A mass spectrometry imaging (MSI) source operated at atmospheric pressure was developed by coupling mid-infrared laser desorption and electrospray post-ionization. Exogenous ice matrix was used as the energy-absorbing matrix to facilitate resonant desorption of tissue-related material. This manuscript provides a step-by-step protocol for performing IR-MALDESI MSI of whole-body neonatal mouse.
وكانت مصادر التأين المحيطة لمطياف الكتلة (MS) موضوع الكثير من الاهتمام في العقد الماضي. مصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز التأين electrospray (MALDESI) هو مثال على مثل هذه الأساليب، حيث الميزات من مصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز / التأين (MALDI) (على سبيل المثال، والطبيعة نابض من الامتزاز) وتأين بالإرذاذ الإلكتروني (ESI) (على سبيل المثال، لينة التأين ) يتم الجمع. واحدة من أهم مزايا MALDESI هو تنوعها الأصيل. في التجارب MALDESI، والأشعة فوق البنفسجية (UV) أو الأشعة تحت الحمراء (IR) ليزر يمكن استخدامها لresonantly تثير مصفوفة الذاتية أو الخارجية. اختيار مصفوفة ليست تحليلها تعتمد، ويعتمد فقط على الطول الموجي الليزر المستخدمة لإثارة. في التجارب IR-MALDESI، وتودع طبقة رقيقة من الجليد على سطح العينة كما مصفوفة امتصاص الطاقة. وقد تم تحسين المصدر الهندسة IR-MALDESI باستخدام التصميم الإحصائي من التجارب (وزارة الطاقة) لتحليل العينات السائلة وكذلك بيولعينات الأنسجة ogical. وعلاوة على ذلك، تم تطوير مصدر التصوير IR-MALDESI قوي، حيث تتم مزامنة والانضباطي الليزر منتصف الأشعة تحت الحمراء مع الكمبيوتر التي تسيطر عليها مرحلة XY متعدية وارتفاع حل مطياف الكتلة السلطة. واجهة المستخدم الرسومية (GUI) تتيح اختيار المستخدم من معدل تكرار الليزر، وعدد من الطلقات في فوكسل، خطوة حجم المرحلة العينة، والتأخير بين الامتزاز ومسح الأحداث لمصدر. وقد استخدمت الأشعة تحت الحمراء MALDESI في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل تحليل الطب الشرعي من الألياف والأصباغ وMSI من أقسام الأنسجة البيولوجية. توزيع التحاليل مختلفة تتراوح من نواتج الأيض الذاتية لالاكسيوبيوتك الخارجية داخل أقسام الأنسجة يمكن قياسها كميا وباستخدام هذه التقنية. يصف بروتوكول المعروضة في هذه المخطوطة الخطوات الرئيسية اللازمة لIR-MALDESI MSI من أقسام الأنسجة في الجسم بأكمله.
الكتلة الطيفي التصوير (MSI) في وضع مجهري ينطوي الامتزاز من العينة من السطح بواسطة شعاع (ليزر أو الأيونات) في مواقع منفصلة على سطح العينة. في كل نقطة النقطية، يتم إنشاء الطيف الكتلي وأطياف المكتسبة، جنبا إلى جنب مع الموقع المكاني الذي تم جمعها، يمكن أن تستخدم لتعيين وقت واحد العديد من التحاليل ضمن العينة. وقد ساعدت هذه الطريقة التسمية خالية من التصوير بالإضافة إلى حساسية وخصوصية قياس الطيف الكتلي MSI تصبح واحدة من المجالات المتطورة بسرعة أكبر في قياس الطيف الكتلي 1،2.
مصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز / التأين (MALDI) هو الأسلوب التأين الأكثر شيوعا المستخدمة لتحليل MSI. ومع ذلك، فإن الحاجة إلى مصفوفة العضوية ومتطلبات فراغ MALDI تشكل قيودا كبيرة على التكاثر، وعينة الإنتاجية، وأنواع العينات التي يمكن تحليلها باستخدام هذه الطريقة. وهناك عدد من الضغط الجوي (ا ف ب) الإعلام والتوعيةوقد تم تطوير أساليب nization في السنوات الأخيرة إلى الالتفاف على هذه القيود 3. هذه الأساليب التأين المحيطة تسمح لتحليل العينات البيولوجية في بيئة هي أقرب بكثير إلى حالتها الطبيعية وتبسيط خطوات تحضير العينة قبل التحليل. مصفوفة بمساعدة الليزر الامتزاز التأين electrospray (MALDESI) هو مثال على مثل هذا 4،5 طريقة التأين.
في التجارب IR-MALDESI، وتودع طبقة رقيقة من الجليد على سطح الأنسجة مثل المصفوفة التي تمتص الطاقة. يمتص نبضة الليزر منتصف الأشعة تحت الحمراء من قبل مصفوفة الجليد، ويسهل الامتصاص للمواد محايدة من السطح عن طريق إثارة resonantly أوهايو وضع المياه تمتد. قسم المحايدين المستوعبة في قطرات اتهم من electrospray متعامد ووبعد المتأينة بطريقة ESI تشبه 4-6. ويفضل إضافة مصفوفة الجليد الخارجية خلال الاعتماد فقط على الماء الذاتية في الأنسجة لأنه يساعد على ميلانعد عن الاختلافات في محتوى الماء في مقصورات الأنسجة المختلفة، ولقد ثبت لتعزيز الامتزاز 6 وتحسين وفرة أيون التي كتبها ~ 15 أضعاف 7،8 في تجارب التصوير الأنسجة.
في هذا العمل، ونحن استخدام الأشعة تحت الحمراء MALDESI MSI للحصول على توزيع نواتج عبر الأجهزة المختلفة في الجسم كله الماوس حديثي الولادة. يتم إعطاء لمحة عامة عن المعلمات قابل للتعديل من مصدر الأشعة تحت الحمراء MALDESI، وأظهرت الخطوات اللازمة للتصوير الناجح للأقسام الأنسجة.
بروتوكول يصف فوق الخطوات الرئيسية لأداء تجربة IR-MALDESI MSI. عملية تطبيق مصفوفة (القسم 3) يأخذ ما يقرب من 20 دقيقة، والذي يشبه إلى عملية تطبيق مصفوفة نموذجية للتجارب MALDI MSI عن طريق التسامي أو رذاذ الطلاء باستخدام البخاخ الروبوتية. وعلاوة على ذلك، IR-MALDESI لا تعتمد على تقسيم التح…
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Professor H. Troy Ghashghaei from NCSU Department of Molecular Biomedical Sciences for providing the whole mouse tissue. The authors also gratefully acknowledge the financial assistance received from National Institutes of Health (R01GM087964), the W.M. Keck foundation, and North Carolina State University.
IR-MALDESI Source | Custom-made | N/A | Please refer to references 4 and 12 for an in-depth discussion of IR-MALDESI source development. |
Q Exactive Plus | Thermo Scientific | Q Exactive Plus Hybrid Quadrupole-Orbitrap Mass Spectrometer | |
Water, HPLC Grade | Burdick & Jackson | AH365-4 | |
Methanol, HPLC Grade | Burdick & Jackson | AH230-4 | |
Formic Acid | Sigma Aldrich | 56302 | |
Tunable mid-IR Laser | Opotek Inc. | IR Opolette | Tunable 2700-3100 nm IR OPO laser |
Nitrogen Gas | Arc3 Gases | AG S-NI300-5.0 | Grade 5.0 high purity nitrogen gas cylinder (300) |
Cryostat | Leica Biosystems | CM 1950 | Cryomicrotome |
High Profile Microtome Blades | Leica Biosystems | 3802123 | Leica DB80HS |
Mounting Medium (OCT) | Leica Biosystems | 3801480 | Surgipath FSC 22 mounting medium |
Cryostat Specimen Disc | Leica Biosystems | 14047740045 | 40 mm diameter |
Glass Microscope Slides | VWR | 48312-003 | Frosted, selected, pre-cleaned |