Whole-body Espectrometria de Massa de imagem por infravermelhos matriz assistida por laser de Dessorção Ionização por Electrospray (IR-MALDESI)
Summary
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.
Abstract
fontes de ionização ambiente para a espectrometria de massa (MS) foram objecto de muito interesse nos últimos dez anos. Laser assistida por matriz desorção com ionização por electrospray (MALDESI) é um exemplo de tais métodos, onde as características de laser assistida por matriz dessorção / ionização (MALDI) (por exemplo, a natureza de impulsos de dessorção) e ionização por electrospray (ESI) (por exemplo, macio-ionização ) são combinados. Uma das principais vantagens da MALDESI é a sua versatilidade inerente. Em experiências MALDESI, uma luz ultravioleta (UV) ou um laser de infravermelhos (IR) pode ser usado para excitar um ressonantemente matriz endógena ou exógena. A escolha da matriz não é analito dependente, e depende unicamente do comprimento de onda do laser usado para a excitação. Em experiências de RI-MALDESI, uma fina camada de gelo é depositado na superfície da amostra, tal como uma matriz de absorção de energia. A geometria da fonte de IV-MALDESI foi optimizado utilizando a concepção estatística de experiências (DOE) para análise de amostras líquidas, bem como Biolespécimes de tecidos ogical. Além disso, uma fonte de imagem robusta IR-MALDESI foi desenvolvido, em que um laser sintonizável mid-IV é sincronizado com um estágio de translação XY controlado por computador e um espectrómetro de massa de alta resolução de energia. A interface de usuário personalizada gráfica (GUI) permite ao usuário selecionar a taxa de repetição do laser, número de tiros por voxel, etapa do tamanho do estágio da amostra, e o atraso entre a dessorção e digitalizar eventos para a fonte. IR-MALDESI tem sido utilizado em várias aplicações, tais como a análise forense de fibras e corantes e MSI de secções de tecidos biológicos. Distribuição dos diferentes analitos que variam de metabolitos endógenos aos xenobióticos exógenos dentro de secções de tecido podem ser medidos e quantificados usando esta técnica. O protocolo apresentado neste manuscrito descreve os principais passos necessários para IR-MALDESI MSI de secções de tecido de corpo inteiro.
Introduction
Massa imagiologia espectrometria (MSI) no modo de desorção de microssonda envolve a amostra a partir de uma superfície por um feixe (laser ou iões) em localizações discretas sobre a superfície de uma amostra. Em cada ponto de quadriculação, um espectro de massa é gerado e os espectros adquiridos, juntamente com a localização espacial a partir do qual eles foram recolhidos, pode ser utilizado para mapear simultaneamente vários analitos numa amostra. Esta forma livre de rótulo de imagens acoplado à sensibilidade e especificidade de espectrometria de massa ajudaram a MSI tornou um dos campos mais rápida evolução em espectrometria de massa 1,2.
assistida por matriz de dessorção / ionização por laser (MALDI) é o método de ionização mais comum utilizado para análises de MSI. No entanto, a necessidade de uma matriz orgânica e os requisitos de vácuo de MALDI representam limitações significativas na reprodutibilidade, o manuseamento das amostras, e os tipos de amostras que podem ser analisadas utilizando o método. Uma série de pressão atmosférica (AP) iométodos nização têm sido desenvolvidos nos últimos anos para contornar essas restrições 3. Estes métodos de ionização ambiente permitir a análise de amostras biológicas em um ambiente que é muito mais perto de seu estado natural e simplificar amostra etapas de preparação antes da análise. Assistida de laser-dessorção matriz de ionização por electropulverização (MALDESI) é um exemplo de um tal método de ionização de 4,5.
Em experiências de RI-MALDESI, uma fina camada de gelo é depositado sobre a superfície do tecido como a matriz de absorção de energia. Um pulso de laser meados de IR é absorvida pela matriz de gelo, e facilita a dessorção de materiais neutros a partir da superfície por ressonantemente excitar o modo de OH de água alongamento. A partição neutros dessorvida nas gotículas carregadas de um electrospray ortogonal e são pós-ionizado de forma ESI-like 4-6. A adição de gelo matriz exógena é preferível a confiar apenas na água endógeno nos tecidos, uma vez que ajuda a ACcontam para variações de teor de água em diferentes compartimentos de tecidos, e tem sido mostrado para melhorar dessorção 6 e melhorar a abundância de iões por ~ 15 vezes 7,8 em experiências de imagiologia de tecidos.
Neste trabalho, nós utilizamos IR-MALDESI MSI para provocar a distribuição de metabólitos em diferentes órgãos de todo o corpo do rato neonatal. Uma visão geral dos parâmetros ajustáveis de fonte IR-MALDESI é dado, e as medidas necessárias para a imagem latente bem sucedida de cortes de tecido são demonstrados.
Protocol
Representative Results
Discussion
O protocolo acima descreve as principais etapas para a realização de um experimento IR-MALDESI MSI. O processo de aplicação de matriz (secção 3) leva aproximadamente 20 minutos, o que é semelhante a um processo de aplicação de matriz típico para experiências MALDI MSI por sublimação ou de revestimento por pulverização usando um pulverizador robótico. Além disso, IR-MALDESI não depende de particionamento de analitos para os cristais de matriz 6, e a matriz de gelo pode ser usado universalment…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 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 |
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