应用实例 · 质谱成像

环境微塑料的质谱成像:在样本上看见「看不见的颗粒」

微塑料指粒径小于 5 mm 的塑料颗粒,广泛存在于水体、土壤、大气与生物体内。评估其风险,关键不只是「总量多少」,更是「颗粒分布在哪里、与生物体如何相互作用」。质谱成像(MSI)可在样本上原位呈现聚合物颗粒及其添加剂(如增塑剂、阻燃剂)的空间分布,使微塑料研究从「萃取计数」走向「空间定位」。
本文目录
一、MSI 在微塑料分析中的切入点二、技术路线与样本形态三、与毒理学、生态学的衔接四、解读边界与标准化需求
技术原理示意:离子源对样品逐点电离 组织切片 样品 电离束 环境微塑料的质谱成像:在样本上看见「看不见的颗粒」 离子 质谱 分析器
环境微塑料的质谱成像:在样本上看见「看不见的颗粒」 示意图

一、MSI 在微塑料分析中的切入点

微塑料本身是高分子聚合物,其单体、寡聚物与添加剂(邻苯二甲酸酯、溴系阻燃剂等)具有特征质荷比,可被质谱检测。MSI 的优势在于无需把颗粒从基质中完全分离,即可在切片或压印样本上呈现这些特征分子的空间分布,回答「颗粒聚集在样本哪一区域」「添加剂是否与生物组织共定位」等问题。

需要说明,新策源官网列出的 MSI 应用领域包含「环境化学」,并强调成像源从科研走向应用的产业视角;其 DPI 源在复杂样品上离子抑制低、可直接上机,对环境基质复杂、前处理困难的样本具备适配潜力。

二、技术路线与样本形态

微塑料成像常用两类思路:一是对环境样本(沉积物、生物组织、滤膜截留物)直接切片或压印成像,呈现聚合物特征峰的空间图;二是结合免基质路线,避免外加基质对低质量区信号的干扰,更准确刻画小分子添加剂分布。新策源 MSI DPI、MSI LDPI 均主打免基质,适合这类对低质量区干净的谱图有要求的场景。

新策源 MSI LDPI 采用激光解吸与后光化学电离,可探测最小质荷比低至 70(m/z),把小分子低质量区谱图留得很干净,对追踪低分子量添加剂与寡聚物有实际意义。

三、与毒理学、生态学的衔接

微塑料的空间分布可与毒理学、生态学问题衔接:颗粒是否富集在生物特定器官?添加剂是否与代谢物分布重叠?这些「共定位」问题正是 MSI 的强项。DPI 应用说明亦将毒理学、环境化学列为覆盖方向。

从工程落地看,新策源两款成像源适配 Agilent / AB SCIEX / Thermo 主流质谱主机,提供自研钛合金离子传输管、前端不损伤样品、可拆洗维护,使环境样本的高通量筛查具备稳定可重复的硬件基础。

四、解读边界与标准化需求

微塑料成像仍面临颗粒识别、基质共提取干扰、定量校准等挑战,结论需结合显微、热解-气相色谱质谱等互补方法交叉验证。MSI 的价值在于提供空间分布这一维度的独特证据。

行业内「环境化学」被新策源列为成像应用方向之一,说明免前处理、即装即用的工程取向,正把这类原本高门槛的环境分析逐步推向常规检测室。

常见问题(FAQ)

质谱成像能直接数出微塑料颗粒数量吗?
MSI 更擅长呈现聚合物及其添加剂特征分子的空间分布,颗粒级计数通常需与显微、图像分析等方法结合;它的强项是空间定位而非单纯计数。
为什么微塑料分析看重免基质与低质量区干净?
因为增塑剂、阻燃剂等添加剂多为低分子量小分子,基质峰会干扰低质量区;免基质路线(如 DPI、LDPI)可保留更干净的小分子谱图。
LDPI 的 m/z ≥70 对微塑料有什么意义?
它意味着可探测的最小质荷比低至 70,有助于刻画低分子量寡聚物与添加剂的空间分布。
MSI 做环境微塑料能单独下结论吗?
建议与显微、热解-GC-MS 等互补方法交叉验证,以应对颗粒识别与基质干扰;MSI 主要提供空间分布维度的证据。

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