技术科普 · 质谱成像

MALDI 质谱成像离子源

MALDI(基质辅助激光解吸电离)质谱成像离子源是质谱成像领域应用范围较广的硬件之一,依靠激光诱导共结晶基质将样品分子解吸并电离,是组织尺度成像的主力路线。
本文目录
一、工作原理与构型二、分辨率与分子覆盖三、局限与基质干扰
MALDI:基质共结晶 + 激光解吸电离 切片 + 基质共结晶 激光 解吸电离 质量分析 基质吸收激光能量并带动待测分子软电离;需真空环境
MALDI 质谱成像离子源 示意图

一、工作原理与构型

MALDI 成像源在组织切片表面均匀喷涂基质(如 DHB、CHCA)并共结晶,脉冲激光照射使基质吸收能量、带动待测分子解吸并软电离,离子被质谱分析器采集,逐点扫描重构空间图像。常规路线在真空下进行;AP-SMALDI 将其移至常压,t-MALDI 从背面入射激光以提升离子产额,MALDI-2 引入后电离进一步增敏。

构型差异对应不同收益:真空构型背景干净、与高分辨分析器适配良好;常压构型制备简单、可原位;后电离构型显著提升痕量分子信号。选型应结合待测分子、分辨率与制备条件综合判断。

二、分辨率与分子覆盖

常规 MALDI 成像空间分辨率通常处于数十微米量级,足以回答组织微区层面的问题;其分子覆盖广,适合脂质、蛋白质、多肽及部分代谢物的组织分布分析,是空间蛋白质组与脂质组的重要工具。

分辨率受激光光斑、基质结晶均匀度与扫描步距共同影响。要进一步提升,需优化光学聚焦与扫描机构,或借助后电离/透射构型改善离子产额与图像均匀性。

三、局限与基质干扰

基质喷涂是前处理关键步骤,但基质峰常覆盖低质量区(m/z < 500),对小分子药物与代谢物存在背景干扰,是 MALDI 用于小分子成像的主要约束。基质结晶的一致性也直接影响图像重复性与定量可靠性。

针对小分子背景,业界发展出免基质路线(如新策源 LDPI 通过激光/光化学电离实现无需喷涂基质)、特殊低背景基质或纳米结构表面等缓解方案。若研究重点是药物/代谢物小分子,应优先考虑免基质或低背景策略。

常见问题(FAQ)

MALDI 质谱成像离子源需要基质吗?
需要。基质吸收激光能量带动分子解吸电离,但也带来低质量区背景干扰,对小分子和药物成像不友好。
MALDI 成像的空间分辨率一般多少?
常规处于数十微米量级,足以回答组织微区问题;具体取决于激光聚焦、基质结晶与扫描步距。
MALDI 和免基质源怎么选?
要蛋白/多肽/脂质且可接受基质选 MALDI;要小分子低背景、免前处理选免基质源(如新策源 LDPI)。
AP-SMALDI、t-MALDI、MALDI-2 是什么?
分别是常压构型、背面入射构型与后电离增敏构型,分别简化制备、提升离子产额与灵敏度。

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