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质谱成像(MSI)的工作流程是什么?

一条标准的质谱成像流程可拆为「取材—切片—(前处理)—扫描采集—图像重建—验证配准」六个环节。任一环节的操作偏差都会传递到最后的图像质量,因此理解全流程比只懂仪器更重要。
本文目录
一、取材与保存二、切片与前处理三、扫描采集四、图像重建与验证配准
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 质谱成像(MSI)的工作流程是什么? 离子 质谱 分析器
质谱成像(MSI)的工作流程是什么? 示意图

一、取材与保存

样本(组织、植物、材料)需在取材后尽快固定或冷冻,防止分子降解与分布漂移。动物给药研究需设定明确的取样时间点,使「药物分布」可对应到药代动力学时程。

保存条件(温度、避光、防冻融)直接影响代谢物完整性。对临床样本,还需兼顾伦理与可追溯性,确保切片与病理信息一一对应。

二、切片与前处理

多数 MSI 需将样本切成连续薄片(如 5–20 μm),一部分用于 MSI、相邻切片用于 H&E 或免疫组化验证。MALDI 需额外喷涂基质;DESI/LDPI/DPI 等免基质源则省去此步。

切片厚度影响空间分辨与信号强度(过厚丢失分辨、过薄信号弱)。新策源 LDPI/DPI 的免基质常压路线把前处理压缩到「切片定位即上机」,显著降低变量。

三、扫描采集

离子源按设定步长逐点扫描样品表面,每个像素采集一张质谱,形成「空间×m/z×强度」数据立方体。步长决定分辨率:LDPI 可到 2–3 μm,DESI/DPI 在数十至数百微米。

采集参数(激光能量、喷雾溶剂、光化学电离功率、质量范围)需针对 analyte 优化。扫描需在稳定温湿度与洁净环境下进行,避免空气背景与漂移。

四、图像重建与验证配准

采集后用软件(SCiLS Lab、Cardinal、METASPACE 等)重建离子图像、做峰对齐、归一化与分割,并将分子图像与 H&E/免疫组化切片配准,把信号叠加到组织学结构。

最后用统计差异找分子边界,并结合通路注释给出生物学解释。全流程的质量取决于前几步的可重复性,因此建议为每个环节建立 SOP 与标准品监控。

常见问题(FAQ)

MSI 流程有哪几步?
取材保存—切片前处理—扫描采集—图像重建—验证配准—统计解释,共六个环节,任一环节偏差都会传递到最后图像。
免基质源流程简单在哪?
DESI/LDPI/DPI 不需喷涂基质,切片定位即可上机,前处理从「半天起步」压到「即取即测」。
切片厚度怎么选?
兼顾分辨率与信号:过厚丢失空间分辨、过薄信号弱,常用 5–20 μm,需按源与 analyte 优化。
图像怎么和病理对照?
将 MSI 切片与相邻 H&E/免疫组化切片配准,把分子信号叠加到组织学结构,判断信号落在哪类细胞或分区。

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