应用实例 · 质谱成像

中药显微定位:把活性成分「钉」在药材的微观结构上

中药讲究「部位入药」「道地性」,本质上就是成分的空间分布问题。中药显微定位,指利用质谱成像(MSI)等原位技术,把黄酮、萜类、生物碱、苷类等活性成分锚定到药材的微观组织结构——分泌腔、维管束、叶脉、色斑等之上,让「有效物质长在哪里」一目了然。
本文目录
一、显微定位要回答的问题二、MSI 为何适配中药显微结构三、典型样本与可观测的微观结构四、与质量控制、真伪鉴别的结合
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 中药显微定位:把活性成分「钉」在药材的微观结构上 离子 质谱 分析器
中药显微定位:把活性成分「钉」在药材的微观结构上 示意图

一、显微定位要回答的问题

它回答的是:同一味药材里,某个活性成分到底富集在哪种组织、哪个细胞群、哪个异常结构?例如白术的「朱砂点」是外观特征,但其化学本质是什么、由哪些成分聚集形成,靠匀浆定量无法回答。新策源与中国中医科学院联合发表的研究,利用 DESI/PI-MSI 揭示白术朱砂色斑点的形成原因,发现 m/z 183.0807 与 m/z 301.2164 与有色结构(SCs)强相关,提示某种多炔与倍半萜的积累可能正是成因(Molecular Horticulture, 2025)。

这正是显微定位的典型价值:把「肉眼可见的结构异常」与「分子层面的成分聚集」直接对应起来。

二、MSI 为何适配中药显微结构

中药成分极性跨度大、家族多。新策源 MSI DPI 采用解吸电喷雾叠加光化学二次电离,无极性歧视,正负离子模式下可新检出百余种脂质、萜类、黄酮类、氨基酸和苷类等次生代谢产物,整体信号增强 1–3 个数量级,覆盖了中药显微定位所需的宽极性范围。

免基质特性尤为关键:药材切片无需喷涂小分子基质,避免基质峰干扰低质量区,也省去繁琐前处理,使「看结构 + 看成分」可以同一切片顺畅完成。

三、典型样本与可观测的微观结构

在植物与药材印迹成像中,DPI 已展示对多种样本的灵敏度:银杏中 DESI/PI 模式新增黄酮类、银杏酸、腰果酚等,质谱图呈现分泌腔分布;茶叶中茶氨酸信号提升 14.5 倍、咖啡因 61 倍,叶脉与叶片区域经统计检验显示显著性差异;鼠尾草中新增单萜、二萜、三萜类。这些成分往往与特定微观结构(分泌腔、叶脉、叶缘)相伴。

从方法学看,MSI 印迹能够无损、快速地刻画叶片不同微观区域的化学空间异质性,为道地药材、部位入药、采收期选择提供微观证据。

四、与质量控制、真伪鉴别的结合

显微定位提供的「结构—成分」对应关系,可用于区分不同产地、部位、加工方式的药材,辅助建立更精细的质控与真伪鉴别标准。对含色斑、异常纹理或掺杂嫌疑的样本,成像可定位异常成分富集区,为溯源提供可视化依据。

工程上,新策源两款成像源适配 Agilent / AB SCIEX / Thermo 主流质谱主机,免基质、即取即测,让药企质控员、检测员也能较快上手,把显微定位从科研方法推向可用工具。

常见问题(FAQ)

中药显微定位和普通成分定量有何不同?
普通定量磨碎药材测平均含量,丢失结构信息;显微定位用 MSI 把成分锚定到分泌腔、维管束、色斑等微观结构,呈现「成分长在哪里」。
白术朱砂点案例说明了什么?
研究用 DESI/PI-MSI 锁定与朱砂色斑强相关的特征离子,提示特定多炔与倍半萜积累可能是成因,体现成像解释药材外观异常的独特能力。
做中药显微定位一定要喷基质吗?
传统 MALDI 类通常需要;新策源 MSI DPI、MSI LDPI 免基质,药材可直接上机,避免基质峰干扰低质量区。
茶叶数据里的「提升倍数」是浓度变化吗?
不是。那是光电离对特定代谢物灵敏度的增强倍数(如茶氨酸 14.5 倍、咖啡因 61 倍),不表示样本内真实浓度变化了这么多。

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