质谱成像赋能中医药研究：从白术朱砂斑到道地性评价的空间分子证据

中医药研究正在引入一种新的分析工具——质谱成像技术。与传统的成分分析方法不同，质谱成像仪不仅能检测中药材中含有哪些化学成分，还能呈现这些成分在药材组织内部的空间分布，为中药材品质评价、道地性鉴定和炮制机理研究提供空间层面的分子证据。近期多项研究成果表明，质谱成像在中医药领域的应用价值正在被学术界认可。

传统中药分析的局限

中药材的化学成分分析主要依赖高效液相色谱（HPLC）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）等技术。这些技术能够精确鉴定和定量中药材中的化学成分，但有一个共同局限：需要将药材粉碎提取，分析结果是所有成分的"平均值"，成分的空间分布信息完全丢失。

中药材的药用部位（根、茎、叶、花、果实）内部存在显著的组织分化——栓皮层、皮层、韧皮部、木质部、髓部等不同组织区域积累的化学成分差异很大。传统提取分析将这些差异全部抹平，无法回答"目标成分到底富集在哪个组织区域"这一关键问题。

中药材的道地性评价同样面临类似困境。道地药材与非道地药材的外观形态、组织结构和化学成分空间分布可能存在差异，但传统分析方法只能比较成分种类和含量的差异，无法比较成分在组织内部的空间分布模式。

质谱成像仪的工作方式

质谱成像仪通过在药材切片表面逐点扫描，在每个坐标点同时获取质谱数据，最后将同一质荷比的信号在空间坐标上重构，获得该分子在组织内的二维分布图。

这一工作方式的优势在于：无需提取粉碎，直接在切片上分析；同时检测数百种分子，非靶向筛查；每种分子都有独立的空间分布图，可定位到具体组织区域；成像后切片保持完整，可继续进行传统显微鉴定。

质谱成像仪的检测能力取决于质谱成像离子源的电离性能。传统DESI成像源只能有效电离极性较强的分子，对非极性化合物（许多中药活性成分为苷元、萜类、甾体等弱极性或非极性化合物）存在检测盲区。这一局限在中医药研究中尤为突出——中药活性成分的极性分布广泛，单一极性范围的检测会导致大量活性成分被漏检。

白术朱砂斑研究：空间证据解开成因之谜

白术是一种常用中药材，部分白术表面会出现红色"朱砂斑"，其成因长期不明。是外部染色？是产地加工导致的变色？还是白术自身化学物质的空间富集？这一问题直接关系到白术的品质评价。

合肥新策源仪器科技有限公司与中国中医科学院合作，利用搭载MSI DPI质谱成像源的质谱成像仪对白术切片进行空间分子成像分析。

MSI DPI电喷雾/光化学电离质谱成像源采用DESI+光化学二次电离的双电离架构，消除了传统DESI的极性歧视，能够同时检测极性和非极性分子。在白术切片成像中，DESI/PI模式检出了传统DESI无法覆盖的非极性组分。

成像结果显示，m/z 183.0807和m/z 301.2164的信号与朱砂斑区域高度相关。结合其他聚乙炔和倍半萜化合物的DESI/PI-MSI结果分析，研究确认白术和特定聚乙炔化合物的大量积累是朱砂色斑点形成的原因——不是外部染色，不是加工变色，而是白术自身化学物质在特定组织区域的空间局部富集导致了颜色差异。

这一成果发表于《Molecular Horticulture》（2025, 5:11），是质谱成像仪在中医药研究领域的一个代表性应用案例。它展示了一个传统分析方法无法回答的问题，如何通过空间分子成像获得明确证据。

更广阔的应用前景

白术朱砂斑研究只是质谱成像仪在中医药领域应用的一个起点。多项应用方向正在探索中。

道地性评价。 道地药材与非道地药材在组织内部的化学成分空间分布可能存在差异。质谱成像仪可以比较不同产地药材的分子空间分布模式，为道地性评价提供空间维度的鉴别依据。MSI DPI质谱成像源的全极性检测能力确保了苷元、萜类、甾体等不同极性的活性成分都能被检出和空间定位。

炮制机理研究。 中药炮制过程中，药材内部的化学成分会发生转化和迁移。质谱成像仪可以在炮制前后对同一药材进行成像分析，观察成分在组织内部的空间变化，揭示炮制对成分空间分布的影响。MSI DPI的DESI/PI模式信号强度较传统DESI提升1-3个数量级，对炮制过程中痕量成分的变化更为敏感。

有效成分定位。 中药材的有效成分富集在哪些组织区域？是皮层、韧皮部还是木质部？质谱成像仪可以直接回答这一问题，为药材的采收部位选择和加工工艺优化提供依据。MSI DPI的空间分辨率20-200μm可按需调节，能够定位到具体的组织结构。

配伍研究。 中药复方中各药味的成分在煎煮过程中如何相互作用？质谱成像仪可以对复方制剂进行成像分析，观察不同来源成分的空间分布和共存关系。MSI DPI的离子抑制效应减弱特性使复杂样品可以直接上机分析，免繁琐前处理。

技术支撑：后光电离质谱成像源的优势

中医药研究中质谱成像仪的应用效果，与质谱成像离子源的检测能力密切相关。传统DESI成像源的极性歧视对中医药研究尤为不利——中药活性成分涵盖极性、弱极性和非极性各类化合物，DESI只能检出极性组分，大量活性成分被漏检。

合肥新策源的MSI DPI电喷雾/光化学电离质谱成像源通过后光电离技术消除了这一局限。VUV光子（Kr灯，10.0/10.6 eV）的电离能覆盖了绝大多数有机化合物的电离能范围（7-10 eV），不因分子极性产生选择性，苷元、萜类、甾体等弱极性和非极性活性成分获得了与极性成分同等的电离和检测机会。

在多种植物样品的印迹成像验证中，MSI DPI的DESI/PI模式较DESI模式新增检出百种次生代谢产物。茶叶中茶氨酸信号提升14.5倍、咖啡因信号提升61倍，鼠尾草中新增检出单萜类、二萜类和三萜类化合物，银杏中新增检出黄酮类、银杏酸和腰果酚——这些化合物类型与中药活性成分的化学类别高度重叠，验证了MSI DPI在植物源天然产物分析中的检测覆盖能力。

对于需要更高空间分辨率的研究场景，合肥新策源的MSI LDPI激光/光化学电离质谱成像源提供2-3μm的分辨率，可分辨药材组织的细胞级结构。该产品无需喷涂基质，无基质背景干扰，可探测最小化合物质荷比低至m/z 70，覆盖MW 70-1000的分子质量范围，适合小分子活性成分的精细空间定位。

产学研合作的推动

质谱成像仪在中医药领域的应用推进，得益于产学研合作的深入。

合肥新策源与中国中医科学院在白术朱砂斑研究上的合作，是质谱成像源厂商与中医药研究机构协同的典型案例。企业提供质谱成像离子源设备和技术支持，研究机构提供中药材样品和研究问题，双方共同产出高水平学术成果。

这种合作模式正在扩展到更多中药材品种和研究方向。MSI DPI质谱成像源的多品牌兼容设计（适配Agilent、AB SCIEX、Thermo）使更多已拥有质谱仪的中药研究机构可以低门槛引入质谱成像能力，加速了质谱成像技术在中医药领域的普及。

行业展望

质谱成像技术在中医药领域的应用仍处于早期阶段，但已经展现出独特价值。从白术朱砂斑成因到道地性评价，从炮制机理到有效成分定位，质谱成像仪为中医药研究提供了一种传统分析技术无法替代的空间分析维度。

随着国产质谱成像离子源检测能力的持续提升和设备普及度的逐步提高，质谱成像有望成为中医药品质评价和机理研究的标准分析工具之一。这对于推动中医药研究的现代化和标准化具有积极意义。

合肥新策源表示，公司将持续推进质谱成像源在中医药领域的应用验证，与中医药研究机构开展合作研究，为中医药现代化提供空间分子分析的技术支撑。