从鼠脑到茶叶再到中药白术：国产质谱成像仪在多领域应用研究中持续产出成果
2026-06-29 24
近年来，质谱成像技术在生命科学、植物代谢、中医药研究、环境毒理学和法医学等领域的应用持续深化。合肥新策源仪器科技有限公司研发的MSI DPI电喷雾/光化学电离质谱成像源和MSI LDPI激光/光化学电离质谱成像源，凭借后光电离技术带来的全极性检测能力和灵敏度跃升，在多项应用研究中产出了高水平学术成果。这些成果从不同维度验证了国产质谱成像离子源在复杂样品分析中的检测能力和应用价值。
神经科学：鼠脑组织中非极性分子首次被空间定位
在神经科学研究中，神经递质和脂质的同时空间成像对理解大脑功能具有重要意义。传统DESI质谱成像离子源只能检出胆碱、磷酸胆碱和部分PC脂等极性分子，GABA、谷氨酸、胆固醇等关键物质完全不可见。
搭载MSI DPI质谱成像源的质谱成像系统在鼠脑切片成像中，DESI/PI模式新增检出GABA、肌酸、谷氨酰胺、谷氨酸、腺苷等神经递质和代谢物，以及胆固醇和十几种中性GalCer脂。其中，胆固醇信号较传统DESI提升205倍——从几乎不可见变为清晰可辨。这些非极性分子的空间分布为神经科学、药理学和神经化学研究提供了此前无法获取的信息。
负离子模式下，DESI/PI质谱成像源对PE-O/PE等脂质的信号提高2-4倍，谷氨酸等代谢物的检测灵敏度同样获得提升，两种模式的成像结果互补，提供了更全面的空间分子分布图谱。
相关成果发表于《Analytical Chemistry》（2019, 91, 110）和《Rapid Communications in Mass Spectrometry》（2026）。
病理学：黑素细胞痣的分子标志物与H&E图高度吻合
在病理诊断研究中，MSI DPI质谱成像源对黑素细胞痣组织切片进行了正负离子双模式成像。
正离子模式下，DESI和DESI/PI质谱图呈现互补关系。痣区域以胆碱、磷酸胆碱、S1P、胆固醇、卵磷脂PC和鞘磷脂SM为特征，正常组织区域则以MAG、DAG、TG等非极性脂质为主。成像图中S1P、胆固醇、PC34:1和PC38:4的特异性分布与H&E染色图中痣区分布高度吻合。
负离子模式下，花生四烯酸、FA-C22:6、FA-C24:0、PE O-36:5和胆固醇硫酸盐等分子的空间分布同样提供了有价值的诊断信息。多个样本的成像结果具有共性，表明这些分子标志物具备区分和诊断的潜力。
免疫组织化学染色进一步验证了胆固醇在痣区的聚集机制——胆固醇成像图与H&E染色图、TSPO酶的IHC图在空间分布上一致。
该成果发表于《Talanta》（2021, 231, 122380），为质谱成像仪在临床病理研究中的应用提供了典型案例。
植物代谢：茶叶完整合成路径首次被空间可视化
植物代谢物的空间分布研究是质谱成像的重要应用方向。MSI DPI质谱成像源在多种植物样品的印迹成像中展现了突出的检测覆盖能力。
茶叶印迹成像中，DESI/PI模式较DESI模式新增检出氨基酸类、儿茶素类和黄酮类代谢物。茶氨酸信号提高14.5倍，咖啡因信号提高61倍。更关键的是，DESI/PI模式检测到了从查尔酮到儿茶素的完整合成路径中大部分代谢物——这是传统DESI质谱成像离子源无法获取的信息。箱线图分析和t检验验证了叶脉与叶片区域茶氨酸分布的显著性差异，黄酮类代谢物的空间相关性分析揭示了代谢物间的协同分布规律。
鼠尾草印迹成像中，DESI/PI模式新增检出单萜类、二萜类和三萜类化合物。银杏印迹成像中，DESI/PI模式新增检出黄酮类、银杏酸和腰果酚，并揭示了这些代谢物在分泌腔中的空间分布。负离子模式下，两种植物的代谢物离子强度信号均提高约一个数量级。
相关成果发表于《Analytical Chemistry》（2022, 94, 43）。
中医药研究：白术朱砂斑成因获得空间证据
中药白术表面偶尔出现红色"朱砂斑"，成因长期不明。合肥新策源与中国中医科学院合作，利用DESI/PI质谱成像源对白术切片进行空间分子成像分析。
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，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——不是外部染色或污染，而是白术自身化学物质的空间局部富集导致了颜色差异。
该成果发表于《Molecular Horticulture》（2025, 5:11），展示了质谱成像仪在中药材品质评价和道地性研究中的应用潜力。
环境毒理学：污染物在植物中的空间偏好性分布
在环境毒理学研究中，MSI DPI质谱成像源被用于调查卡马西平（CBZ）在番茄植株中的空间毒性作用。
DESI/PI-MSI结果显示，CBZ及其转化产物主要聚集在番茄叶片边缘区域，叶缘浓度是叶片内部区域的2.3倍。液相色谱-质谱（LC-MS）验证了这一空间分布差异。转录组学和代谢分析进一步揭示，内叶与外叶区域之间的基因表达和代谢物水平存在显著差异，强调了空间位置在CBZ响应中的关键作用。
这一发现表明，植物对污染物的响应并非均匀分布，而是具有显著的空间偏好性——质谱成像仪为揭示这种空间异质性提供了不可替代的工具。
相关成果发表于《Environmental Science & Technology》（2024, 58）和《分析化学》（2024, 52）。
法医学：指纹化学成分与朱墨时序判定
在司法鉴定领域，MSI DPI质谱成像源展示了独特的应用价值。
指纹成像中，DESI/PI模式不仅清晰呈现了指纹脊线的形态学特征，还检测到m/z 369（胆固醇）、m/z 411（角鲨烯）和m/z 523/537/549（甘油三酯碎片）等化学成分。指纹不再仅是"形状证据"，还成为"化学证据"。
朱墨时序判定中，质谱成像仪**区分了"先写字后盖章"和"先盖章后写字"两种情形：先盖章组在朱墨交叉处马克笔墨迹有明显信号断裂，先写字组印章印迹在交叉处信号显著低于先盖章组。交叉处信号特征明确，无争议判定。
这些应用展示了质谱成像离子源在物证检测场景中的实用能力。
应用领域持续拓展
除上述领域外，MSI DPI和MSI LDPI质谱成像源还在以下场景中开展了应用验证：
烟叶分析：新鲜烟叶切片成像揭示了植物碱、氨基酸和糖类在叶尖和叶缘的空间特异性分布
化石与漆器分析：MSI LDPI以2-3μm分辨率分析了化石和漆器中色素和胶结物的微观空间分布
小鼠视网膜成像：MSI LDPI在单细胞尺度上获取了视网膜组织的代谢物空间分布
合肥新策源表示，公司将持续拓展质谱成像仪的应用边界，与各领域的科研团队开展合作研究，推动质谱成像技术在更多实际场景中落地。
关于产品
MSI DPI电喷雾/光化学电离质谱成像源：空间分辨率20-200μm，适配Agilent/AB SCIEX/Thermo质谱
MSI LDPI激光/光化学电离质谱成像源：空间分辨率2-3μm，适配Agilent/AB SCIEX/Thermo质谱