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转载ChinChemLett|中央民族大学王晓东:4-硝基邻苯二酚作为新型的MALDI基质可显著增强生物组织中低分子量化合物的原位检测及成像性能

【来源:ChinChemLett 2023-11-08 16:20 | 发布日期:2023-11-15 】

近期,中央民族大学mg555娱乐娱城(质谱成像与代谢组学国家民委重点实验室)王晓东教授团队在MALDI-MSI低分子量化合物原位检测及成像表征新型基质领域取得新进展,该文已在线发表在Chin. Chem. Lett.( IF 9.1)上,题目:4-Nitrocatechol as a novel matrix for low-molecular-weight compounds in situ detection and imaging in biological tissues by MALDI-MSI,doi: 10.1016/j.cclet.2023.109095。

【文章亮点】

1. 新型MALDI基质:4-硝基邻苯二酚(4-Nitrocatechol,4-NC),具有离子化效率高、基质背景干扰少、微米级结晶尺寸、共结晶形态均一性好、化学稳定性强等优点;

2. 4-NC作为基质能够显著提高小鼠肝、小鼠脑及萌发的红豆杉种子组织切片中低分子量化合物( <1000 Da)的检测和原位表征性能,对进一步拓展MALDI-MSI在动植物研究领域中的应用具有重要意义。

究背景】

基质辅助激光解析电离质谱成像(MALDI-MSI)作为一种较为成熟的分子影像技术,普遍适用于生物样本表面小分子、脂类、多肽、蛋白质等多种内源性生物分子成像分析,已被广泛应用于动物学、植物学、基础医学、药学、食品科学及环境科学等诸多基础研究领域。MALDI-MSI技术的应用高度依赖于基质的选择,合适的基质可将激光能量有效地传递给组织表面待测分子,从而实现其高效离子化,最终确保高质量的质谱分析结果。尽管许多常规基质已被广泛应用于诸多生物样本中各类分子的原位检测,但基质本身的固有限制以及在动植物样本的低分子量化合物的原位表征适用性方面仍存在明显不足。因此,筛选发现适用于内源性低分子量化合物成像表征的新型基质对于进一步拓展MALDI-MSI的应用范围具有重要意义。

【图文解析】

作者评估4-NC作为MALDI基质检测小鼠脑组织切片中低分子量化合物的能力,结果显示其检测的小分子和脂质分子分别在m/z 100-300和m/z 500-900范围内,并且共鉴定出52种小分子代谢物和160种脂质分子(图1)。由于4-NC基质对小鼠脑组织中低分子量化合物的强大检测性能,进一步使用其对小鼠脑组织表面多种内源性低分子量化合物进行原位成像表征。如图2所示,以4-NC为基质可以清楚显示内源性小分子和脂质分子在小鼠脑不同区域的差异分布可视化。以上结果表明4-NC基质在动物组织样品中低分子量化合物的检测和成像方面具有很大的应用潜力。

1. 4-NC作为MALDI基质用于小鼠脑组织切片低分子量化合物检测

2. 4-NC作为MALDI基质用于小鼠脑组织切片内源性小分子和脂质分子质谱成像

为了评估4-NC基质在植物组织检测和成像的适用性,使用MALDI-MSI对中国特色药用植物红豆杉种子组织切片中的低分子量化合物进行检测。结果显示其检测的小分子和脂质分子分别集中在m/z 100-400和m/z 700-900,且共鉴定到69种小分子代谢物和102种脂质分子(图3)。考虑到4-NC基质对红豆杉种子低分子量化合物的检测的优越性,使用其对种子组织中多种内源性低分子量化合物进行原位成像。如图4所示,以4-NC为基质可以清楚显示内源性小分子化合物在种子胚、胚轴、胚乳、内种皮等部位的可视化分布。以上结果表明4-NC基质在植物组织样品中低分子量化合物的检测和成像方面具有潜在的应用价值。

图3. 4-NC作为MALDI基质用于红豆杉种子组织切片低分子量化合物检测

图4. 4-NC作为MALDI基质用于红豆杉种子组织切片内源性小分子和脂质分子质谱成像

总之,新型基质4-NC能够增强动植物组织中内源性化合物的原位检测和质谱成像性能,且其具有离子化效率高、基质背景干扰少、微米级结晶尺寸、共结晶形态均一性好、化学稳定性强等优点。该新型MALDI基质的筛选发现mg555娱乐娱城拓展MALDI-MSI在动植物研究领域中的应用提供了一定的技术支持。

该项研究工作得到国家自然科学基金(31770384、21605164)、国家民委重点实验室建设基金、国家民委中青年英才培养计划项目等资助。研究生许华磊、韩曼曼刘海强为该论文的共同第一作者,王晓东教授为该论文的通讯作者。

(审核:王乔 金军 周宜君)

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