同位素稀释-激光剥蚀电感耦合等离子体质谱用于组织定量成像

【作者】 李茜； 郑令娜； 丰伟悦； 陈旭伟； 王萌；

【机构】 中国科学院高能物理研究所； 东北大学；

【摘要】 金属元素是生命活动的重要参与者,金属含量或位置的改变可能导致严重的疾病,因此元素原位定量成像对于阐明未知的生物学过程,代谢循环研究和药理毒理学研究具有重要意义。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)分析技术作为一种用于分析固体材料元素和同位素比的强有力的、灵活的分析技术,由于具有易于操作,高灵敏度,高空间分辨率,宽动态范围,样品损伤小等特点,并且具有原位分析,实时分析和示踪分析的能力,在元素成像具有重要应用[1]。但是对于定量成像而言,由于基质效应的影响,并没有一个统一的方法用于所有样品的成像。应用最广泛的基质匹配标准用于定量成像,对于这种方法是否合适,或者说是否可行科学界还存在着争议。内标法中生物组织中的固有元素C和S是生物组织分析中最常用的元素,然而C作为内标元素,样品中C含量的微小变化都会对实验结果产生影响,存在一定的局限性。同位素稀释法是质谱仪器特有的分析方法,可以直接追溯到国际单位制,具有溯源性,并且不受信号漂移、基质的影响,通过加入合适量的同位素富集溶液,使样品与同位素富集溶液之间达到同位素平衡,通过同位素比的变化就可以准确的得到样品中元素的含量。同位素稀释法在组织样品定量成像的应用前提是使同位素稀释剂均匀的添加到组织样品上,因此我们开发了一种同位素稀释法用于定量成像的方法。通过实验条件优化,我们采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI)成像所用的基质氰基-4羟基-肉桂酸(CHCA)作为喷涂基质,保证了组织原本结构不被破坏,利用电场辅助循环喷雾装置[2],含有同位素稀释剂的基质溶液在8.2KV高压所形成的电场作用下,含65Cu、67Zn同位素稀释剂的溶液会形成小液滴均匀落在ITO导电玻璃的组织样品上,通过对样品区域添加的同位素稀释剂打点模式检测,其RSD<10%(n=30),根据同位素稀释法计算公式,所添加的同位素稀释剂的质量通过称量法获得,LA-ICP-MS得到同位素比值,通过公式计算进行图像重构,得到了鼠脑组织中Cu、Zn的浓度分布。更多还原