专利名称：质谱成像基质喷雾器的制作方法
技术领域：
本实用新型设计涉及到生物医学分析测试技术领域，提供了一种用于基质辅助激光解吸电离质谱生物 组织成像技术的质谱成像基质喷雾器。
背景技术：
生物组织质谱扫描成像(Imaging Mass Spectrometry, IMS)是一种新型的分子成像技术，它通过基 质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-FUght Mass Spectrometry, MALDI-TOF-MS)或串联飞行时间质谱(TOF/TOF-MS)直接扫描覆盖有基质的生物组织样品， 获得组织切片上每个点的质谱图。将质谱图中的每个化合物的质荷比(ra/z)、离子信号强度以及它们在切 片上的二维坐标组合起来，绘制成二维离子密度图，即质谱成像图(Mass Spectrometry Image)。这些图 可代表化合物在组织或细胞中的分布。该技术无需将组织中的多肽、蛋白质等分子提取出来，无需对目标 药物进行染色，是基于最新的生物质谱技术、蛋白质组学和代谢组学的分子成像技术，可将疾病发生部位、 进程与相关分子紧密关联起来，对于研究疾病发生、发展、愈后评价以及新药筛选、药物药理和毒副作用 评价具有重要的参考价值。
样品制备是生物组织质谱扫描成像实验的关键，主要为切片方式、基质及其溶剂选择、基质浓度、基 质覆盖方法。要获得高质量质谱信号，基质溶液在均匀地覆盖于切片表面的过程中，应尽可能满足以下三 个条件第一，组织切片上的蛋白无扩散或移位现象；第二，基质与蛋白形成良好的共结晶；第三，晶体
的尺寸必须小于质谱成像的分辨率。因此基质覆盖在组织切片的时间不宜过长，溶剂量不宜太多，最好是 当原位上的蛋白与基质形成共结晶后，溶剂即蒸发完。基质覆盖的方法主要有毛细管滴加法、毛细管喷雾
法和自动化仪器喷雾法。毛细管滴加法产生的每个基质斑点(直径约50-100Wn)紧密排列又相互离散，使 组分的移位程度控制在最小范围。但该方法操作费力而且费时间，不适合于面积较大的生物组织样本或者 多组织样本实验时使用。喷雾法是目前各个实验室所通用的。 一般该操作在喷雾和干燥反复循环的条件下 操作，每次喷雾达到刚好润湿切片的效果。根据组织的不同表面性质，循环次数一般为10-15次。本新型 设计所涉及的装置是用于基质辅助激光解吸电离质谱生物组织成像技术的质谱成像基质喷雾器。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于基质辅助激光解吸电离质谱生物组织成像技术的质谱成像基质喷雾器。目前实施质谱扫描生物组织成像技术时，没有标准的喷雾装置。最初，我们参考平面色谱法中显色实 验所用的装置来组装喷雾系统。最初组装的喷雾系统包括单路大口径通气入口、内凹的喷嘴和平底磨口烧 瓶。其结构见图l。利用高纯氮气施加一定的恒压，有利于基质溶液均匀地喷雾在组织表面，基质溶液由 喷嘴喷出，雾状覆盖于组织切片表面。但由于实验目的不同，实验中所用的溶液不同，组装的装置不能充 分满足质谱扫描生物组织成像实验的要求。并且该装置用于质谱扫描生物组织成像实验时存在一些缺点 1.制样耗费大量的基质溶液。2.其喷嘴口过大，且动力来源为单路气体，因此它不能调节雾滴的大小和喷 雾面积，产生的雾滴大小也不均匀。3.由于雾滴太大，在组织切片上干燥时间较长，所以蛋白移位的情况 比较明显。
针对以上缺陷，并且考虑到质谱扫描生物组织成像实验所用的溶剂容易挥发，基质浓度高，容易形成 结晶等因素，我们对喷雾装置进行了新设计。依据流体力学原理，对动力的气路、装置的喷嘴做了改进。
本实用新型设计涉及的喷雾装置包括:喷雾调节室和容器。调节室和容器相互独立，通过接口连接。 其特征在于1)喷雾调节室带有一个可调节气流的入口和一个外延形的毛细管喷嘴。毛细管喷嘴为外延 形双重套管，外层套管通气，内层套管通溶液。2)容器带有一个可调节气流的入口。基质容器带有一个 可调节气量的气体入口。
本实用新型的工作原理是通过容器的入气口引入一定压力(0.005 Mpa~0.02Mpa)的气体，基质溶 液受压通过毛细管在喷嘴出喷出。通过喷雾调节室的入气口引入一定压力(0.005 Mpa 0.04Mpa)的气体， 该高速气流经过喷嘴，将毛细管喷出的溶液击碎成雾状。
本实用新型设计的特点主要是可独立调节气量的双路导气管，双重套管的外延形毛细管喷嘴。因为 本喷雾装置采用两路气体作为喷雾动力，可以通过调节两路气体的压力大小来调节喷雾面积和雾滴大小。 毛细管喷嘴设计为外延形，可引导气流向溶液喷出的方向运动，达到吹碎溶液液滴的目的。另外，喷雾出 口的口径很小(可以根据需要设计毛细管内径为0.1 0.5mm)，也能显著减小雾滴大小，产生较好的雾化 效果。喷雾面积扩大和雾滴的变小改善了基质覆盖的效果，节省了基质溶液的消耗量。喷雾的雾滴较小时， 形成的结晶较小并且分布均匀。
本实用新型各部件可以采用玻璃，也可以用塑料制成。喷雾调节室与基质容器的接口形式可以为磨沙 口，也可以为螺旋口。
图l是本实用新型结构示意图
l.喷嘴；2.喷雾调节室通气口； 3.喷雾调节室和容器的接口； 4.容器通气口； 5.容器；6.毛细管进液 □具体实施方式
采用本实用新型设计装置，对大鼠脑海马组织切片覆盖基质。组织切片大小lcmXlcm /片。每次实验 用切片10片，即总面积为10cmX10cm。喷嘴(1)距离组织表面15cm。固定喷雾调节室通气(2)压力改变容器 通气压力或固定容器通气(3)压力改变喷雾调节室通气压力，考察不同压力下喷雾时，两种装置基质溶液 用量、喷雾面积、结晶大小和均匀度的差异。实验数据见表l、 2、 3。
获得的实验数据表明当容器通气压力固定时，喷雾面积随着喷雾调节室气体压力的增加而增大，同 时雾滴大小随着调节室通气压力的增加而减小。当喷雾调节室通气压力固定时，喷雾面积随着容器通气压 力的增加而稍有减小，而雾滴大小随着容器通气压力的增加而增大。当容器通气压力O. OlMpa，喷雾调节 室气体压力0.03Mpa时，达到最佳喷雾效果，喷雾面积为9.3cmX9.3cm。每10次喷雾循环耗费的溶液量为 5.6ml。将溶剂挥干后组织切片置显微镜下，观察其结晶情况。可见到结晶的大小比较一致，约0.10mm， 且分布比较均匀。而对照装置，当外加气体压力为0.02Mpa,其喷雾面积为5.2cmX5.2cm，每10次喷雾循 环耗费的溶液量为9.1ml。达不到本实用新型装置的覆盖效果。对照装置采用一路气体喷雾，获得的结晶 大小不一致且分布不均匀。
经本实验室多次验证，本实用新型设计比最初实验室自行组装的装置功能更全，基质覆盖的效果更好， 具有"气量调节高灵活性、喷雾好雾滴细、基质覆盖薄且均匀、重复性好、节约基质材料"等特点，完全 满足生物组织切片质谱扫描成像技术的"高准确性、高重复性和高灵敏度"要求。表l:两种喷雾装置的溶液耗费量比较
本实 用新 型喷雾调节室通气气 压力Mpa0.010. 020. 03容器通气压力Mpa0.010. 020. 030.010. 020. 030.010. 020. 03
溶液用量Dll10.09. 1—9.59. 1—5.66,3—
对照喷雾器通气压力Mpa0. 010. 020. 03装置溶液用量ml10.09. 1—注喷雾嘴距离组织表面15cm。组织切片面积大小为10cmX10cm。"一"压力过大雾化不充分。
表2:两种喷雾装置的喷雾面积的比较
本实 用新 型喷雾调节室通气气 压力Mpa0.010. 020. 03容器通气压力Mpa0.010. 020. 030.010. 020. 030. 010. 020. 03
喷雾面积cm4. OX 4.03. 4X 3.43. OX 3.0.6. OX 6.05.2X 5.24. 2X 4. 2.9. 3X 9.37. 7X 7. 75. OX 5.0*
对照喷雾器通气压力Mpa0.010. 020. 03装置喷雾面积c迈4.0X4.05.2X5.25.0X5.0*注喷雾嘴距离组织表面15cm。 "*"表示雾化不充分就己经喷涂在组织表面了。
表3:两种喷雾形成的结晶大小比较
本实 用新喷雾调节室通气气 压力Mpa0.010. 020. 03容器通气压力Mpa0.010. 020. 030. 010. 020. 030.010. 020. 03
结晶大小ran0.400. 59☆0. 160. 39☆0.100. 32☆
对照喷雾器通气压力Mpa0.010. 020. 03装置结晶大小mm0. 400. 39☆注喷雾嘴距离组织表面15cm。众结晶大小不均匀。
权利要求1、一种用于基质辅助激光解吸电离质谱生物组织成像技术的质谱成像基质喷雾器，包括喷雾调节室和容器，其特征在于1)喷雾调节室带有一个可调节气流的入口和一个外延形的毛细管喷嘴，2)容器带有一个可调节气流的入口，3)调节室和容器相互独立，通过接口连接。
2、 根据权利要求1所述的质谱成像基质喷雾器，其毛细管喷嘴的特征在于毛细管喷嘴为外延形双重套管，外层套管通气，内层套管通溶液，套管长15.0~25.0mm，外层套管直径为2.0~3.0mm,外层套管 与内层管之间距离为0.5~1.0mm，内层为毛细管，其直径为0.1~0.5mm，内层毛细管在调节室内转角90度~120度，垂直向下经过喷雾调节室的实心瓶塞下部，进入容器，毛细管下口距离容器底部5.0 10.0mm。
3、 根据权利要求1所述的质谱成像基质喷雾器，其可调节气流的入口的特征在于通气管长30.0 ~40.0mm，其管道直径为5. 0~6. Omm。
4、 根据权利要求1所述的质谱成像基质喷雾器，其容器的特征在于容器带有一个可调节气流的入口，其 通气管长30.0~40.0mm,其管道直径为5. 0~6. Omm。
5、 根据权利要求1所述的质谱成像基质喷雾器，其接口的特征在于接口可以是磨砂口，也可以是螺旋 □。
6、 根据权利要求2所述的质谱成像基质喷雾器，其毛细管的壁厚为0.5~1.0mm。
专利摘要本实用新型公开了一种用于基质辅助激光解吸电离质谱生物组织成像技术的基质喷雾装置，包括喷雾调节室和容器。调节室和容器相互独立，通过接口连接。其特征在于1)喷雾调节室带有一个可调节气流的入口和一个外延形的毛细管喷嘴。毛细管喷嘴为外延形双重套管，外层套管通气，内层套管通溶液。2)容器带有一个可调节气流的入口。本实用新型装置具有“气量调节高灵活性、喷雾好雾滴细、基质覆盖薄且均匀、重复性好、节约基质材料”等特点，可满足质谱成像的“高准确性、高重复性和高灵敏度”要求。
文档编号G01N30/00GK201340409SQ20082007971
公开日2009年11月4日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者念 刘, 彬 许, 魏开华 申请人:国家生物医学分析中心