一种结合解吸电喷雾电离的光电离质谱成像装置的制作方法

本实用新型涉及质谱成像技术领域，具体涉及一种结合解吸电喷雾电离的光电离质谱成像装置。

背景技术：

质谱成像技术是样品平台在软件程序的控制下按照一定的规律运动，通过质谱直接扫描生物样品成像，根据所测质荷比（m/z）来分析生物分子的空间分布的成像方法。与传统的光学生物成像技术相比，质谱成像技术属于分子信息成像，是研究生物组织及活体动物中分子成像的新型分析技术。与传统的荧光分子成像、免疫标记分子成像技术相比，质谱成像可以在不用标记，无需复杂预处理的条件下实现分子成像，而且可以在同一张组织切片上同时分析数百种生物分子的空间分布特征，还可以与生物组织病理学分析结果对照用于生物病理学研究。目前，质谱成像技术已经广泛应用于蛋白质组，脂质组学以及药物代谢组学等领域，同时也已经在病理学，临床医学以及疾病诊断中展现了巨大的应用潜力。

目前，主要的质谱成像技术主要包括基质辅助激光解吸电离（MALDI）质谱、解析电喷雾电离（DESI）质谱和二次离子电离质谱（SIMS），这三种技术分别是通过激光、带电的小液滴和离子束将待测物从组织的表面解析电离，都属于直接解析电离的分析方法。解析电喷雾电离(DESI)是一种新发展起来的常压软电离质谱分析技术，样品组织切片在大气压下就能测试，操作更加简便，而且样品无需干燥，无需喷基质处理。但是，解析电喷雾电离存在一些问题：（1）具有极性歧视，对于弱极性的中性分子电离效率低；（2）对于带电荷的化合物灵敏度很高，生物组织中带电荷化合物会抑制中性化合物的质谱信号，即离子抑制；（3）生物组织含有大量钠钾盐，电喷雾电离在含盐的样品中电离效率低，因此会有很多未被电离的中性化合物分子随着离子一起从样品表面解析进入质谱仪。

技术实现要素：

为了实现既能作为解吸电喷雾电离质谱装置使用，打开光源时又能作为结合解析电喷雾电离的光电离质谱分析装置使用，本实用新型提供一种结合解吸电喷雾电离的光电离质谱成像装置。

一种结合解吸电喷雾电离的光电离质谱成像装置包括质谱仪、解析电喷雾电离机构；所述解析电喷雾电离机构包括雾化器2，雾化器2的进口通过进料毛细管1连通着注射器3，雾化器2的出口连通着电喷雾针4，雾化器2的中部连通着雾化气管10；电喷雾针4的出口端对应着二维步进电机6的工作台；

还包括光电离机构，所述光电离机构包括转接机构8和光源机构；

所述转接机构8包括管状的光电离室82和取样毛细管81，所述光电离室82的一端为出样端，密封连接着质谱仪入口7的传输毛细管71，所述出样端内同轴设有连通光电离室82的导流管83，导流管83的管径小于光电离室82的管径；与导流管83径向对应的光电离室82的径向一侧连通着真空抽管84；

光电离室82的另一端为光源端，密封连接着光源机构的光源，与光源端相邻的光电离室82的径向一侧连通着取样毛细管81；

所述光源机构为同步辐射光及激光光电离机构11或真空紫外光源机构9；

结合解吸电喷雾电离的光电离质谱成像分析时，将载有被测物的载玻片5放置在二维步进电机6的工作台，将取样毛细管81的取样端口对应着载玻片5，打开光源机构的光源，开启雾化器2，载玻片5表面的被测物通过电喷雾针4喷出的溶剂解析，进而通过取样毛细管81到达光电离室82被光源电离，离子化的被测物进入质谱仪被检测分析和成像，通过二维步进电机6的移动实现载玻片5上被测物的完整分析和成像。

进一步限定的技术方案如下：

所述光电离室82和导流管83的入口之间由喇叭状管光滑过渡连接；所述光电离室82的内径和导流管83的外径之间的间距为1-2 mm；光电离室82的内径为4-8 mm；导流管83的内径为1.2-1.6 mm，取样毛细管81内径为0.5-1.5 mm。

工作时，所述光电离室82和取样毛细管81的温度均为250-380 ℃，光电离室82的真空度为2*10³-2*10⁴ Pa。

所述同步辐射光及激光光电离机构11包括同步辐射光或者激光114，同步辐射光或者激光114通过差分室111、透过窗片112进入光电离室82，窗片112与光电离室82之间通过压环113挤压两者之间硅胶垫密封，同步辐射光及激光光电离机构11中差分室111真空度<10^-2 Pa，取样毛细管81出口与窗片113之间的距离<5mm。

所述窗片112的材料为氟化镁MgF2或氟化锂LiF，窗片的厚度为2-4mm。

所述真空紫外光源机构9包括真空紫外灯91，真空紫外灯通过上盖板92和下盖板93与光电离室82密封连接，取样毛细管81出口与真空紫外灯91表面距离小于6 mm。

所述取样毛细管81和载玻片5之间呈5～15º度；电喷雾针4和载玻片5之间呈30～60º度，电喷雾针4的出口端与取样毛细管81之间的水平距离为10～40mm。

所述雾化器2中加入少量辅助光电离的溶剂，所述溶剂为甲苯、丙酮、苯甲醚、氯苯、溴苯、二硫化碳中的一种。

本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：

1.本实用新型在解析电喷雾电离之后又增加了光电离装置，关闭光源时该装置既能作为解吸电喷雾电离质谱装置使用；打开光源时该装置又能作为结合解析电喷雾电离的光电离质谱分析装置。

2.与传统解析电喷雾电离相比：一、中性化合物分子进入光电离室经过二次电离，对于肌酸这样的化合物灵敏度明显提高，参见图5，图5中（a）为小鼠脑组织切片在溶剂为甲醇/甲酸，关闭光源、解析电喷雾电离分析得到的正离子模式质谱图，图5中（b）为小鼠脑组织切片在溶剂为甲醇/甲酸、结合解析电喷雾电离的光电离质谱分析得到的正离子模式质谱图，开灯之后肌酸的信号强度从250升高至2500；二、解析电喷雾电离/后光电离可以同时分析生物组织中的极性与非极性化合物，例如胆固醇等；三、由于中性分子主要是通过后光电离的方式电离，故经光电离分析的化合物抗钠钾盐基质效应更强，也不会受到带电荷化合物的抑制作用；四、甲苯既是辅助光电离的掺杂剂，同时其本身是一种非极性的溶剂，相比于传统用于解析电喷雾电离的甲醇等极性溶剂更有利于生物组织中非极性化合物的提取，提高检测灵敏度，参见图5，图5中（c）为小鼠脑组织切片在溶剂为甲醇/甲苯/甲酸、结合解析电喷雾电离的光电离质谱分析得到的正离子模式质谱图，在溶剂中加入甲苯以后，中性半乳糖基神经酰胺磷脂（m/z 600-850）信号明显增强。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为真空紫外光源的本实用新型结构示意图；

图3为图1的局部剖视放大图；

图4为图2的局部剖视放大图；

图5为小鼠脑组织切片在不同溶剂、不同条件下质谱分析得到的正离子模式质谱图；

图6为利用本实用新型得到的小鼠脑组织切片中腺苷（m/z 268.1054）和胆固醇(m/z 369.3533)的分布图；

图7为利用本实用新型得到的小鼠前列腺组织上正离子模式质谱图。

图1-4中序号：进料毛细管1、雾化器2、注射器3、电喷雾针4、载玻片5、二维步进电机6、质谱仪入口7、转接机构8、真空紫外光源9、雾化气管10、同步辐射光及激光光源11、取样毛细管81、光电离室82、导流管83、真空抽管84、真空紫外灯91、上盖板92、下盖板93、差分室111、窗片112、压环113、同步辐射光或者激光114。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。

实施例1

参见图1，一种结合解吸电喷雾电离的光电离质谱成像装置包括质谱仪、解析电喷雾电离机构和光电离机构。

析电喷雾电离机构包括雾化器2，雾化器2的进口通过进料毛细管1连通着注射器3，雾化器2的出口连通着电喷雾针4，雾化器2的中部连通着雾化气管10；电喷雾针4的出口端对应着二维步进电机6的工作台。

参见图3，光电离机构包括转接机构8和光源机构。

转接机构8包括管状的光电离室82和取样毛细管81，光电离室82的一端为出样端，密封连接着质谱仪入口7的传输毛细管71；出样端内同轴设有连通光电离室82的导流管83，光电离室82和导流管83的入口之间由喇叭状管光滑过渡连接；导流管83的管径小于光电离室82的管径，光电离室82的内径和导流管83的外径之间的间距为1.2 mm，光电离室82的内径为5mm；导流管83的内径为1.6mm；与导流管83径向对应的光电离室82的径向一侧连通着真空抽管84。

光电离室82的另一端为光源端，密封连接着光源机构的光源，与光源端相邻的光电离室82的径向一侧连通着取样毛细管81，取样毛细管81内径为1.5 mm。

光源机构为同步辐射光及激光光电离机构11。同步辐射光及激光光电离机构11包括同步辐射光或者激光114，同步辐射光或者激光114通过差分室111、透过窗片112进入光电离室82，窗片112与光电离室82之间通过压环113挤压两者之间硅胶垫密封，窗片112的材料为氟化镁（MgF2），厚度为2mm。同步辐射光及激光光电离机构11中差分室111真空度<10^-2Pa，取样毛细管81出口与窗片113之间的距离2mm。

本实施例1中的被测物为小鼠脑片。

结合解吸电喷雾电离的光电离质谱成像分析时，将载有被测物的载玻片5放置在二维步进电机6的工作台，将取样毛细管81的取样端口对应着载玻片5，取样毛细管81和载玻片5之间呈10º度；电喷雾针4和载玻片5之间呈53º度，电喷雾针4的出口端与取样毛细管81之间的水平距离为25mm。光电离室82和取样毛细管81的温度均为300 ℃，光电离室82的真空度为8*10³Pa。打开光源机构的光源，光子能量调至10.6 eV，开启雾化器2，雾化器2中加入少量辅助光电离的溶剂甲苯；载玻片5表面的被测物通过电喷雾针4喷出的溶剂解析，进而通过取样毛细管81到达光电离室82被光源电离，离子化的被测物进入质谱仪被检测分析和成像，通过二维步进电机6的移动实现载玻片5上被测物的完整分析和成像。

参见图6，图6中（a）为利用本实用新型得到的小鼠脑组织切片中腺苷（m/z 268.1054）的分布图，图6中（b）为利用本实用新型得到的小鼠脑组织切片中胆固醇(m/z 369.3533)的分布图；由图6可见，通过光电离机构有效的实现了组织上中性化合物的成像。

实施例2

本实施例2中所使用装置的结构同实施例1，不同的参数如下：光电离室82的内径和导流管83的外径之间的间距为1.0 mm，光电离室82的内径为4mm；导流管83的内径为1.2mm；取样毛细管81内径为1.0 mm。取样毛细管81和载玻片5之间呈12º度；电喷雾针4和载玻片5之间呈53º度，电喷雾针4的出口端与取样毛细管81之间的水平距离为20mm。

参见图2和图4，光源机构为真空紫外光源机构9，包括真空紫外灯91，真空紫外灯通过上盖板92和下盖板93与光电离室82密封连接，取样毛细管81出口与真空紫外灯91表面距离1.5 mm。

雾化器2中加入少量辅助光电离的溶剂丙酮。

本实施例2中的被测物为小鼠前列腺组织。

光电离室82和取样毛细管81的温度均为320 ℃，光电离室82的真空度为10⁴ Pa，

打开真空紫外灯91，小鼠前列腺组织在正离子模式下的质谱图如图7所示，小鼠前列腺组织上的低含量成分胆固醇（m/z 369）也可以通过该装置被检测。