内部电喷雾萃取电离质谱直接分析生物组织样

Although the analysis of tissue is of great importance in many scientific fields, currently it is very difficult for mass spectrometry (MS) methods to directly measure intact tissue samples. In this project, based on the unique advantages of extractive electrospray ionization (EESI), we propose to further develop the technology of Internal EESI, construct interfaces between Internal EESI and LTQ-MS, optimize Internal EESI-MS conditions using representative samples, provide a rapid analytical tool with good qualitative and quantitative performance, rapidly analyze intact tissue samples, and develop new principles and new technologies for the related scientific areas. Preliminary studies have shown that Internal EESI-MS is able to carry out rapid analysis on intact tissue, taking the advantage of capillary structure in tissue, and its unique ionization mechanism can detect many metabolites in various kinds of samples including watermelon, pork, human lung tissue, etc. In addition, Internal EESI-MS can provide a scientific tool with improved qualitative and quantitative performance for the follow-up studies and related disciplines (such as metabolomics), especially for those closely related to tissue analysis.

虽然生物组织样的分析在许多学科领域中非常重要，然而目前的质谱方法直接分析组织样内部的化合物还是困难重重。本项目中，基于电喷雾萃取电离源（EESI）的独特优点，申请人申请进一步开发和完善内部电喷雾萃取电离质谱（Internal EESI-MS）技术，研制新的Internal EESI-MS联用的接口装置，优化和表征Internal EESI-MS的技术指标，开发专用的数据处理算法和软件，找出其分析生物组织样品的最优条件，为组织样品分析提供快速、全面、定量的科学工具，进而发展基于Internal EESI-MS进行科学研究的新原理和新技术。另外，深入研究Internal EESI-MS对建立国际先进的分析研究平台有重要意义，将能显著增强我国仪器设备研制的自主创新能力，并为后续研究和相关学科的发展（如代谢组学）提供科学基础和分析工具。

本项目系统深入地研究了内部萃取电喷雾电离技术（iEESI），对其原理及可行性进行了验证，以实验证明如何将该装置和质谱仪器联用，发展出在样品内部进行萃取的内部萃取电喷雾电离质谱（iEESI-MS）新技术。研制和完善iEESI 电离源、及与质谱仪之间的接口，构建、优化及表征用于直接获取样品内部深层物质信息的内部萃取电喷雾电离线性离子阱质谱（iEESI-LTQ-MS）研究平台，考察各种实验条件对其分析性能的影响，开发专用的数据处理算法和软件，并利用该技术对生物组织（包括人体组织、动物组织、植物组织）等进行了应用可行性研究，建立直接分析固形样品内部化学成分的质谱学方法。在本项目的支持下，发表SCI 收录学术论文6篇；获国家授权发明专利2件，达到项目考核指标。.1. 内部萃取电喷雾电离（iEESI）的装置是在EESI装置的基础上形成的，综合体现了电喷雾（ESI）及样品内部发生的萃取作用。将ESI装置中喷射溶剂的毛细管尖端平行于样品表面插入样品内部，溶剂将选择性地对样品内部的待测物进行萃取，然后在电场作用下朝着质谱口定向移动并在样品其表面形成电喷雾，获得待测物离子后便可进行质谱分析。与EESI相比，iEESI无需辅助气体，萃取过程发生在样品内部，可对动植物组织、催化剂、食品等固形样品中较大体积范围内的待测物同时进行萃取电离。.2. 基于前面研究，构建、优化和表征iEESI-MS 系统。优化的参数主要包括ESI 正负离子检测模式、萃取剂的种类和组成、萃取剂流速、电离电压、接口装置、ESI 电离管在组织样中的位置、样品与进样管和质谱仪进口三者之间的相对位置等。比较和验证iEESI-MS 直接分析生物组织样品时的定性和定量属性，为建立直接分析固形样品内部化学成分的质谱新方法奠定基础。.3. iEESI-MS最独特的性能是能够直接获取样品内部分子的质谱信息。本项目利用iEESI-MS方法已在人体组织（癌症手术中癌组织切除干净与否的快速判断），动物组织（猪肉品质鉴定），植物组织（辣椒的成熟机制）等方面进行了初步应用研究，并证明该方法包括了在线分离、选择性萃取和直接电离等基本过程，并进一步拓展常压离子化技术的应用范围。.总之，本项目的研究已完成了研究计划中的全部内容并有扩充，达到了预期的研究目标。