基于纳米功能材料的组织质谱成像新方法研究

MALDI质谱成像技术可直接分析生物组织或细胞切片，并确定不同部位的特定分子位置以及跟踪药物及其代谢产物的空间分布等。其中，组织中的蛋白质和多肽直接鉴定，是质谱成像研究的难点问题，发展原位的酶切新技术，是提高组织切片中特异性分布的蛋白质和多肽鉴定成功率的关键。基于此，本课题提出样品处理新方法，通过设计纳米限域效应的纳反应器阵列，建立蛋白质在组织和靶板上的原位快速酶解新技术，从而有效解决待测分子的扩散和位移问题；通过制备功能纳米材料及其在靶板上的修饰，建立对特异性生物分子高选择性地转印富集和直接质谱检测，提高分辨率；最后采用本课题建立的技术平台，对组织中的组分、相对丰度及分布情况进行高通量、快速的分析，有望在生物标志物的发现、药物的筛选和疾病的早期诊断等方面发挥重要作用。

组织和细胞中的蛋白质和多肽直接鉴定，是质谱成像研究的难点问题之一，发展高效快速和原位的酶解新技术，是提高组织和细胞中特异性分布的蛋白质和多肽鉴定关键。本课题提出了生物样品处理新方法，通过设计微纳限域效应的微纳反应器，包括介孔材料修饰的纳反应器和液滴微反应器，建立了蛋白质在组织和细胞样品中在几分钟内完成原位快速酶解的技术和较宽pH条件下的生物酶催化；通过制备功能纳米材料及其在靶板上的修饰，建立对特异性生物分子如磷酸化蛋白/肽段或磷脂、憎水性膜蛋白、代谢分子等的高选择性地富集和无基质直接质谱检测，提高了质谱信号的分辨率和选择性；同时发展了新的离子化方法实现对样品的高灵敏度检测和成像研究。采用上述技术对组织和细胞中的组分进行了高通量和快速的分析，这些研究结果有望在生物标志物的发现、药物的筛选和疾病的早期诊断等方面发挥重要作用。