專利名稱：生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置及生物組織直接噴霧質(zhì)譜分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置及生物組織直接噴霧質(zhì)譜分析方法。
背景技術(shù)：
生物組織樣品分析是用于評估疾病狀態(tài)的常規(guī)途徑，因此生物組織樣品的快速、 定量檢測及確定其化學(xué)信息，對于生物醫(yī)學(xué)及臨床診斷有重要意義。組織樣中所蘊含的化學(xué)信息不僅能促進(jìn)疾病診斷中標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)，在新藥開發(fā)的過程中，也有利于確定治療藥物的分布及它們的代謝物。通過微觀檢測獲取病理信息的病理檢查法，是目前醫(yī)學(xué)生物樣品的常規(guī)檢查方法。例如，傳統(tǒng)的針穿刺活檢方法將組織樣通過一個很細(xì)的空針將組織樣吸入一個注射器中，然后將其投放在載玻片上做組織涂片實驗，通過組織化學(xué)及免疫組織學(xué)組織涂片著色后，再由病理學(xué)家進(jìn)行顯微鏡微觀檢測，這種方法久經(jīng)試驗且已很善，但由于微觀檢測方法無法對特定目標(biāo)分子進(jìn)行識別，難以獲得大量的樣品信息。因此，迫切需要發(fā)展免標(biāo)記、高靈敏、高通量的新型生物組織檢測技術(shù)。因此，若能尋找到一種同樣迅速且簡便的化學(xué)分析方法應(yīng)用于生物組織樣品分析的話，能很大程度上豐富組織樣中的分析物信息內(nèi)容，并逐步實現(xiàn)其臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用，提高惡性腫瘤的早期診斷率。質(zhì)譜法提供了一種高靈敏、高特異性及在一些形式下具有高通量的化學(xué)方法，是復(fù)雜混合物分析的有力工具，能獲取分析物的化學(xué)結(jié)構(gòu)等重要的分子信息。但將質(zhì)譜應(yīng)用于組織樣分析富具有挑戰(zhàn)性，例如在進(jìn)入質(zhì)譜分析前繁瑣的樣品預(yù)處理過程，該過程對獲得重現(xiàn)性譜圖及提取可靠的代謝譜圖很重要。目前，用于檢測組織樣中的分析物并進(jìn)行成像的解吸電離方法有電噴霧萃取電離(ESI)、基質(zhì)輔助激光解吸電離(MALDI)、電噴霧解吸電離(DESI)、電噴霧激光解吸電離(ELDI)、激光消融電噴霧電離(LAESI)、二次離子質(zhì)譜(SIMS)等。組織樣品的預(yù)處理過程隨取樣及離子化技術(shù)的不同而不同，應(yīng)用較廣泛的ESI-MS，一般與液相色譜(LC)聯(lián)用，利用LC-ESI-MS檢測組織樣品，需要經(jīng)過蛋白沉降、離心、萃取分離等復(fù)雜預(yù)處理過程；用于檢測如藥物、脂類、多肽及蛋白等大分子的技術(shù) MALDI通常需要選擇合適的基質(zhì)。在生物樣品的檢測中，質(zhì)譜法能檢測到來自于內(nèi)源代謝產(chǎn)物的幾千種信號。因此常常利用多元統(tǒng)計方法來進(jìn)行輔助數(shù)據(jù)分析，該方法提供了一個數(shù)據(jù)降維、模式識別及信息提取的有力平臺。多元統(tǒng)計方法主成分分析法(PCA)是一種對多變量表示數(shù)據(jù)點集合尋找盡可能少的正交矢量表征數(shù)據(jù)信息特征的一種統(tǒng)計方法。它是將分散在一組變量上的信息集中到某幾個綜合指標(biāo)(主成分)上，以便利用主成分描述數(shù)據(jù)集內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它可以從多元事物中解吸出主要影響因素，揭示事物的本質(zhì)，簡化復(fù)雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種裝置簡單、制造成本低、離子化效率高、靈敏度高的無需樣品預(yù)處理的生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置及生物組織直接噴霧質(zhì)譜分析方法。本發(fā)明的生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置，包括金屬夾、放電針，放電針內(nèi)嵌于絕緣套中，針尖及針尾裸露，針尾與金屬夾一端相接，金屬夾的另一端與離子源高壓電接口相連。本發(fā)明的生物組織直接噴霧質(zhì)譜分析方法，是運用生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置， 取生物組織樣直接進(jìn)行電離，通過質(zhì)譜儀收集各個樣品的一級指紋譜，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，耦合多元統(tǒng)計主成分分析法(PCA)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，其主要特點運用生物組織直接噴霧質(zhì)譜法檢測組織樣品。本發(fā)明的生物組織直接噴霧質(zhì)譜分析方法，包括以下步驟
1、取體積為0.8-1. 2mm3的生物組織樣，放置在裸露在空氣中的放電針針尖部位；
2、將金屬夾與離子源高壓電接口相連；
3、在離樣品Imm的放電針上滴加純甲醇試劑作為萃取電離試劑，使樣品離子化并產(chǎn)生細(xì)小的噴霧，質(zhì)譜入口中心線與放電針平行，距離為l_3cm ；
4、開質(zhì)譜儀掃描系統(tǒng)，質(zhì)譜條件設(shè)置LTQ-MS為正離子檢測模式，電離電壓3.5 kV ；毛細(xì)管溫度100 0C，質(zhì)量掃描范圍m/z 100-2000，其他參數(shù)采用LTQ-MS系統(tǒng)自動優(yōu)化，收集樣品的一級指紋譜圖信息，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，利用多元統(tǒng)計方法主成分分析法(PCA)處理數(shù)據(jù)， 進(jìn)行聚類分析。采用本發(fā)明的方法對組織樣品直接進(jìn)行電離，無需樣品預(yù)處理、裝置簡單、靈敏度高、檢測速度快，并能獲取豐富的樣品信息。獲取樣品一級指紋圖譜后，耦合多元統(tǒng)計方法主成分分析法(PCA)，能迅速的建立預(yù)測模型，并最終應(yīng)用到臨床診斷中。


圖1為本發(fā)明生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為在正離子模式下直接組織噴霧質(zhì)譜法檢測組織樣的一級指紋譜a.對照組組織樣一級質(zhì)譜指紋譜b.肺癌患者的組織樣一級質(zhì)譜指紋譜圖3為直接組織噴霧質(zhì)譜法檢測組織樣的主成分得分結(jié)果。
具體實施例方式一種生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置，包括金屬夾1、放電針2，放電針2內(nèi)嵌于絕緣套 5中，針尖及針尾裸露，針尾直徑為1mm、長度為1cm，針尖長度為1cm，針尖尖端直徑為20um， 針尾與金屬夾1 一端相接，金屬夾1的另一端與離子源高壓電接口相連，通過調(diào)節(jié)電離電壓值，可調(diào)節(jié)加在放電針上的電壓大小，控制樣品的離子化效率。將Imm3的組織樣品3放置針尖部位，滴加50ul的色譜純甲醇6作為萃取電離試劑，調(diào)節(jié)噴霧電壓的大小，使樣品離子化并形成微噴霧4，質(zhì)譜入口 7中心線與放電針2平行，距離為2cm。開質(zhì)譜儀掃描系統(tǒng)，質(zhì)譜條件設(shè)置LTQ-MS為正離子檢測模式，電離電壓3. 5 kV;毛細(xì)管溫度100 °C，質(zhì)量掃描范圍m/z 100-2000，其他參數(shù)采用LTQ-MS系統(tǒng)自動優(yōu)化，收集樣品的一級指紋譜圖信息，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，利用多元統(tǒng)計方法主成分分析法(PCA)處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行聚類分析。肺癌是全球最常見的惡性腫瘤之一，其死亡率居惡性腫瘤首位，是預(yù)后性最差的惡性腫瘤之一。臨床診斷的80%左右患者為中晚期，所以研究和探索肺癌的快速早期診斷方法對改善肺癌的預(yù)后具有決定性的意義。在所有患者知情同意下，無需任何樣品預(yù)處理， 采用直接組織噴霧質(zhì)譜法對6例組織樣品(3例肺癌組織樣，3例正常對照組肺組織樣)進(jìn)行快速質(zhì)譜分析，獲得了樣品的一級質(zhì)譜指紋譜圖，并耦合主成分分析法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。從圖2中可觀察到，對比肺癌組及對照組的指紋圖譜表明，兩類組織樣品所含化學(xué)信息基本相同，但存在一定的差異。如正離子模式下，小分子區(qū)間內(nèi)，m/z372、521、536、 548、735、757等分子離子峰豐度具有較明顯的差異。說明該方法對于生物樣品組織樣的檢測具有一定的可行性，能較好地將樣品中的內(nèi)源性物質(zhì)進(jìn)行電離，獲得豐富的樣品信息，并為進(jìn)一步的多元統(tǒng)計方法主成分分析(PCA)提供了可靠的數(shù)據(jù)。為了更直觀的獲取兩者的差異信息，采用PCA法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將樣品的質(zhì)譜指紋譜圖的豐度數(shù)據(jù)導(dǎo)出，用Matlab Toolbox軟件中的I^rincomp函數(shù)對矩陣X進(jìn)行處理， 得到PCA分析結(jié)果，示于圖3。從圖3中可以觀察到，肺癌組和對照組指紋譜圖的差異能夠通過PCA得到很好的區(qū)分，其中PCl (35. 3%)、PC2 (17. 9%)、PC3 (14. 1%)起主要區(qū)分作用。 這可能由于肺癌細(xì)胞與正常細(xì)胞之間代謝存在差異，使二組樣品中的一些蛋白及其代謝產(chǎn)物等的含量存在一定的差別。但起主要區(qū)分的PCA得分值都不高《35.洲)，這可能是由于人體組織樣的組成基本一致，所檢測到的樣品信息基本相同。本研究期望結(jié)合PCA方法，建立肺癌預(yù)測數(shù)學(xué)模型，并最終應(yīng)用到肺癌臨床早期診斷中。
權(quán)利要求
1.一種生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置，包括金屬夾(1)、放電針(2)，其特征在于放電針 (2)內(nèi)嵌于絕緣套(5)中，針尖及針尾裸露，針尾與金屬夾(1) 一端相接，金屬夾(1)的另一端與離子源高壓電接口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置，其特征在于放電針(2) 針尾直徑為1mm、長度為1cm，針尖長度為1cm，針尖尖端直徑為20um。
3.一種利用如權(quán)利要求1所述的生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置直接噴霧質(zhì)譜分析方法， 包括以下步驟(a)、取體積為0.8-1. 2mm3的生物組織樣，放置在裸露在空氣中的放電針針尖部位；(b)、將金屬夾與離子源高壓電接口相連；(C)、在離樣品Imm的放電針上滴加色譜純甲醇試劑作為萃取電離試劑，使樣品離子化并產(chǎn)生噴霧，質(zhì)譜入口中心線與放電針平行，距離為l_3cm ；(e)、開質(zhì)譜儀掃描系統(tǒng)，質(zhì)譜條件設(shè)置LTQ-MS為正離子檢測模式，電離電壓3. 5 kV ； 毛細(xì)管溫度100 °C，質(zhì)量掃描范圍m/z 100-2000，其他參數(shù)采用LTQ-MS系統(tǒng)自動優(yōu)化，收集樣品的一級指紋譜圖信息，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，利用多元統(tǒng)計方法主成分分析法處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行聚類分析。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物組織直接噴霧質(zhì)譜裝置及其應(yīng)用方法。直接噴霧質(zhì)譜裝置主要包括放電針、金屬夾、絕緣套及其承接裝置，放電針鑲套在絕緣套中，露出針尖及針尾部分，針尾部分與金屬夾相連，針尖部分承載樣品。生物組織直接噴霧質(zhì)譜分析方法是利用生物組織樣品直接電離然后進(jìn)行質(zhì)譜分析。本發(fā)明特別適合對復(fù)雜的生物組織樣品進(jìn)行實時快速分析。
文檔編號G01N27/62GK102332387SQ201110250348
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者張華 , 朱騰高, 胡斌, 賈濱, 鄢飛燕, 陳煥文 申請人:東華理工大學(xué)