质谱成像技术及其在乳腺癌研究中的应用

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤,其发病率在世界范围内呈现上升趋势,是威胁女性健康的重要疾病之一.随着现代医学技术的快速发展,早期有效的诊断和筛查方法能够改善乳腺癌患者生存率和提高其生活质量.由于乳腺癌肿瘤具有非常显著的异质性,这对于诊断和筛查带来了较大困难,亟须在肿瘤演进时间信息中,继续引入生物分子的空间信息,从而对其异...     

因子分析法在质谱成像数据分析中的应用

对因子分析法在质谱成像数据分析中的应用进行了研究。本方法分析的质谱成像数据来源于空气动力辅助离子源质谱成像技术,所用样品为含有3种不同颜料(红色、蓝色、黑色)的笔迹样品。对该样品的成像数据进行因子分析后,将成像数据分为了背景、黑色、蓝色和红色因子。分析结果显示,m/z 443.2,478.4,322.2(344.2)分别在红色、蓝色、黑色因子中的贡献值远大于其它质荷比,因此是3种颜料的特征质荷比。此结果与实际情况相符,证明使用因子分析方法对质谱成像数据进行分析和特征提取是可行的。对因子分析与主成分分析的成像数据处理结果进行了比较,结果显示,因子分析可以更简单和定量地对特征质荷比进行取舍,在生物标志物提取、疾病诊断、药理分析等方面有较大的应用潜力。     

质谱成像技术在肿瘤研究中的应用进展

质谱成像(Mass spectrometry imaging,MSI)作为一种新型的分子成像技术,具有无需标记、无需复杂样品前处理、高通量等优点,可实现脂类、代谢物等的直接分析,并可获得组织切片中物质的空间分布信息,已成为生物、医学等领域研究的有力工具。离子化技术是质谱成像的关键和核心,新型质谱成像离子化技术的不断涌现,推动了质谱成像技术在肿瘤研究中的应用。该文着重介绍了当前主要质谱成像技术的原理及特点,并对其在肿瘤的病理诊断、标志物、药物研究等方面的应用进行评述,为质谱成像技术在肿瘤方面的研究提供参考。     

MS-IAS:集成的质谱代谢组学数据分析系统

针对代谢组学研究中的数据处理问题,本研究建立了基于质谱的数据分析系统MS-IAS(Mass spectrometry based integrated analysis system).此系统集成了特征选择、聚类、分类等多种方法,用以处理质谱数据,具有多种统计分析方法能对所选的特征变量进行比较,以发现与所研究问题相关的潜在生物标志物.MS-IAS支持数据与多种算法结果可图形化显示,有助于对数据的解释与分析.以肝病患者的质谱代谢组数据为例,展示MS-IAS的功能,两种特征选择算法从数据集中筛选出了40个对肝病具有区分能力的特征变量,展示了MS-IAS成为代谢组学研究中的通用质谱数据分析系统的潜力.     

二次离子质谱生物成像

二次离子质谱作为目前空间分辨率最高的质谱成像技术,以其免标记、高灵敏、多组分检测优势和亚微米级高空间分辨成像优势为诸多生命科学问题的研究提供了全新的分析手段,在基础细胞生物学、组织生理病理学、生物医药与临床医学等领域的研究中得到了广泛应用.本文综述了二次离子质谱在生物组织、细胞、仿生生物膜等体系中的质谱成像研究进展.     

基于纳米材料的质谱成像研究进展

纳米材料种类的多样性以及性能的可调性为质谱分析方法的开发提供了多种可能。近年来,随着质谱分析技术的不断革新与发展,研究者逐步尝试将纳米材料辅助的质谱分析技术推进到质谱成像研究领域。利用纳米材料作为辅助电离介质和信号分子载体,质谱成像技术在实施未知物鉴别的同时可实现目标分子的精确定位,进而呈现生物分子、药物、环境污染物等在组织与细胞中的空间分布信息,为基于组织样本的病理生理学研究提供更直观的技术手段。本文总结了基于纳米材料的质谱成像技术的主要原理和研究进展,并对其未来发展及应用进行了展望。     

基于人工神经网络的生物组织质谱成像分类与识别方法

生物组织质谱成像技术不仅能够展示组织的生物分子信息,而且能直观地显示分子空间分布,是当今生物质谱的研究热点.如何对生物组织质谱成像的数据进行基于生物分子的有效分类与识别是该领域关注的重要问题,特别对于病变组织与其邻近非病变组织的区分与识别和生物组织功能区域的划分与鉴定具有重要的意义.本研究开发出一种新的分类与识别方法.其流程是,首先进行质谱成像数据预处理,应用无监督的自组织特征映射网络区分组织样品区与非组织区域,提取组织区域的质谱数据,应用有监督的学习向量量化网络对已知类别数据进行学习训练,建立模型;应用模型对未知样品进行识别.应用本方法对6个膀胱癌患者的膀胱癌变组织与邻近非癌变组织的质谱成像数据进行分类与识别,结果显示,癌变组织判错率低于23.38％,而非癌变组织判错率低于9.08％,表现出较高的准确度;对3片邻近的小鼠大脑切片质谱成像数据进行白质与灰质区域划分,将中间的1片用于训练,两边的2片用于验证,结果显示,自组织特征映射网络的分类结果与学习向量量化网络的预测结果不一致率低于4％.本方法基于生物分子的质谱成像组织区域分类与识别,具有较高准确度和操作简便等优点,在临床医学研究领域有大规模的应用潜能.     

质谱分子成像技术与应用进展

该文总结了二次离子质谱、基质辅助激光解吸电离质谱和常压敞开式离子化质谱三大类型质谱分子成像（MSI）技术的概况、技术与方法及其应用新进展。MSI技术作为免标记、高覆盖、高灵敏、检测范围广的可视化分析手段,不局限于生物组织或细胞中某种特定分子的检测,可对已知和未知多种分子进行同时成像分析,获得不同分子的空间分布、相对含量及结构信息,实现其分子的定性、定量与定位分析;还可提供不同生理及病理过程中功能分子的动态时空变化信息等。因此,MSI技术成为质谱领域以及分析化学等领域的研究前沿与热点方向之一,并在化学、医学、生命科学、药学和环境科学等领域显示出重大应用前景。此外,MSI技术是单细胞可视化分析和空间分辨代谢组学的强有力分析手段,可从动物或器官组织的整体、微区、单细胞等不同空间尺度,获取具有空间分布特征、时空动态变化的功能分子全景轮廓信息等而备受关注。     

常压敞开式质谱成像技术及其应用

质谱成像将质谱的离子扫描技术与成像处理软件相结合,能有效地对分子的空间分布信息进行检测和成像;常压敞开式离子化技术的出现,为质谱成像提供了新的发展方向。本文对常压敞开式质谱成像技术及其应用进行了综述。     

正负离子切换扫描质谱成像分析方法及其整体动物体内代谢应用研究

基于质谱成像(MSI)技术的空间分辨代谢组学方法已经成为生物组织学、肿瘤分子病理诊断和新药药效毒理研究的有力工具.该研究采用敞开式空气动力辅助解吸电喷雾离子化(AFADESI)技术,开发了一种正负离子切换扫描的质谱成像方法.该方法在离子化过程中无需施加高电压,既提高了敞开式离子化质谱成像的操作安全性,还可将生物组织切片...     

质谱成像分析技术、方法与应用进展

质谱成像技术作为分子成像及质谱领域的研究前沿和热点,近几年受到高度关注并得到迅速发展.本文针对质谱成像技术、方法及其应用的新进展进行了综述与展望,介绍了中国学者近几年在质谱成像分析新技术及其应用方面取得的重要进展.     

更深度的“照相”技术——质谱成像的发展与应用

质谱成像是质谱技术在发展过程中所衍生出的前沿性科研领域,是一种将质谱技术和影像可视化技术结合而成的高科技"拍照"手段。它可以在没有特异性标记的情况下,对小分子、多肽、蛋白质等目标分子进行分析,在利用质谱分析提供目标化合物的结构信息的同时,提供其空间分布和含量变化信息。该技术在生物医药、临床医学、病理学、生命科学研究等领域具有极大的应用前景。     

解析电喷雾电离质谱成像技术在植物学研究中的应用

解析电喷雾电离质谱成像(DESI-MSI)是一种常用的质谱成像方法,可在常压下将待测样品引入质谱仪进行检测,并用成像软件构建出被检物质的空间离子分布图像.近年来,DESI-MSI因其常压操作、碎片离子少以及高通量等优势而被广泛应用于医药、工业、食品、生物学等领域.本文综述了近年来DESI-MSI在植物学研究中的应用,包...     

基质辅助激光解吸电离质谱成像在指纹分析中的研究进展

基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)是一种高灵敏度、高通量、多组分同时分析的软电离质谱技术,可通过对物质分析实现分子结构的确认及物质分布信息的获取,因此在指纹分析中获得越来越多的关注。 本文从条件优化入手,讲述基质优化过程。 接着介绍了MALDI-MS成像(MALDI-MSI)在指纹分析领域具体的应用,在形态分析研究方面,总结其与常规显现方法联用对成像效果的影响、对疑难指纹的图像处理;在化学信息分析研究方面,分别从根据质谱信息分析生活习惯/案前活动、指纹遗留时间和个体同一认定对各研究的优点及局限性进行评述,最后为MALDI-MSI在指纹领域未来发展提出展望。     

基于质谱成像和组学分析的环境毒理研究

生物体多器官的空间异质性导致环境污染物在生物体内的毒性分子机制错综复杂.基于传统化学和生物分析的环境毒理学研究,通常将研究对象看作“均一”整体,无法从空间上准确定位污染物及其代谢.以质谱成像和组学分析为基础的技术,同时对污染物、污染物代谢活化途径及其诱导的生物分子进行定性、定量和空间分析,从而确定污染物迁移、生物学效应...     

微型辉光放电等离子体用于质谱成像分析的初步研究

本实验利用实验室自主研发的微型辉光放电等离子体(MFGDP)作为离子源解吸样品,使之离子化,得到样品的特征质谱图,经特定软件的转化即可得到对应的图像,图像表明,MFGDP用于质谱成像具有可行性.本方法具有装置简单、操作简易、等离子体羽低温、分析时间短(＜20 min)等优点,可同时定位样品中不同物质的空间分布.本研究探讨了影响质谱成像图清晰度的因素,优化了实验条件,在最优条件下,本方法的空间分辨率约300μm,对加有尿素的不同字迹进行初步质谱分析,并对冬枣切片中硬脂酸和槲皮素衍生物的空间分布做了影像探索.此技术可以根据化学物质的指纹图谱区分不同的字迹,也能够很好地获取样品中不同营养物质的分布状况,因此,为字画研究、艺术品鉴定、营养物质分布图的获取提供了一种新的方法.     

激光电离飞行时间质谱用于矿石表面元素成像

在自行研制的LI-TOF-MS[6]的基础上, 发展了新的LI-TOF-MS固体元素成像分析系统, 并在优化了的实验条件下, 对辉锑矿矿石样品(主要成分为Sb2S3)的表面进行了元素分析, 得到了Sb, S, Si, Al, K, Ca和Fe等元素的表面成像图. 矿石表面或截面的元素成像(或分布)对矿石乃至矿床的形成过程及分布特征等的研究具有很大的参考价值, 在地质学上具有重要意义.