利用纳米喷雾解吸电喷雾离子化（Nano-DESI）技术进行异构体选择性质谱成像

《Accounts of Chemical Research》：Isomer-Selective Mass Spectrometry Imaging Using Nanospray Desorption Electrospray Ionization (Nano-DESI)

质谱成像技术（MSI）通过纳米喷雾解吸电喷雾电离（nano-DESI）结合多反应监测、光引发衍生化及金属离子络合策略，有效区分生物组织中的同分异构体和同位素重叠。该技术整合捕获离子迁移谱（IMS）提升空间分辨能力，为代谢组学与脂质组学提供新工具，未来将融合数据独立获取及平行积累串联碎裂技术。

　　

概览

质谱成像（MSI）极大地提升了我们探索生物组织中分子分布的能力，具有极高的化学特异性和灵敏度。尽管该领域取得了显著进展，但由于分析前缺乏分离步骤，导致异构体和同位素分子之间存在重叠，这成为分析中的一个主要难题。为提高化学特异性并实现异构体区分，串联质谱、离子迁移谱、化学络合及衍生化技术正越来越多地被整合到MSI工作流程中。

环境电离MSI技术能够在天然或接近天然条件下同时提供化学信息和空间信息，从而实现对复杂生物样本的快速、无标记分子成像，且样品预处理需求极低。其中最具前景的环境电离MSI技术之一是纳米喷雾解吸电喷雾电离（nano-DESI），该方法直接从生物组织切片中进行局部液体萃取。我们已在多台商用质谱仪上成功部署了定制设计的nano-DESI平台，实现了对图像中每个像素的分子鉴定，并促进了异构体选择性质谱成像（iMSI）的发展。

本文重点介绍了使用nano-DESI技术的iMSI最新进展。关键成果包括将nano-DESI与三重四极杆质谱仪的多反应监测功能结合，用于区分生物组织中的异构脂质；同时描述了光诱导衍生化及金属离子络合策略的集成应用，通过碰撞诱导解离产生的结构特异性片段实现异构体选择性成像。此外，通过将nano-DESI与囚禁离子迁移谱技术结合，实现了脂质异构体的高分辨率分离，进一步展示了气相分离技术在iMSI中的价值。这些创新显著扩展了MSI的分析能力，有助于探究生物系统中异构脂质和代谢物的空间分布。我们还讨论了未来的发展方向，包括新的络合策略以及将nano-DESI与数据独立采集和并行累积串联碎裂技术相结合的可能性。总体而言，这些进展使nano-DESI iMSI成为空间代谢组学和脂质组学这一快速发展领域中一种强大且多功能的工具。