综述:激光解吸/电离靶芯片:药物研究的革命性平台

【字体: 时间:2025年06月26日 来源:TrAC Trends in Analytical Chemistry 11.8

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  本综述系统阐述了激光解吸/电离质谱(LDI-MS)靶芯片在药物研究中的革新作用,重点介绍了其高灵敏度、原位生物分析能力及与纳米技术、微流控系统的整合优势。作为替代传统LC/GC-MS的软电离技术(soft ionization),LDI靶芯片通过自动化、微型化设计显著提升了药物筛选效率,为靶点发现、代谢组学(metabolomics)和质谱成像(MSI)提供了全新解决方案。

  

Abstract
激光解吸/电离质谱(LDI-MS)靶芯片正引领样品预处理技术的革命,其将分析步骤直接集成于靶板表面,显著提升了药物研究的效率与精度。该技术凭借高灵敏度、免标记(label-free)特性及兼容复杂生物样本(如血液、脑脊液)的优势,成为药物筛选、代谢分析和毒性评估的核心工具。

Introduction
药物研发面临成功率低、周期长的挑战,而LDI-MS通过紫外/红外激光直接解吸靶板表面化合物,避免了传统LC-MS繁琐的样品前处理。其两大分支——基质辅助(MALDI)与无基质技术(如纳米结构表面辅助的SALDI)各具特色:MALDI依赖2,5-二羟基苯甲酸等基质共结晶,而SALDI利用纳米材料(如金纳米颗粒)消除基质干扰,尤其适用于小分子(m/z<500)检测。质谱成像(MSI)技术更可获取药物在组织的空间分布,揭示代谢变化与毒性机制。

Conventionally prestructured LDI target chips
传统预结构化靶芯片通过表面修饰(如疏水涂层)实现样品富集,显著提升高通量筛选(HTS)效率。例如,384孔靶板可同步检测酶抑制剂活性,较荧光法节省90%标记成本。

Surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (SALDI-MS) target chips
纳米材料修饰的SALDI芯片(如石墨烯、介孔硅)通过等离子体效应增强电离效率,其检测限(LOD)可达amol级别,已用于血药浓度监测。

Self-assembled monolayer desorption ionization (SAMDI) target chips
自组装单分子层(SAM)芯片通过巯基-金键固定探针,可特异性捕获靶标分子,在激酶抑制剂筛选中实现95%的阳性检出率。

Immunoaffinity LDI target chips
免疫亲和芯片整合抗体修饰,直接从血清中富集低丰度蛋白(如IL-6),检测灵敏度较ELISA提升1000倍。

LDI minimized cell chips
微型化细胞芯片结合类器官培养,可在1536孔板上完成药物渗透性评估,单次实验仅需5μL细胞悬液。

LDI coupled with microfluidic chips
微流控-LDI联用系统实现纳升级样本自动进样,用于细胞代谢动态监测时,数据通量提升至每分钟100个样本。

Prospects and concluding remarks
未来LDI靶芯片将向人工智能驱动的高通量设计发展,结合3D打印技术可定制个性化药物筛选平台,推动精准医疗进程。

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