解吸附电喷雾离子化质谱系统及质谱检测方法

1.本公开的至少一种实施例涉及一种解吸附电喷雾离子化质谱设备，尤其涉及一种解吸附电喷雾离子化质谱系统及质谱检测方法。


背景技术：

2.基于聚焦离子和激光技术的质谱成像技术具有较高的成像分辨率，能够形成较为精细的生物分子空间分辨率信息。
3.目前，在敞开式的解析电喷雾离子化质谱系统中一般包括解吸附电喷雾离子源(desi)、移动平台及质谱仪，在质谱过程中解吸附电喷雾离子源以带电液滴的方式喷射离子喷雾形成于样品的表面，并通过质谱仪进行质谱成像。
4.在质谱过程中由于离子喷雾与样品的接触面积较大，容易导致采样过程的信号强度及灵敏度降低；并且由于离子喷雾与样品的接触面积不可控，也容易导致离子喷雾对样品的晕染较多，导致质谱成像的分辨率较低。


技术实现要素：

5.针对于现有的技术问题，本发明提供一种解吸附电喷雾离子化质谱系统及质谱检测方法，用于至少部分解决以上技术问题。
6.本公开的一方面提供一种解吸附电喷雾离子化质谱系统，包括：平移组件，被构造成沿水平方向平移，适用于放置待质谱的样品；解吸附电喷雾离子源，包括喷针，适用于向所述样品喷射离子；以及导流板，设置于所述平移组件及喷针之间，所述导流板内设有导流孔，所述导流孔位于所述喷针喷射的离子所形成的离子喷雾的范围内，适用于拦截一部分所述离子并将另一部分所述离子引导至与所述导流孔相对的所述样品的投影位置。
7.在一种示意性的实施例中，所述平移组件包括：移动平台，适用于在水平方向内的x向和/或y向移动；以及样品板，设置在所述移动平台上，适用于放置待质谱检测的所述样品。
8.在一种示意性的实施例中，所述导流板包括但不限于铜箔纸，所述导流孔的孔径被构造成包括0.0001至10000μm之间的任一数值。
9.在一种示意性的实施例中，所述解吸附电喷雾离子源还包括流量阀，和所述喷针连通，适用于在导通的状态下向所述喷针输出离子。
10.在一种示意性的实施例中，还包括：质谱仪；以及控制组件，所述控制组件分别和所述平移组件、流量阀及质谱仪通讯连接，适用于向所述平移组件、流量阀及质谱仪分别输出时序信号，用以驱动所述质谱仪、平移组件及流量阀顺时启动。
11.在一种示意性的实施例中，所述控制组件包括：第一控制部，和所述质谱仪通讯连接，适用于向所述质谱仪输出第一时序信号，用以启动所述质谱仪并保持在待采样状态；以及第二控制部，和所述第一控制部、平移组件及流量阀通讯连接，适用于接收所述第一控制部输出的第二时序信号，并依据所述第二时序信号驱动所述平移组件进行平移及所述流量
阀导通。
12.在一种示意性的实施例中，还包括调节组件，适用于安装导流板并沿水平和/或竖直方向调节所述导流板与平移组件的相对位置。
13.本公开的另一方面还提供一种质谱方法，适用于应用质谱系统对样品进行质谱，所述质谱方法，包括：将所述样品固定在平移组件上；调节导流板与喷针及平移组件的相对位置，并将导流孔保持在目标位置；以及依据时序信号控制质谱仪、平移组件及流量阀周期性启动，用以对所述样品逐步进行采样直至完成对所述样品的质谱检测。
14.在一种示意性的实施例中，调节导流板与喷针及平移组件的相对位置，并将导流孔保持在目标位置，包括：控制质谱仪及流量阀进行预采样；沿竖直方向调整所述导流板与所述样品的间距；沿水平方向调节导流孔与所述样品的相对位置及相对角度；以及依据所述预采样的结果选取并将所述导流孔保持在所述目标位置。
15.在一种示意性的实施例中，依据时序信号控制质谱仪、平移组件及流量阀周期性启动，用以对所述样品进行采样直至完成对所述样品的质谱检测，包括：依据所述样品的面积预设所述平移组件在一次平移过程中产生的位移；以对每次位移后的位置进行采样的过程作为一个采样周期，在每个所述采样周期中，依据所述时序信号控制所述质谱仪启动并保持在待采样状态，所述平移组件执行一次所述位移，所述流量阀导通完成一次采样；以及直至在每个所述采样周期中均执行所述采样以完成对所述样品的质谱。
16.根据本公开的提供的质谱系统及质谱方法，包括设置在平移组件及喷针之间的导流板，导流板上形成的导流孔适用于引导离子的方向，用以对离子喷雾外围的离子进行拦截，降低离子喷雾与样品的接触面积，可较为有效的提高离子化效率、信号强度及分析灵敏度。并且，能利用导流孔对气溶胶的截取减少离子喷雾对样品的晕染，用以实现较高分辨率的质谱成像。
附图说明
17.图1是根据本公开的一种示意性实施例的解吸附电喷雾离子化质谱系统的模块连接图；
18.图2是根据本公开的一种示意性实施例的质谱方法的流程图；
19.图3是图2所示的示意性实施例的质谱方法的时序图；
20.图4是根据图2所示的示意性实施例的质谱方法中调节导流板与喷针及平移组件的相对位置信号强度图；其中，4a是平移调节导流板的信号强度图；4b旋转调节导流板的信号强度图；
21.图5是一种依据图2所示的质谱方法进行质谱的成像分析图；
22.图6是另一种依据图2所示的质谱方法进行质谱的成像分析图；其中，6a是对400μm的网格线进行质谱的成像分析图；6b是对200μm的网格线进行质谱的成像分析图；以及
23.图7是另一种依据图2所示的质谱方法进行质谱的成像分析图。
24.附图标记
25.1、喷针；
26.2、流量阀；
27.3、调节组件；
28.4、悬臂；
29.5、导流板；
30.6、样品；
31.7、移动平台；
32.8、第一驱动轴；
33.9、第二驱动轴；
34.10、第二控制部；
35.11、第一控制部；以及
36.12、质谱仪。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
38.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
39.在此使用的所有术语包括技术和科学术语具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
40.在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释例如，“具有a、b或c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等。
41.图1是根据本公开的一种示意性实施例的解吸附电喷雾离子化质谱系统的模块连接图。
42.本公开提供一种解吸附电喷雾离子化质谱系统，如图1所示，质谱系统包括平移组件、解吸附电喷雾离子源及导流板5。平移组件被构造成沿水平方向平移，适用于放置待质谱的样品6。解吸附电喷雾离子源包括喷针1，适用于向样品6喷射离子。导流板5设置于平移组件及喷针1之间，导流板5内设有导流孔，导流孔位于喷针1喷射的离子所形成的离子喷雾的范围内，适用于拦截一部分离子并将另一部分离子引导至与导流孔相对的样品6的投影位置。
43.在一种示意性的实施例中，导流板5的设置方向与平移组件所在平面大致平行。这样可较为有效的防止在平移组件带动样品6进行位移的过程中，由于导流板5倾斜造成的导流板5和平移组件的相对间距的变化所导致的质谱喷雾的差异。
44.根据本公开的实施例，如图1所示，平移组件包括移动平台7及样品6板移动平台7适用于在水平方向内的x向和/或y向移动。样品6板设置在移动平台7上，适用于放置待质谱
的样品6。
45.在一种示意性的实施例中，移动平台7包括本体、第一驱动轴8、第二驱动轴9及步进电机。
46.详细地，第一驱动轴8沿x向设置，第二驱动轴9沿y向设置，x向和y向在水平面内相互正交设置。
47.进一步的，本体分别和第一驱动轴8及第二驱动轴9连接，第一驱动轴8和第二驱动轴9分别和一个步进电机的输出端连接，适用于在步进电机的作用下驱动本体沿x向和/或y向平移。
48.更进一步的，本体与第一驱动轴8和/或第二驱动轴9的连接位置安装有限位开关，适用于限制本体平移的极限位置。
49.在一种示意性的实施例中，移动平台7每次位移的步长可调。
50.详细地，步长依据样品的面积进行设计。
51.根据本公开的实施例，如图1所示，导流板5包括但不限于铜箔纸，导流孔的孔径被构造成包括0.0001至10000μm之间的任一数值。
52.在一种示意性的实施例中，导流孔的孔径被构造成孔径为120μm的圆孔。应当理解，本公开的实施例不限于此。
53.例如，导流孔的孔径被构造成100μm、110μm、130μm、140μm及适合离子通过的其他任一孔径。
54.再如，导流孔的形状包括但不限于圆形、椭圆形、矩形、多边形中的任一一种。
55.在另一种示意性的实施例中，导流板5上形成多个导流孔。
56.详细地，至少两个导流孔的孔径和/或形状被构造成不同。适用于通过不同数量的离子。
57.在一种示意性的实施例中，导流孔包括但不限于通过打孔、刻蚀、烧蚀中的至少一种方式形成于导流板5上。
58.在一种示意性的实施例中，导流板5可采用铜以外的其他导电材料制成的板材。
59.根据本公开的实施例，如图1所示，解吸附电喷雾离子源还包括和喷针1连通的流量阀2，适用于在导通的状态下向喷针1输出离子。
60.在一种示意性的实施例中，流量阀2包括但不限于精密气体流量阀。
61.详细地，精密气体流量阀和存储有带电液滴的流体源连通，在精密气体流量阀导通的状态下，带电液滴在气压作用下进入喷针1内，并由喷针1的端部向外输出。
62.在一种示意性的实施例中，精密气体流量阀的导通、关闭、开度及占空比中的至少一项可调节。适用于控制喷针1的导通、关闭及流量。
63.根据本公开的实施例，如图1所示，质谱系统还包括质谱仪12及控制组件。控制组件分别和平移组件、流量阀2及质谱仪12通讯连接，适用于向平移组件、流量阀2及质谱仪12分别输出时序信号，用以驱动所述质谱仪12、平移组件及流量阀2顺时启动。
64.在一种示意性的实施例中，控制组件还适用于向平移组件和/或流量阀2和/或质谱仪12输出控制信号及反馈信号。
65.详细地，移动平台7完成一次位移后向控制组件输出一个反馈信号。
66.进一步的，控制组件采集上述反馈信号并输出一个控制信号，适用于通过控制信
号驱动流量阀2导通，用以进行一次采样。
67.根据本公开的实施例，控制组件包括第一控制部11及第二控制部10。第一控制部11和质谱仪12通讯连接，适用于向质谱仪12输出第一时序信号，用以启动质谱仪12并保持在待采样状态。第二控制部10和第一控制部11、平移组件及流量阀2通讯连接，适用于接收第一控制部11输出的第二时序信号，并依据第二时序信号驱动平移组件进行平移及所述流量阀2导通。
68.在一种示意性的实施例中，第一控制部11和/或第二控制部10包括但不限于工况机、计算机、plc(可编程逻辑控制器)中的至少一种。应当理解，本公开的实施例不限于此。
69.例如，第一控制部11及第二控制部10还包括集成在一个控制系统上的两个控制单元。
70.再如，第一控制器及第二控制器包括设置在两个控制系统上的两个控制单元。
71.根据本公开的实施例，如图1所示，质谱系统还包括调节组件3，适用于安装导流板5并沿水平和/或竖直方向调节导流板5与平移组件的相对位置。
72.在一种示意性的实施例中，调节组件3包括但不限于微调器。
73.详细地，微调器包括但不限于适用于调节平移角、俯仰角及横滚角中的至少一个角度。
74.进一步的，微调器中的至少一个轴的输出端和悬臂4的第一端连接，悬臂4的第二端设置有夹持部，适用于对导流板5进行夹持。
75.更进一步的，在导流板5与夹持部配合的表面附着有绝缘层，用以进行解吸附离子源中高压的隔离和放置带电液滴在导流板中累计，减少对通过的离子的电荷排斥，提高检测的灵敏度。
76.再进一步的，夹持部包括但不限于夹子，夹子的开口两侧分别和同侧的绝缘层紧密接触，绝缘层包括但不限于云母片，适用于提升导流板5的绝缘性。
77.图2是根据本公开的一种示意性实施例的质谱方法的流程图；图3是图2所示的示意性实施例的质谱方法的时序图；图4是根据图2所示的示意性实施例的质谱方法中调节导流板5与喷针及平移组件的相对位置信号强度图；其中，4a是平移调节导流板5的信号强度图；4b旋转调节导流板5的信号强度图；图5是一种依据图2所示的质谱方法进行质谱的成像分析图；图6是另一种依据图2所示的质谱方法进行质谱的成像分析图；其中，6a是对400μm的网格线进行质谱的成像分析图；6b是对200μm的网格线进行质谱的成像分析图；图7是另一种依据图2所示的质谱方法进行质谱的成像分析图。
78.本公开还提供一种质谱检测方法，如图2所示，适用于应用于质谱系统对样品6进行质谱检测，质谱检测方法包括：将样品6固定在平移组件上。调节导流板5与喷针1及平移组件的相对位置，并将导流孔保持在目标位置。依据时序信号控制质谱仪12、平移组件及流量阀2周期性启动，用以对样品6逐步进行采样直至完成对样品6的质谱检测。
79.根据本公开的实施例，调节导流板5与喷针1及平移组件的相对位置，并将导流孔保持在目标位置包括：控制质谱仪12及流量阀2进行预采样。沿竖直方向调整导流板5与样品6的间距。沿水平方向调节导流孔与样品6的相对位置及相对角度。依据预采样的结果选取并将导流孔保持在目标位置。
80.根据本公开的实施例，依据时序信号控制质谱仪12、平移组件及流量阀2周期性启
动，用以对样品6进行采样直至完成对样品6的质谱包括：依据样品6的面积预设平移组件在一次平移过程中产生的位移。以对每次位移后的位置进行采样的过程作为一个采样周期，在每个采样周期中，依据时序信号控制质谱仪12启动并保持在待采样状态，平移组件执行一次位移，流量阀2导通完成一次采样。直至在每个采样周期中均执行采样以完成对所述样品6的质谱。通过这样的实施方式，实现解吸附电喷雾离子源及质谱仪的点对点采样，用以提高采样的精度。并且在吸附电喷雾离子源输出离子喷雾的间歇中，质谱仪处于待机状态，可较为有效的提升样品的利用率。
81.在一种示意性的实施例中，如图3所示，第一控制部11向质谱仪12输出第一时序信号，并向第二控制部10输出第二时序信号。
82.详细地，质谱仪12接收第一时序信号，并响应第一时序信号启动至待采样状态。
83.进一步的，第二控制部10接收第二时序信号，并依据第二时序信号依预设的时长驱动移动平台7及流量阀2顺次启动。
84.更进一步的，移动平台7依据预设步长进行一次位移，待该次位移完成后流量阀2导通，输出离子喷雾，离子喷雾经导流孔后形成于样品6的表面，以使得处于待采样状态的质谱仪12完成一次采样。
85.在一种示意性的实施例中，质谱仪12接收到第一时序信号并响应第一时序信号进入待采样状态的时长小于等于移动平台7进行一次位移的时长，以使得流量阀2导通之前或同时质谱仪12已处于待采样状态。
86.详细地，质谱仪12由接收第一时序信号至响应第一时序信号启动并处于待采样状态的时长包括但不限于50毫秒。
87.进一步的，移动平台7由第一控制部11输出第二时序信号至完成一次位移的时长包括但不限于50毫秒。
88.更进一步的，流量阀2由接收第二时序信号至输出完成一次离子输出的时刻为50毫秒开始，150毫秒结束。与此同时质谱仪12完成一次采样。流量阀的开启时间包括但不限于100毫秒。
89.在一种示意性的实施例中，在一次采样完成并等待50毫秒后，进入下一个采样周期。采样完成后等待进入下一个周期的时间包括但不限于50毫秒。
90.在一种示意性的实施例中，如图4所示，通过打孔针在铜箔纸上形成直径为120μm的圆形导流孔，并在铜箔纸与调节组件3(微调器)接触的表面上粘接云母片作为绝缘层，用以将铜箔纸固定在调节组件3(微调器)上。将表面浓度为3.125ng/mm2的罗丹明b涂覆板放置于样品6台上作为样品6进行采样。
91.详细地，手动控制微调器，每次平移移动0.1毫米，获得如图4中的4a所示的信号强度图(4a中的纵坐标表征为信号强度，横坐标表征为平移调节的变化量)，形成柱形图，以信号强度最强的位移作为第一位置。
92.进一步的，手动控制微调器，每次旋转15
°
或30
°
，获得如图4中的4b所示的信号强度图(4b中的纵坐标表征为信号强度，横坐标表征为旋转调节的变化量)，形成柱形图，以信号最强的角度作为第二位置。
93.更进一步的，结合第一位置及第二位置获得导流孔的目标位置，并保持在该目标位置，以便进行后续的质谱检测。
94.在另一种示意性的实施例中，如图5所示，应用于单线一维成像分析。将将用于测试分辨率的罗丹明b标准溶液用打印机进行打印，制备出一维的线条阵列，并放置于样品6台上依据质谱方法进行采样。
95.详细地，如图5所示(图5的横坐标由左至右表征为线宽为400，200,150,100,50μm各三条的罗丹明线条，纵坐标表征下至少表征为不同孔径大小的导流孔洞对成像效果的信号图)
96.进一步的，如图5所示所形成的不同起伏程度的曲线表征为对线宽扫描的精准程度，图5中对应50微米处(图5的右下角)能够呈现与标准图对应的信号强弱变化，表示其分辨率为50微米。
97.基于上述实施例，如图5所示，第一行(图5的上部，标示为desi)所形成的曲线为不加装导流孔的信号曲线，分辨率约为200μm；第二至第四行(图5的下部，标示为sdesi)，所形成的曲线为加装导流孔的信号曲线。可见，分辨率有明显的提升，且导流孔洞的孔径越小，扫描的效果越好。当采用120μm的导流孔洞进行截取时，其扫描信号及其稳定，在200μm出能实现基线分离，而在50μm处，基本实现50％信号的区分。因此，采用加装导流孔的方式，能够使sdesi的分辨率提高，使原本的200μm的分辨率提升至50μm，且能够改善sdesi大溶液流速带来的信号湮灭的情况，提高解吸附信号的信号强度，且分辨率有所提升。
98.在另一种示意性的实施例中，如图6所示，应用于网格线二维成像分析。以孔径为120μm的圆形导流孔依据质谱方法对间距为400μm及200μm的网格进行扫描。
99.详细地，如图6中的6a所示，采用本公开的质谱系统及质谱方法能够较为有效的降低样品6的表面冲刷效应，降低离子喷雾的外围溶剂对行与行之间扫描线条的影响，获得较为良好的成像分辨率图谱。
100.进一步的，如图6中的6b所示，采用本公开的质谱系统及质谱方法能够获得较为清晰的扫描的网格线的信号，以使得成像分辨率大致在50μm，分辨率有所提升。
101.在另一种示意性的实施例中，如图7所示，对亚洲型c57小鼠的小脑切片质谱，并进行成像分析。
102.详细地，小鼠小脑中pc36：0脂质体的分布扫描效果如图7所示。
103.基于上述实施例，依据本公开的质谱系统及质谱方法的成像中的对比度较高，且轮廓比较锐利，有利于脑组织中各组织部位的辨认，在右脑树状沟测得最小的宽度约为50μm，分辨率较高。
104.本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
105.以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。