專利名稱：質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型設計涉及到生物醫(yī)學分析測試技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜生物 組織成像技術(shù)的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器。
背景技術(shù)：
生物組織質(zhì)譜掃描成像(Imaging Mass Spectrometry, IMS)是一種新型的分子成像技術(shù)，它通過基 質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-FUght Mass Spectrometry, MALDI-TOF-MS)或串聯(lián)飛行時間質(zhì)譜(TOF/TOF-MS)直接掃描覆蓋有基質(zhì)的生物組織樣品， 獲得組織切片上每個點的質(zhì)譜圖。將質(zhì)譜圖中的每個化合物的質(zhì)荷比(ra/z)、離子信號強度以及它們在切 片上的二維坐標組合起來，繪制成二維離子密度圖，即質(zhì)譜成像圖(Mass Spectrometry Image)。這些圖 可代表化合物在組織或細胞中的分布。該技術(shù)無需將組織中的多肽、蛋白質(zhì)等分子提取出來，無需對目標 藥物進行染色，是基于最新的生物質(zhì)譜技術(shù)、蛋白質(zhì)組學和代謝組學的分子成像技術(shù)，可將疾病發(fā)生部位、 進程與相關(guān)分子緊密關(guān)聯(lián)起來，對于研究疾病發(fā)生、發(fā)展、愈后評價以及新藥篩選、藥物藥理和毒副作用 評價具有重要的參考價值。
樣品制備是生物組織質(zhì)譜掃描成像實驗的關(guān)鍵，主要為切片方式、基質(zhì)及其溶劑選擇、基質(zhì)濃度、基 質(zhì)覆蓋方法。要獲得高質(zhì)量質(zhì)譜信號，基質(zhì)溶液在均勻地覆蓋于切片表面的過程中，應盡可能滿足以下三 個條件第一，組織切片上的蛋白無擴散或移位現(xiàn)象；第二，基質(zhì)與蛋白形成良好的共結(jié)晶；第三，晶體
的尺寸必須小于質(zhì)譜成像的分辨率。因此基質(zhì)覆蓋在組織切片的時間不宜過長，溶劑量不宜太多，最好是 當原位上的蛋白與基質(zhì)形成共結(jié)晶后，溶劑即蒸發(fā)完?；|(zhì)覆蓋的方法主要有毛細管滴加法、毛細管噴霧
法和自動化儀器噴霧法。毛細管滴加法產(chǎn)生的每個基質(zhì)斑點(直徑約50-100Wn)緊密排列又相互離散，使 組分的移位程度控制在最小范圍。但該方法操作費力而且費時間，不適合于面積較大的生物組織樣本或者 多組織樣本實驗時使用。噴霧法是目前各個實驗室所通用的。 一般該操作在噴霧和干燥反復循環(huán)的條件下 操作，每次噴霧達到剛好潤濕切片的效果。根據(jù)組織的不同表面性質(zhì)，循環(huán)次數(shù)一般為10-15次。本新型 設計所涉及的裝置是用于基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜生物組織成像技術(shù)的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜生物組織成像技術(shù)的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器。目前實施質(zhì)譜掃描生物組織成像技術(shù)時，沒有標準的噴霧裝置。最初，我們參考平面色譜法中顯色實 驗所用的裝置來組裝噴霧系統(tǒng)。最初組裝的噴霧系統(tǒng)包括單路大口徑通氣入口、內(nèi)凹的噴嘴和平底磨口燒 瓶。其結(jié)構(gòu)見圖l。利用高純氮氣施加一定的恒壓，有利于基質(zhì)溶液均勻地噴霧在組織表面，基質(zhì)溶液由 噴嘴噴出，霧狀覆蓋于組織切片表面。但由于實驗目的不同，實驗中所用的溶液不同，組裝的裝置不能充 分滿足質(zhì)譜掃描生物組織成像實驗的要求。并且該裝置用于質(zhì)譜掃描生物組織成像實驗時存在一些缺點 1.制樣耗費大量的基質(zhì)溶液。2.其噴嘴口過大，且動力來源為單路氣體，因此它不能調(diào)節(jié)霧滴的大小和噴 霧面積，產(chǎn)生的霧滴大小也不均勻。3.由于霧滴太大，在組織切片上干燥時間較長，所以蛋白移位的情況 比較明顯。
針對以上缺陷，并且考慮到質(zhì)譜掃描生物組織成像實驗所用的溶劑容易揮發(fā)，基質(zhì)濃度高，容易形成 結(jié)晶等因素，我們對噴霧裝置進行了新設計。依據(jù)流體力學原理，對動力的氣路、裝置的噴嘴做了改進。
本實用新型設計涉及的噴霧裝置包括:噴霧調(diào)節(jié)室和容器。調(diào)節(jié)室和容器相互獨立，通過接口連接。 其特征在于1)噴霧調(diào)節(jié)室?guī)в幸粋€可調(diào)節(jié)氣流的入口和一個外延形的毛細管噴嘴。毛細管噴嘴為外延 形雙重套管，外層套管通氣，內(nèi)層套管通溶液。2)容器帶有一個可調(diào)節(jié)氣流的入口?；|(zhì)容器帶有一個 可調(diào)節(jié)氣量的氣體入口。
本實用新型的工作原理是通過容器的入氣口引入一定壓力(0.005 Mpa~0.02Mpa)的氣體，基質(zhì)溶 液受壓通過毛細管在噴嘴出噴出。通過噴霧調(diào)節(jié)室的入氣口引入一定壓力(0.005 Mpa 0.04Mpa)的氣體， 該高速氣流經(jīng)過噴嘴，將毛細管噴出的溶液擊碎成霧狀。
本實用新型設計的特點主要是可獨立調(diào)節(jié)氣量的雙路導氣管，雙重套管的外延形毛細管噴嘴。因為 本噴霧裝置采用兩路氣體作為噴霧動力，可以通過調(diào)節(jié)兩路氣體的壓力大小來調(diào)節(jié)噴霧面積和霧滴大小。 毛細管噴嘴設計為外延形，可引導氣流向溶液噴出的方向運動，達到吹碎溶液液滴的目的。另外，噴霧出 口的口徑很小(可以根據(jù)需要設計毛細管內(nèi)徑為0.1 0.5mm)，也能顯著減小霧滴大小，產(chǎn)生較好的霧化 效果。噴霧面積擴大和霧滴的變小改善了基質(zhì)覆蓋的效果，節(jié)省了基質(zhì)溶液的消耗量。噴霧的霧滴較小時， 形成的結(jié)晶較小并且分布均勻。
本實用新型各部件可以采用玻璃，也可以用塑料制成。噴霧調(diào)節(jié)室與基質(zhì)容器的接口形式可以為磨沙 口，也可以為螺旋口。


圖l是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖
l.噴嘴；2.噴霧調(diào)節(jié)室通氣口； 3.噴霧調(diào)節(jié)室和容器的接口； 4.容器通氣口； 5.容器；6.毛細管進液 □具體實施方式
采用本實用新型設計裝置，對大鼠腦海馬組織切片覆蓋基質(zhì)。組織切片大小lcmXlcm /片。每次實驗 用切片10片，即總面積為10cmX10cm。噴嘴(1)距離組織表面15cm。固定噴霧調(diào)節(jié)室通氣(2)壓力改變?nèi)萜?通氣壓力或固定容器通氣(3)壓力改變噴霧調(diào)節(jié)室通氣壓力，考察不同壓力下噴霧時，兩種裝置基質(zhì)溶液 用量、噴霧面積、結(jié)晶大小和均勻度的差異。實驗數(shù)據(jù)見表l、 2、 3。
獲得的實驗數(shù)據(jù)表明當容器通氣壓力固定時，噴霧面積隨著噴霧調(diào)節(jié)室氣體壓力的增加而增大，同 時霧滴大小隨著調(diào)節(jié)室通氣壓力的增加而減小。當噴霧調(diào)節(jié)室通氣壓力固定時，噴霧面積隨著容器通氣壓 力的增加而稍有減小，而霧滴大小隨著容器通氣壓力的增加而增大。當容器通氣壓力O. OlMpa，噴霧調(diào)節(jié) 室氣體壓力0.03Mpa時，達到最佳噴霧效果，噴霧面積為9.3cmX9.3cm。每10次噴霧循環(huán)耗費的溶液量為 5.6ml。將溶劑揮干后組織切片置顯微鏡下，觀察其結(jié)晶情況?？梢姷浇Y(jié)晶的大小比較一致，約0.10mm， 且分布比較均勻。而對照裝置，當外加氣體壓力為0.02Mpa,其噴霧面積為5.2cmX5.2cm，每10次噴霧循 環(huán)耗費的溶液量為9.1ml。達不到本實用新型裝置的覆蓋效果。對照裝置采用一路氣體噴霧，獲得的結(jié)晶 大小不一致且分布不均勻。
經(jīng)本實驗室多次驗證，本實用新型設計比最初實驗室自行組裝的裝置功能更全，基質(zhì)覆蓋的效果更好， 具有"氣量調(diào)節(jié)高靈活性、噴霧好霧滴細、基質(zhì)覆蓋薄且均勻、重復性好、節(jié)約基質(zhì)材料"等特點，完全 滿足生物組織切片質(zhì)譜掃描成像技術(shù)的"高準確性、高重復性和高靈敏度"要求。表l:兩種噴霧裝置的溶液耗費量比較
本實 用新 型噴霧調(diào)節(jié)室通氣氣 壓力Mpa0.010. 020. 03容器通氣壓力Mpa0.010. 020. 030.010. 020. 030.010. 020. 03
溶液用量Dll10.09. 1—9.59. 1—5.66,3—
對照噴霧器通氣壓力Mpa0. 010. 020. 03裝置溶液用量ml10.09. 1—注噴霧嘴距離組織表面15cm。組織切片面積大小為10cmX10cm。"一"壓力過大霧化不充分。
表2:兩種噴霧裝置的噴霧面積的比較
本實 用新 型噴霧調(diào)節(jié)室通氣氣 壓力Mpa0.010. 020. 03容器通氣壓力Mpa0.010. 020. 030.010. 020. 030. 010. 020. 03
噴霧面積cm4. OX 4.03. 4X 3.43. OX 3.0.6. OX 6.05.2X 5.24. 2X 4. 2.9. 3X 9.37. 7X 7. 75. OX 5.0*
對照噴霧器通氣壓力Mpa0.010. 020. 03裝置噴霧面積c邁4.0X4.05.2X5.25.0X5.0*注噴霧嘴距離組織表面15cm。 "*"表示霧化不充分就己經(jīng)噴涂在組織表面了。
表3:兩種噴霧形成的結(jié)晶大小比較
本實 用新噴霧調(diào)節(jié)室通氣氣 壓力Mpa0.010. 020. 03容器通氣壓力Mpa0.010. 020. 030. 010. 020. 030.010. 020. 03
結(jié)晶大小ran0.400. 59☆0. 160. 39☆0.100. 32☆
對照噴霧器通氣壓力Mpa0.010. 020. 03裝置結(jié)晶大小mm0. 400. 39☆注噴霧嘴距離組織表面15cm。眾結(jié)晶大小不均勻。
權(quán)利要求1、一種用于基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜生物組織成像技術(shù)的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器，包括噴霧調(diào)節(jié)室和容器，其特征在于1)噴霧調(diào)節(jié)室?guī)в幸粋€可調(diào)節(jié)氣流的入口和一個外延形的毛細管噴嘴，2)容器帶有一個可調(diào)節(jié)氣流的入口，3)調(diào)節(jié)室和容器相互獨立，通過接口連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器，其毛細管噴嘴的特征在于毛細管噴嘴為外延形雙重套管，外層套管通氣，內(nèi)層套管通溶液，套管長15.0~25.0mm，外層套管直徑為2.0~3.0mm,外層套管 與內(nèi)層管之間距離為0.5~1.0mm，內(nèi)層為毛細管，其直徑為0.1~0.5mm，內(nèi)層毛細管在調(diào)節(jié)室內(nèi)轉(zhuǎn)角90度~120度，垂直向下經(jīng)過噴霧調(diào)節(jié)室的實心瓶塞下部，進入容器，毛細管下口距離容器底部5.0 10.0mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器，其可調(diào)節(jié)氣流的入口的特征在于通氣管長30.0 ~40.0mm，其管道直徑為5. 0~6. Omm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器，其容器的特征在于容器帶有一個可調(diào)節(jié)氣流的入口，其 通氣管長30.0~40.0mm,其管道直徑為5. 0~6. Omm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器，其接口的特征在于接口可以是磨砂口，也可以是螺旋 □。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)譜成像基質(zhì)噴霧器，其毛細管的壁厚為0.5~1.0mm。
專利摘要本實用新型公開了一種用于基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜生物組織成像技術(shù)的基質(zhì)噴霧裝置，包括噴霧調(diào)節(jié)室和容器。調(diào)節(jié)室和容器相互獨立，通過接口連接。其特征在于1)噴霧調(diào)節(jié)室?guī)в幸粋€可調(diào)節(jié)氣流的入口和一個外延形的毛細管噴嘴。毛細管噴嘴為外延形雙重套管，外層套管通氣，內(nèi)層套管通溶液。2)容器帶有一個可調(diào)節(jié)氣流的入口。本實用新型裝置具有“氣量調(diào)節(jié)高靈活性、噴霧好霧滴細、基質(zhì)覆蓋薄且均勻、重復性好、節(jié)約基質(zhì)材料”等特點，可滿足質(zhì)譜成像的“高準確性、高重復性和高靈敏度”要求。
文檔編號G01N30/00GK201340409SQ20082007971
公開日2009年11月4日 申請日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者念 劉, 彬 許, 魏開華 申請人:國家生物醫(yī)學分析中心