Eine massenspektrometrische Bildgebungsquelle (MSI), die bei Atmosphärendruck betrieben wird, wurde durch Kopplung von Laserdesorption im mittleren Infrarot und Elektrospray-Nachionisation entwickelt. Als energieabsorbierende Matrix wurde eine exogene Eismatrix verwendet, um die resonante Desorption von gewebebezogenem Material zu erleichtern. Dieses Manuskript enthält ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für die Durchführung der IR-MALDESI MSI bei einer Ganzkörper-Neugeborenenmaus.
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Methodenartikel
Ganzkörper-Massenspektrometrie Imaging durch Infrarot-Matrix-assistierte Laser-Desorptions-Elektrospray-Ionisations (IR-MALDESI)
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Ambient Ionisierungsquellen für die Massenspektrometrie (MS) sind das Thema von großem Interesse in den letzten zehn Jahren. Matrix-unterstützte Laser - Desorption Elektrospray - Ionisation (MALDESI) ist ein Beispiel für solche Verfahren, in denen Merkmale der Matrix-unterstützte Laser - Desorption / Ionisation (MALDI) (zB gepulste Art der Desorption) und Elektrospray - Ionisation (ESI) (zB Soft Ionisierung ) kombiniert werden. Einer der wichtigsten Vorteile der MALDESI ist die inhärente Variabilität. In MALDESI Experimenten eine Ultraviolett (UV) oder Infrarot (IR) -Laser kann auf resonant eine endogene oder exogene Matrix erregt verwendet werden. Die Wahl der Matrix ist nicht Analyten abhängig und hängt allein von der Laserwellenlänge zur Anregung verwendet. In IR-MALDESI Experimenten wird eine dünne Eisschicht auf der Probenoberfläche als eine energieabsorbierende Matrix abgeschieden. Die IR-MALDESI Quellengeometrie wurde für die Analyse von flüssigen Proben sowie biol mittels statistischer Versuchsplanung (DOE) optimiertlogischen Gewebeproben. Weiterhin wurde eine robuste IR-MALDESI Abbildungsquelle entwickelt, bei denen ein abstimmbarer mid-IR-Laser wird mit einem computergesteuerten XY-Translationsstufe und ein hohes Auflösungsvermögen Massenspektrometers synchronisiert. Eine angepasste grafische Benutzeroberfläche (GUI) Benutzerauswahl der Repetitionsrate des Lasers, die Anzahl der Aufnahmen pro Voxel, Schrittgröße der Probe Bühne, und die Verzögerung zwischen der Desorption und Scan-Ereignisse für die Quelle erlaubt. IR-MALDESI wurde in einer Vielzahl von Anwendungen, wie forensische Analyse von Fasern und Farbstoffe und MSI von biologischen Gewebeschnitten verwendet. Verteilung verschiedener Analyten aus endogenen Metaboliten exogene Xenobiotika in Gewebeschnitten im Bereich kann mit dieser Technik gemessen und quantifiziert werden. Das Protokoll in diesem Manuskript präsentiert beschreibt wichtige Schritte, die für IR-MALDESI MSI von Ganzkörpergewebeschnitten.
Einleitung
Massenspektrometrie imaging (MSI) in Mikro Modus beinhaltet Desorption der Probe von einer Oberfläche durch einen Strahl (Laser oder Ionen) an diskreten Stellen über die Oberfläche einer Probe. An jedem Rasterpunkt wird ein Massenspektrum erzeugt, und die erfassten Spektren, zusammen mit den räumlichen Standort, von dem sie gesammelt wurden, können gleichzeitig verwendet werden, um zahlreiche Analyten in der Probe abzubilden. Diese markierungsfreie Art und Weise der Bildgebung auf die Sensitivität und Spezifität der Massenspektrometrie gekoppelt haben MSI einer der am schnellsten entwickelnden Felder in der Massenspektrometrie 1,2 verhalf.
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Protokoll
Hinweis: Das folgende Protokoll, alle notwendigen Schritte zur Durchführung einer IR-MALDESI MSI Experimente beschreibt. In ausführlichen Details über die optimierte Geometrie der IR-MALDESI Quelle und deren Synchronisation mit dem Laser, Stadium und Massenspektrometer kann an anderer Stelle 5,6 gefunden werden. Tiergewebeproben in diesem Protokoll verwendet wurden nach Institutional Animal Care erhalten und Use Committee (IACUC) und North Carolina State University Vorschriften.
1. Gewebepräparation
- Bereiten Sie ein Isopentan / Trockeneis-Bad, indem ~ 200 ml Isopentan in einem sauberen Becher in einem zweiten Behälte....
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Ergebnisse
Die Bilder in Abbildung 4 zeigen die räumliche Verteilung der Metaboliten in verschiedenen Organen in der Ganzkörpergewebeabschnitt. Einzigartige m / z - Werte auf bestimmte Regionen des Körpers wurden unter Verwendung gefunden MSiReader Peakfinder, die von der Stapelverarbeitung zur Bilderzeugung folgt. Die Bildüberlagerungswerkzeug (Bild 3-4) wurde verwendet , um das optische Bild vor Eismatrix Abscheidung mit den resultierenden Ionenkarten ge.......
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Diskussion
Das Protokoll über beschreibt die wichtigsten Schritte zur Durchführung eines IR-MALDESI MSI Experiment. Die Matrix Bewerbungsverfahren (Abschnitt 3) dauert ca. 20 min, die für die MALDI-MSI-Experimente durch Sublimation oder Sprühbeschichten mit einem Roboter-Sprayer auf eine typische Matrix Bewerbungsverfahren ähnlich ist. Darüber hinaus IR-MALDESI beruht nicht auf Partitionierung von Analyten in die Matrixkristalle 6 und die Eis - Matrix kann universell für alle Analyten unabhängig von ihrer Masse, Größe o.......
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Offenlegungen
Die Autoren erklären, dass keine konkurrierenden finanziellen Interessen bestehen.
Danksagungen
Die Autoren danken Professor H. Troy Ghashghaei von der NCSU-Abteilung für Molekulare Biomedizinische Wissenschaften für die Bereitstellung des gesamten Mausgewebes. Die Autoren danken auch für die finanzielle Unterstützung durch die National Institutes of Health (R01GM087964), die W.M. Keck Foundation und die North Carolina State University.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| IR-MALDESI Source | Custom-made | N/A | In den Referenzen 4 und 12 finden Sie eine ausführliche Erläuterung der Entwicklung der IR-MALDESI Source. |
| Q Exactive Plus | Thermo Scientific | Q Exactive Plus Hybrid Quadrupol-Orbitrap Massenspektrometer | |
| Wasser, HPLC-Qualität | Burdick & Jackson | AH365-4 | |
| Methanol, HPLC-Qualität | Burdick & Jackson | AH230-4 | |
| Ameisensäure | Sigma Aldbsp; | 56302 | |
| Abstimmbarer Laser im mittleren IR-Bereich | Opotek Inc. | IR-Opolette | abstimmbar 2.700-3.100 & nbsp; nm IR OPO Laser |
| Stickstoffgas | Arc3 Gase | AG S-NI300-5.0 | Grade 5.0 hochreine Stickstoffgasflasche (300) |
| Kryostat | Leica Biosystems | CM 1950 | Kryomikrotom |
| High Profile Mikrotomklingen | Leica Biosystems | 3802123 | Leica DB80HS |
| Eindeckmedium (OCT) | Leica Biosystems | 3801480 | Surgipath FSC 22 Eindeckmedium |
| Kryostat Probenscheibe | Leica Biosystems | 14047740045 | 40 mm Durchmesser |
| Glasobjektträger | VWR | 48312-003 | Mattiert, ausgewählt, vorgereinigt |
Referenzen
- Mcdonnell, L. A., Heeren, R. M. A. Imaging Mass Spectrometry. Mass Spectrom. Rev. 26, 606-643 (2007).
- Chughtai, K., Heeren, R. M. A. Mass spectrometric imaging for biomedical tissue analysis. Chem. Rev. 110 (5), 3237-3277 (2010).
- Robichaud, G., Barry, J. A., Muddiman, D. C.
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Nachdrucke und Genehmigungen
