$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Nieukierunkowane obrazowanie za pomocą spektrometrii mas ułatwia pozyskiwanie informacji chemicznych do zastosowań odkrywczych i generujących hipotezy. Z drugiej strony, celowane obrazowanie znanej substancji chemicznej będącej przedmiotem zainteresowania może ułatwić zwiększenie czułości i selektywności poprzez opracowanie specjalnej metody. Obrazowanie metodą spektrometrii mas (MSI) jest najczęściej wykonywane na tkankach przy użyciu MALDI,1 spektrometrii mas jonów wtórnych (SIMS),2 i technik jonizacji otoczenia, w tym jonizacji elektronatryskowej desorpcji (DESI),3 laserowej ablacji i jonizacji elektrorozpylania (LAESI),4,5 i sondy do pobierania próbek powierzchni cieczy mikrozłącza (LMJ-SSP). 6 W MALDI i SIMS próbki muszą być fizycznie usunięte z próbki i muszą być płaskie i cienkie, ponieważ są analizowane w wysokiej próżni. MALDI wymaga pokrycia próbki matrycą pochłaniającą promieniowanie, co stanowi dodatkowy i kłopotliwy etap przygotowania próbki. SIMS ma najwyższą rozdzielczość poprzeczną, ale bombardowanie wysokoenergetycznymi cząstkami powoduje rozległą fragmentację molekularną. W związku z tym MSI za pomocą metod otoczenia wypełnia niszę, w której pożądana jest miękka analiza przy minimalnym przygotowaniu próbki. Jednak do tej pory wszystkie metody są nadal ograniczone wymogiem płaskich powierzchni próbek.
DESI używa pneumatycznie wspomaganego naładowanego rozpuszczalnika w sprayu skierowanym na powierzchnię próbki do desorpcji i jonizacji analitów. 7 Działający model desorpcji i późniejszej jonizacji przez DESI jest znany jako "model zbierania kropel". 8-10 Naładowane kropelki pierwotne wytwarzane przez sondę DESI zderzają się z powierzchnią, zwilżając ją i tworząc cienką warstwę, w której analit jest rozpuszczany przez mechanizm mikroekstrakcji ciało stałe-ciecz8 Kolejne zderzenia kropel powodują przeniesienie pędu i oderwanie kropel wtórnych zawierających materiał wyekstrahowany z powierzchni. 9,10 Ostatecznie uważa się, że jony w fazie gazowej są wytwarzane w procesach podobnych do ESI następujących po odparowaniu jonów, modelach reszt ładunkowych lub innych modelach,11 jednak dokładny proces tworzenia jonów w DESI nie został jeszcze udowodniony eksperymentalnie. 12 Czułość DESI jest silnie zależna od rozpuszczalności analitu w rozpuszczalniku do rozpylania, ponieważ desorpcja opiera się na miejscowej mikroekstrakcji. 13
Gdy jest używany z kontrolowanym programowo stolikiem na próbkę, próbka jest skanowana jednokierunkowo z przechodzeniem pod sondę jonizacyjną DESI, a poprzez dziedzinę czasu, informacje m/z są skorelowane z przestrzennym rozkładem substancji chemicznej (Rysunek 1). Od czasu pierwszego eksperymentu DESI-MSI, w którym Van Berkel i Kertesz doprowadzili do słuszności zasady w 2006 r.,14 technika ta znacznie się rozwinęła,15 z zgłoszonymi zastosowaniami w analizie lipidów,3,16 metabolitów leków,17,18 biomarkerów choroby,19 tkanki mózgowej,3,18,20 tkanki płucnej,18 tkanki nerkowej,18 tkanki jąder,18 nadnerczy,17 płytek chromatografii cienkowarstwowej, 21 i powierzchnie glonów. 22 Rozdział 22 Rutynowa rozdzielczość obrazów uzyskanych przez DESI-MSI wynosi 100-200 μm, co ostatecznie zależy od efektywnej powierzchni wyodrębnionej przez spray, ale odnotowano rozdzielczości tak niskie, jak 40 μm. 23-25 Taka rozdzielczość i łatwość analizy sprawia, że DESI-MSI nadaje się do szybkiej i prostej analizy próbek tkanek biologicznych o powierzchniach w zakresie 0,5-5cm2, umożliwiając pozyskanie cennych informacji przestrzennych w celu lepszego zrozumienia procesów biologicznych26. Tutaj, jako przykład typowego zastosowania DESI-MSI, dokonujemy przeglądu szczegółów proceduralnych przeprowadzenia udanego eksperymentu obejmującego obrazowanie lipidów w tkankach mózgowych szczura. Dwa najbardziej krytyczne kroki w protokole to przygotowanie tkanek27 i optymalizacja źródła jonów DESI, jak opisano poniżej.