Pokazano protokół redukcji przestrzennych niejednorodności sygnałów jonowych w spektrometrii mas MALDI poprzez regulację temperatury substratu podczas procesów suszenia próbki.
Artykuł metodologiczny
Pokazano protokół redukcji przestrzennych niejednorodności sygnałów jonowych w spektrometrii mas MALDI poprzez regulację temperatury substratu podczas procesów suszenia próbki.
Ten protokół demonstruje proste przygotowanie próbki w celu zmniejszenia przestrzennej niejednorodności sygnałów jonowych podczas spektrometrii mas wspomaganej matrycowo desorpcji/jonizacji laserowej (MALDI). Niejednorodność sygnałów jonowych jest poważnym problemem w MALDI, co skutkuje słabą odtwarzalnością danych i sprawia, że MALDI nie nadaje się do analizy ilościowej. Regulując temperaturę płytki próbki podczas przygotowywania próbki, indukowane termicznie przepływy hydrodynamiczne wewnątrz kropelek roztworu próbki są w stanie zmniejszyć problem niejednorodności. Komora do przygotowywania próbek o temperaturze pokojowej wyposażona w miedziany blok podstawy o regulowanej temperaturze, w którym znajdują się płytki próbek MALDI, ułatwia precyzyjną kontrolę warunków suszenia próbki. Po wysuszeniu kropelek próbki, temperatura płytek próbek jest przywracana do temperatury pokojowej i usuwana z komory w celu późniejszej analizy spektrometrii mas. Obszary próbek są badane za pomocą spektrometrii mas obrazowania MALDI w celu uzyskania rozkładu przestrzennego wszystkich składników w próbce. W porównaniu z konwencjonalną metodą suszonych kropel, która przygotowuje próbki w warunkach otoczenia bez kontroli temperatury, próbki przygotowane za pomocą przedstawionej tutaj metody wykazują znacznie lepszy rozkład przestrzenny i intensywność sygnału. Zgodnie z obserwacjami z wykorzystaniem próbek węglowodanów i peptydów, obniżenie temperatury substratu przy jednoczesnym utrzymaniu otoczenia w temperaturze otoczenia podczas procesu suszenia może skutecznie zmniejszyć niejednorodność sygnałów jonowych. Metoda ta jest ogólnie stosowana do różnych kombinacji próbek i matryc.
Spektrometria mas (MS) jest jedną z najważniejszych technik analitycznych do analizy składu molekularnego złożonych próbek. Spośród wszystkich metod jonizacji stosowanych w stwardnieniu rozsianym, desorpcja/jonizacja laserowa wspomagana matrycą (MALDI) jest najbardziej czułą i szeroko stosowaną metodą w zastosowaniach bioanalitycznych. 1 W porównaniu z innymi technikami jonizacji, MALDI ma najwyższą czułość i wysoką tolerancję na zanieczyszczenia solne. Takie właściwości analityczne sprawiają, że MALDI jest pierwszym wyborem do analizy węglowodanów i wielu zastosowań proteomicznych. Jednak przygotowanie próbki jest kluczowym krokiem w celu uzyskania wysokiej jakości danych w MALDI-MS.
Najczęściej stosowaną metodą przygotowania próbki dla MALDI-MS jest metoda suszonych kropel, w której kropelki próbki są osadzane na powierzchni i suszone w warunkach otoczenia. Ta metoda suszenia jest prosta i ogólnie skuteczna. 2-5 Jednak częstym problemem w metodzie suszonych kropel jest to, że powstałe kryształy analitu/matrycy zwykle rozmieszczają się nieregularnie. W wielu przypadkach kryształy gromadzą się na obrzeżach obszarów próbki, co powoduje tak zwane powstawanie plam pierścieniowych. 6-8 Niejednorodne morfologie kryształów wpływają na przestrzenne rozmieszczenie cząsteczek analitu, co powoduje silne wahania sygnału jonowego na obszarach próbki. Tak poważne wahania sygnału i słaba odtwarzalność danych są znane jako problem "sweet spot" w MALDI-MS. 9 W związku z tym istnieje ogromna potrzeba zmniejszenia niejednorodności przestrzennych w zastosowaniach z suszonymi kroplami MALDI-MS.
Przepływy hydrodynamiczne w kropli próbki odgrywają ważną rolę w określaniu rozkładu przestrzennego próbek przygotowanych metodą suszonych kropel. 10-12 Stwierdzono, że parowanie rozpuszczalnika indukuje zewnętrzne przepływy kapilarne w kropelkach, które są odpowiedzialne za tworzenie się plam pierścieniowych. 7,10 Natomiast przepływy recyrkulacyjne indukowane przez styczne gradienty napięcia powierzchniowego mogą równoważyć przepływy kapilarne na zewnątrz. 13 Jeśli prędkości przepływu recyrkulacyjnego są wyższe niż prędkości przepływu kapilarnego na zewnątrz, próbki mogą być skutecznie redystrybuowane w celu zmniejszenia problemu niejednorodności. 14
W tej pracy demonstrujemy szczegółowy protokół przygotowania próbek za pomocą prostej komory suszącej, aby wywołać efektywne przepływy recyrkulacyjne podczas procesów suszenia kropel. Warunki suszenia kropel są precyzyjnie kontrolowane, w tym temperatura płytki próbki i jej otoczenia oraz wilgotność względna w komorze. Modelowymi analitami są maltotrioza i łańcuch bradykininy (1-7). Matrycą użytą do demonstracji jest 2,4,6-trihydroksyacetofenon (THAP). Próbki są badane za pomocą MS czasu przelotu (TOF), a dane są analizowane ilościowo w celu wykazania zmniejszenia niejednorodności.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Protokół ten został opracowany w celu zmniejszenia niejednorodności przestrzennej fragmentu maltotriozy i bradykininy (1-7) przygotowanego metodą suszonych kropel. Protokół składa się z trzech głównych etapów, w tym przygotowania i kondycjonowania wstępnego, osadzania i suszenia próbki oraz analizy danych ze spektrometrii mas. Procedury są przedstawione i opisane bardziej szczegółowo poniżej:
1. Przygotowanie i przygotowanie
2. Osadzanie i suszenie próbki
3. Analiza danych spektrometrii mas
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obrazy w polu jasnym, a także obrazy MS maltotriozy i fragmentu bradykininy (1-7) przygotowane w temperaturze płytki do próbek 5 i 25 °C przedstawiono na Ryc. 1. W przypadku sodowanej maltotriozy sygnał jonowy występuje głównie na obrzeżach obszaru próbki, gdy jest ona przygotowywana w temperaturze płytki do próbek 25 °C. Po obniżeniu temperatury płytki do próbek do 5 °C sygnał rozkłada się homogenicznie na całym obszarze próbki. Jedyną zauważalną wadą przygotowywania pró...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Opierając się na wcześniejszych przewidywaniach teoretycznych, przepływy hydrodynamiczne w kropelkach wywołane temperaturą mogą pokonać zewnętrzne przepływy kapilarne wywołane parowaniem rozpuszczalnika. Wydajność takiej wewnętrznej recyrkulacji cząsteczek zwiększa się, gdy wzrastają gradienty temperatury w kropli. Zgodnie z przewidywanymi wynikami, przy utrzymywaniu temperatury płytki próbki poniżej 5 °C przy jednoczesnym utrzymywaniu jej otoczenia w temperaturze otoczenia, średnia prędkość przepływów recyrkulacyjnych w...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konkurencyjnych interesów finansowych.
Ta praca jest wspierana przez Centrum Badań Genomicznych, Academia Sinica oraz Ministerstwo Nauki i Technologii Tajwanu, Republiki Chińskiej (Kontrakt nr 104-2119-M-001-014).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Odczynnik | |||
| Detergent w proszku | Alconox | 242985 | |
| Metanol | Merck | 106009 | |
| Acetonitryl | Merck | 100003 | |
| 2,4,6-trihydroksyacetofenon (THAP) | Sigma-Aldrich | T64602 | |
| Fragment bradykininy (1-7) | Sigma-Aldrich | B1651 | |
| Maltotrioza | Sigma-Aldrich | 47884 | |
| Końcówki do pipet | Probówka do mikrowirówek Mettler Toledo | 17005091 | |
| Axygen | MCT-150-C | ||
| Equipment | |||
| Milli-Q oczyszczanie wody system | Millipore | ZMQS6VFT1 | |
| Rękawice nitrylowe bezpudrowe | Microflex | SU-690 | |
| 600 ml zlewka | Duran | 2110648 | |
| Myjka ultradźwiękowa | Delta | DC300H | |
| Higrometr | Wisewind | 5330 | |
| Przepływomierz azotu | Dwyer | RMA-6-SSV | |
| K-type termopary | Digitron | 311-1670 | |
| Wirówka | Select BioProducts | Force Mini | |
| Pipeta | Rainin | pipet-lite XLS | |
| Mikroskop stereoskopowy | Olympus | SZX16 | |
| Komora susząca z kontrolowaną temperaturą | to laboratorium | ||
| Zsynchronizowany spektrometr masowy do obrazowania czasu przelotu o podwójnej polaryzacji (DP-TOF IMS | ) ten laboratoryjny | ||
| Próbka ze stali nierdzewnej MALDI-TOF jest przeznaczona | dla tego laboratorium |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie