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珠联璧合 / 携手并进

一项技术的更新与升级往往标志着技术团队不懈的努力、追求与探索。从20世纪90年代至今,德国吉森大学Bernhard Spengler教授团队一直致力于高分辨大气压MALDI(基质辅助激光解吸电离)质谱成像离子源的研发。十年磨一剑,新一代TransMIT AP-SMALDI 5 AF超高分辨3D快速质谱成像系统震撼出世,研究成果连续问鼎Science, Nature Methods等国际顶级期刊。TransMIT AP-SMALDI5 AF搭载Thermo Scientific 最新一代Orbitrap Exploris系列质谱仪,完美实现生物样品的高分辨、高灵敏、高速扫描及3D表面成像。

 

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 相信初步了解AP-SMALDI5 AF Orbitrap的功能之后,“惊艳、亮眼”这些词汇会跃然溢满您的心田,迫不及待想要拥有的心情也会难以抑制。一言以蔽之,这套系统不仅拥有强大的空间分辨能力和质谱解析能力,还在传统单像素检测模式的基础上新增了快速模式,检测速度高达18pixels/s,检测效率大幅度提升;特定全像素检测模式下灵敏度提升一个数量级,同时兼具3D成像、倾斜校正及自动聚焦功能。

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 △AP-SMALDI Orbitrap超高分辨3D快速质谱成像系统(点击查看大图)

 

/ 系统整体特点与优势 /

 

性能优异的AP-SMALDI5 AF离子源

空间分辨率高达3μm,能够实现单细胞水平质谱成像分析并可直接检测单细胞及单细胞群体

独特激光束和离子流同轴设计,解决了高空间分辨率和低采样量之间的矛盾,保证最佳检测灵敏度

高空间分辨率、高灵敏度、高质量分辨率、高质量精度保证最佳成像效果

强大的多模式成像(单像素模式、快速/连续模式、全像素模式、3D模式),满足用户不同实验要求

Orbitrap Exploris系列高分辨质谱仪拥有超高分辨率、超快扫描速度和急速正负样品极性切换能力,能够保证日复一日的可用性和持续一致的仪器性能,为获得准确、有效的实验结果保驾护航

全新的离子路径设计,结合更加强悍的高场Orbitrap,带来前所未有的性能表现

EASY-IC内标校正源,可实现连续5天质量偏移≤1 ppm,仪器超强的质量稳定性表现、节省仪器维护成本与精力

体积最小的Orbitrap高分辨质谱仪,体积约为QE系列的一半,为实验室节省更多空间

配备高分辨质谱成像专用数据采集及分析软件,保证数据输出的完整性与真实性

 

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 △TransMIT AP-SMALDI5 AF的快速模式大幅缩减检测时间,完整组织分析时长由30h缩短至1:40h;全像素模式检测灵敏度提升一个数量级

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待测区域内逐像素扫描,在每个像素的中心位置进行单点检测,可实现高达3μm空间分辨率检测。 

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 检测过程中载物台快速移动,像素点>20μm时,每个像素中取样区域长度为20μm,即为快速模式;像素点≤20μm时,取样区域为一条连续的直线,即为连续模式。该模式下,检测速度可达18pixels/s。

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 在整个像素区域(≥25μm×25μm)内进行“W”型扫描,该模式下检测灵敏度比单像素模式提升一个数量级。

 

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 该模式下能够实时跟踪非平面物体表面的高度变化,实现3D表面检测,如叶片、花瓣、线虫等。

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 检测前或检测过程中激光斑点自动聚焦至样品表面,无需人工调节,节约时间,并保证样品采集完整性。

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 能够在倾斜组织样本的图像采集过程中调整样品高度,以实现恒定的离子产率及光斑大小。

 

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AP-SMALDI5 AF的亮点解读完毕之后,相信您已经迫不及待、跃跃欲试,甚至脑海中的实验方案已经初具雏形。该系统可应用于动物、植物、海洋生物、单细胞、微生物等众多生物样本中脂质、多肽、药物、代谢物、环境污染物等的原位检测与可视化分析实现空间代谢组学、空间脂质组学、空间蛋白组学、药代动力学及药效学分析,相信这套设备能够在您的科研工作中发挥出强大的力量。

 

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 2022年4月15日,瑞士洛桑联邦理工学院生物工程学院和全球卫生研究所教授Giovanni D’Angelo(意大利国家研究委员会生物化学与细胞生物学研究所)与洛桑联邦理工学院生命科学学院脑与心智研究所Gioele La Manno教授等人合作在Science杂志上发表论文“Sphingolipids control dermal fibroblast heterogeneity”,文章中采用高分辨AP-SMALDI10和AP-SMALDI5 AF质谱成像技术,结合单细胞mRNA测序,解析真皮成纤维细胞的脂质组学和转录组学信息,发现真皮成纤维细胞存在多种脂质组成状态,且脂质在决定细胞状态中起着驱动作用,单细胞脂质组与转录组之间存在紧密的联系,细胞特定脂型影响了信号受体的活性,促进了细胞不同的转录状态。

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 △TransMIT AP-SMALDI Orbitrap单细胞质谱成像揭示脂质异质性的组成原则(L. Capolupo et al., 2022)(点击查看大图)

 

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△TransMIT AP-SMALDI Orbitrap单细胞质谱成像揭示脂质共调节(L. Capolupo et al., 2022)(点击查看大图)

 

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针对3D 质谱成像的技术瓶颈,Bernhard Spengler教授团队研发了自动聚焦3D质谱成像技术,研究成果于2017年发表在Nature Methods: Autofocusing MALDI mass spectrometry imaging of tissue sections and 3D chemical topography of nonflat surfaces。该技术通过把激光三角测量系统整合到AP-SMALDI MSI系统中,实现了<10μm的侧向分辨率。如下图所示,该系统能够清晰的可视化苜蓿叶片中糖苷类和脂类物质的三维空间分布(图1c),曼氏裂体吸虫中磷脂类物质空间特异性分布(图1e, f),以及小鼠脑部磷脂类物质的组织空间特异性分布(图1g, h)。该技术的出现可直接对生物样品进行3D质谱成像检测,其自动聚焦技术能够大大提升检测效率和检测通量,并有效避免样品中检测信号的缺失。

 

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 图1 苜蓿叶片、曼氏裂体吸虫和小鼠脑部自动聚焦3D质谱成像(Mario Kompauer et al., 2017)(点击查看大图)

 

参考文献:

1. L. Capolupo et al., Sphingolipids control dermal fibroblast heterogeneity, Science 376, eabh1623 (2022). DOI: 10.1126/science.abh1623.

2.Mario Kompauer et al., Nature Methods——Autofocusing MALDI mass spectrometry imaging of tissue sections and 3D chemical topography of nonflat surfaces, Nature Methods, 2017, 14(12): 1156. doi:10.1038/nmeth.4433.

 

 @dongdan 

 

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