【摘要】 质谱成像（MSI）技术作为一种重要的表征手段，已广泛应用于化学、物理、材料和生命科学领域

质谱成像（MSI）技术作为一种重要的表征手段，已广泛应用于化学、物理、材料和生命科学领域，因为它具有非靶向性、无标记检验、高灵敏度、高分子特异性和多物质同时检验等诸多优点。目前商业化质谱成像技术中只有二次离子质谱（SIMS）纳米横向分辨率可以提供化学显像，但SIMS本身受到背景峰值和基体效应的严重影响。基于激光取样的MSI技术因其普遍性和可靠性而得到广泛应用，但由于光学衍射极限的限制，基于激光取样的质谱成像技术无法从微米空间分辨率扩展到纳米尺度分析(图1a)。

 

对于任何成像技术来说，高空间分辨率都是永恒的追求，不仅可以提供更多的空间分布“细节”，还可以为新兴领域(如纳米材料表征、单细胞分析等)带来新的机遇。).近年来，多个研究小组不懈努力，利用新型光学聚焦系统、极紫外波长激光、飞秒激光和现场光学技术，将基于激光取样的MSI空间分辨率从几十微米降低到亚微米水平(图1b)。例如，选择飞秒超短脉宽激光分析-后电离技术在网格样品中实现了2μm的空间分辨率；采用新型光学聚焦系统，大气压基质辅助激光分析/电离质谱成像技术（AP-MALDI-MSI）1.4实现了生物组织分析μ在生物组织元素显像中实现了m的最佳空间分辨率，而激光溅射-电感耦合等离子体技术在大气压下实现~1μm的空间分辨率；选择真空紫外线（VUV）或极紫外（EUV）在单细胞中，超短波长激光分析/电离质谱成像技术获得400~500nm的空间分辨率。但是，无论是选择超短脉宽/波长激光还是超短焦距光学系统，都无法突破光学衍射极限，实现纳米尺度分析。近场光学技术与质谱的融合，给HR-MSI带来了新的机遇，通过将大气压近场光学采样系统与商业MS相结合，在获得MS信号的前提下，使用有孔针尖可以获得200nm左右的弹坑，但是HR-MSI的实际应用却无法实现。

 

针对这些挑战，厦门大学化工学院杭纬教授课题组一直致力于开发高空间识别质谱成像技术，并开发了近场针头增强溅射/电离飞行时间质谱仪。（TEAI-TOFMS）和近场有孔针尖分析-后电离飞行时间质谱仪（NDPI-TOFMS），每个人都会扫描隧道显微镜（STM）和原子显微镜（AFM）该系统集成到实验室自制的反射式质谱仪中，进行整机研制，实现了50nm空间分辨率的元素显像（Sci.Adv.,2017,3,eaaq1059,NanoRes.,单细胞中药物分子分子分子分子2018,11,5989-5996)和350nm空间分辨率（Angew.Chem.Int.Ed.,HR-MSI分析，2019,58,4541-4546)，进一步将基于激光取样的MSI技术推向50nm空间分辨率极限和单细胞显像应用(图2)。值得一提的是，在NDPI-TOFMS系统中，由于AFM系统的引入可以记录光纤尖端与样品表面之间的距离，仪器不仅可以克服样品表面起伏引起的假阳性显像结果，还可以重构真实的单细胞三维成像图，因为它可以记录光纤尖端与样品表面之间的距离。

 

最近，杭纬教授课题组受邀在AnalyticalChemistry发表综述文章。（Perspective），最新的HR-MSI技术(空间分辨率低于55)μm）发展过程及其在材料和生命科学领域的前沿应用，总结了高质量分辨率、显像时间、检测灵敏度、分析特异性、多模式显像、数据收集和处理等空间分辨率提高与其他质谱分析性能参数之间的相互制约关系。最后，我们展望了HR-MSI技术未来的挑战和发展机遇。

 

科学指南针为超过3000家高校和企业提供一站式科研服务。截止2021年6月：服务1049家高校、2388家企业，提供249所高校研究所免费上门取样服务，平均每天处理样品数5000+、 注册会员数18w+、平均4.5天出结果、客户满意度超过98%。

 

免责声明：部分文章整合自网络，因内容庞杂无法联系到全部作者，如有侵权，请联系删除，我们会在第一时间予以答复，万分感谢。