[發(fā)明專利]特征物質(zhì)的檢測系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010164194.0
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN101975818A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊行創(chuàng);方向;張新榮;江游;黃澤健;何明佳;張玉奎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01N27/62
• 分類號(hào): G01N27/62;G01N21/00;G01N21/88;G06K9/00
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;謝鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及特征物質(zhì)的定性與定量分析領(lǐng)域，尤其涉及特征物質(zhì)的檢測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

質(zhì)譜分析方法是將物質(zhì)粒子(原子、分子)電離成離子，并通過適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定或變化的電場或磁場將它們按空間位置、時(shí)間先后等實(shí)現(xiàn)質(zhì)荷比分離，并檢測其強(qiáng)度來作定性、定量分析的分析方法。由于其直接測量的本質(zhì)和高靈敏、高分辨、高通量和高適用性的特性，使得質(zhì)譜儀和質(zhì)譜分析技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中舉足輕重。隨著生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)、納米材料等學(xué)科的發(fā)展，以及食品安全、國家安全、國際反恐的需要，質(zhì)譜儀已成為增長速度飛快的分析儀器之一。尤其是色譜/質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和儀器的出現(xiàn)，因其對復(fù)雜基體的高分離功能和檢測的高靈敏度，更是在上述各領(lǐng)域倍受青睞，甚至不可或缺。

對于復(fù)雜基體的檢測分析，其分析流程是：樣品前處理、色譜分離、質(zhì)譜分析檢測、數(shù)據(jù)處理。其中，樣品前處理占大部分工作量，操作環(huán)節(jié)多、而且非常復(fù)雜。不同分析目的，前處理操作不同，但通常包括：取樣、稱量、均勻化、粗分離、提純、濃縮等步驟。復(fù)雜的前處理很容易對被測物產(chǎn)生污染、流失、改性等阻礙真實(shí)、精確反映分析檢測結(jié)果的影響。

利用新興質(zhì)譜技術(shù)在無需任何樣品前處理的情況下對復(fù)雜基體的樣品的成像則是當(dāng)前研究的前沿和熱點(diǎn)之一。

自1997年美國范德堡大學(xué)(Vanderbilt?University)的Richard?Caprioli等首次提出MALDI質(zhì)譜分子成像技術(shù)以來，質(zhì)譜成像技術(shù)作為質(zhì)譜技術(shù)中的一個(gè)新領(lǐng)域迅速發(fā)展，質(zhì)譜成像技術(shù)就廣泛用于樣品表面直接質(zhì)譜分析，特別是生物組織表面直接分析，用于蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、脂類組學(xué)、藥代動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域研究。

質(zhì)譜成像分析的流程是：將被用來研究的樣品置于質(zhì)譜儀的靶上或樣品臺(tái)上，按照預(yù)先定義好的樣品掃描范圍、樣品掃描方式、采樣點(diǎn)掃描時(shí)間間隔和空間間隔，移動(dòng)樣品臺(tái)，對樣品中的采樣點(diǎn)(微區(qū))進(jìn)行離子化，離子化后的離子進(jìn)入質(zhì)譜儀，采集質(zhì)譜數(shù)據(jù)信息，如此逐步采集樣品中掃描范圍內(nèi)的其他采樣點(diǎn)，最后得到具有空間信息的整個(gè)樣品的質(zhì)譜數(shù)據(jù)，這樣就可以完成對樣品的“分子成像”，該分子成像圖是3維圖，每個(gè)點(diǎn)的x，y與其實(shí)際樣品中采樣點(diǎn)的對應(yīng)，相對位置一樣，z軸為m/z軸，表示該點(diǎn)化合物信息。

設(shè)定離子m/z的范圍，即可確定該樣品區(qū)域所含分子的種類，并選定峰高或者峰面積來代表分子的相對豐度。圖像中的彩色斑點(diǎn)代表化合物的定位，每個(gè)斑點(diǎn)顏色的深淺與該點(diǎn)上檢測到的某離子信號(hào)大小相關(guān)。通過增加單位面積上離子化樣品點(diǎn)數(shù)量和像素，可以獲得更多的樣品信息，例如采用4000像素比200像素能夠得到更好的樣品圖像。質(zhì)譜分子成像技術(shù)是一種半定量或相對定量技術(shù)，圖像上顏色深的部分表明有更多的生物分子聚集在樣品的這個(gè)部分。然而，不可能據(jù)此確定分子在樣品的不同部位的實(shí)際絕對含量。選擇組織圖像上的任意一個(gè)斑點(diǎn)，圖像都能夠給出一個(gè)質(zhì)譜譜圖或者離子譜圖，代表在樣品的該部位存在這種分子，然后與做指紋圖譜類似，像做指紋圖譜那樣，將樣品的離子譜圖與已知標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行對照，分析差異，從而進(jìn)行生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和藥物作用的監(jiān)控。

質(zhì)譜成像技術(shù)所獲得的“分子成像”是偽圖像，該偽圖像是直接由質(zhì)譜數(shù)據(jù)和預(yù)先定義每個(gè)質(zhì)譜數(shù)據(jù)的虛擬空間相對位置所獲得，僅大體代表相對空間位置，不能真正代表被分析樣品的實(shí)際空間信息，也不能準(zhǔn)確建立樣品的實(shí)際被分析樣品點(diǎn)與質(zhì)譜數(shù)據(jù)間一一對應(yīng)的關(guān)系，同時(shí)質(zhì)譜成像技術(shù)不能解決樣品被分析前已被污染的問題，只能解決由于免去一些復(fù)雜前處理再污染的問題。

而且由于質(zhì)譜成像分析信息豐富，所以從質(zhì)譜成像數(shù)據(jù)中提取特征物質(zhì)(某m/z特征離子，樣品上特有的、掃描樣品的其他位置所沒有，或明顯較少的離子)好像大海撈針，非常艱難。

由于直接在偽圖像上選感興趣的區(qū)域，存在不精確的問題，給后續(xù)的計(jì)算帶來了嚴(yán)重的誤差，造成了誤判和漏判的概率較大。

對于復(fù)雜樣品中未知物分析，特別是特征物質(zhì)的分析，光學(xué)成像分析只能解決物質(zhì)的形態(tài)、不能確定物質(zhì)是什么的問題。常規(guī)的質(zhì)譜分析能夠解決物質(zhì)是什么的問題，但不能給出各物質(zhì)在樣品上分布的信息，同時(shí)帶來了復(fù)雜的樣品前處理問題。最新的質(zhì)譜成像分析能夠一定程度上減少(前處理的步驟越少、被污染的機(jī)會(huì)就越少)樣品復(fù)雜前處理對被測物的影響，可以給出已知的被檢測物在樣品上分布的信息，但不能確定哪些樣品在分析前已經(jīng)被污染了，更不能確定質(zhì)譜成像上樣品點(diǎn)與實(shí)際被分析樣品點(diǎn)的精確聯(lián)系，更不能確定哪些物質(zhì)是樣品上特有的，哪些是背景信息，也不能給出所有未知的特征物質(zhì)有哪些、分別是什么、以及相對含量和樣品上空間分布信息，甚至不能準(zhǔn)確、精確繪制感興趣的區(qū)域。