組織樣品大氣壓質譜分析研究

王雨芬 盧海艷 張華 陳煥文

摘要組織樣品中含有豐富的生物分子信息，是代謝組學、脂質組學、蛋白質組學等研究的物質基礎。近年來，大氣壓質譜分析（AMS）技術因具有無需樣品預處理即可直接獲取組織樣品中生物分子種類及含量信息的能力，在組織樣品分析中突顯了高通量、高靈敏度、高準確性、低樣品耗量的特點，已逐漸成為分析組織樣品不可或缺的手段。本文以常見的植物、動物和臨床術后組織樣品為代表，介紹了近年來AMS技術在組織樣品分析中的應用進展，結合成像技術，討論了組織樣品AMS的發展趨勢。

關鍵詞大氣壓質譜; 組織分析; 質譜成像; 評述

1引 言

組織樣品中含有豐富的代謝產物、蛋白質等生物分子，是采用質譜（MS）技術進行代謝組學、脂質組學、蛋白質組學等研究的物質基礎[1]。傳統質譜技術（包括液相色譜質譜（LCMS）技術和氣相色譜質譜（GCMS）技術等）對組織樣品分析時，需要對樣品進行研磨、萃取、分離等預處理，極大地制約了樣品高通量分析的實際需求。AMS技術為直接分析復雜基體樣品提供了可能[2]，例如，電噴霧解吸電離（DESI）技術[3]、空氣動力輔助解吸電噴霧電離（AFADESI）技術[4]、表面解吸化學電離（DAPCI）技術[5]、實時直接分析（DART）技術[6]、智能手術刀（iKnife）[7]、SpiderMass[8]及“神筆”（MasSpec Pen）[9]等已廣泛應用于各類組織樣品的研究，并為組織樣品的大氣壓質譜成像（MSI）提供了新的思路[10]。

大氣壓質譜分析的顯著特點是：各種復雜實際樣品無需預處理或僅需簡單預處理，常溫常壓條件下對待測樣本中目標分子進行電離，以質譜儀進行高靈敏、高選擇性在線檢測。因此，只要符合這一特征的技術，都可認為是大氣壓質譜分析的范疇。目前，已有很多綜述對AMS技術原理及其發展歷程做了詳細介紹[11～13]。因此，本文介紹了近年來各種大氣壓質譜分析及成像技術在植物、動物和臨床術后組織樣品分析中的應用，展望了其在組織樣品分析方面的發展趨勢和面臨的挑戰。

2植物組織分析

植物組織的大部分天然產物在人們生產生活中發揮著重要的作用，是傳統藥物研制及香料、色素、調味品、化妝品等重要工業原料的來源，但是也包含了很多有害物質（如毒性成分或者農殘），給人體健康帶來了潛在的危險。傳統分析方法耗時費力，不適合大量樣品篩選。AMS技術可以快速、原位分析不同維度的組織樣本，如部分組織的表層、淺表層甚至是組織內部，同時結合成像技術表征了組織中分子的分布信息。

2.1組織表層分析

植物不同部位組織的質地及其含有的化合物在性質上具有一定的差異性，因此選擇適宜的AMS技術對其進行靈敏檢測是必要的?；陔妵婌F離子化的DESI依靠噴霧溶劑從樣品表面解吸目標物，是目前使用最廣泛的一種技術。例如，部分植物組織質地相對較硬，傳統質譜技術需進行常規研磨后再用溶劑進行萃取，操作過程比較耗時且費力。Klejdus等[14]首次對桂皮進行簡單處理，運用DESIMS對其中的酚類代謝產物進行檢測，為分析傳統藥物中的活性成分提供了有效手段。另外，AMS 技術還可鑒別植物表面的農殘等有害物質，為保障農產品安全提供了技術支撐。例如，Rocca等[15]采用DESIMS定量測定了橄欖和葡萄藤葉片表面的樂果、肟菌酯、戊唑醇等農殘。植物表皮細胞的腺毛能夠分泌特殊的代謝產物，可根據檢測的化合物推測且闡明細胞類型，為研究植物代謝新機制提供新手段[16]。傳統的LCMS等使用研磨法進行預處理，不能實時在線分析，無法確定細胞類型。Freund等[17]利用葉噴霧質譜（LeafsprayMS）技術，直接分析了美國甘草完整葉片組織表面的異黃酮、黃酮等代謝成分，快速鑒定了腺毛層的代謝產物，有助于闡明細胞類型（圖1A）。另外，基于等離子體的大氣壓電離方法（包括DART、介質阻擋放電電離（DBD）、低溫等離子體探針電離（LTP）等），因其簡單、便攜、低功耗等特點被廣泛應用到植物組織分析中。例如，Prchalova等[18]運用DARTMS直接表征了多種草藥茶中不同部位的根、葉、花和果實中的糖苷、黃酮類、酚類和萜烯類成分，利用主成分分析法（PCA）區分了不同種類的中草藥且有效監控其品質問題。采用激光促進樣品解吸的大氣壓質譜離子源，其相比于單一的離子源（電噴霧或等離子體），將二者耦合不僅縮短了時間，還減少了所需樣本量，更有效地促進解吸，具有更高的靈敏度[19]。例如，Bierstedt等[20]將激光剝蝕（LA）與DBDMS結合分析了辣椒中的生物堿，大大提高了靈敏度和響應時間等分析性能（圖1B）。

目前，研究人員對植物防御功能的研究較多。AMS技術為從分子水平揭示植物防御功能機理提供了手段，其不僅為設計開發具備耐受環境侵害且高產量的農作物產生影響，一定程度上也為闡明人類疾病發生機制提供參考。如Martinez Jarquin等[21]采用LTPMS在線監測了煙草組織受損后尼古丁的生物合成途徑，發現煙草組織受損后，其根部組織會合成尼古丁，然后運輸到葉片，評估了其可能存在的生物防御效應。另外，植物防御機制涉及的有機硫化物，因其留存時間不長，在一般分析技術條件下容易降解，大氣壓質譜技術可以彌補其缺陷，對其進行原位追蹤。He等[22]采用DARTMS技術成功追蹤了部分蔥屬類中的硫化物，結合同位素標記對其進行了定量分析。

2.2組織內部分析

大氣壓質譜分析技術已廣泛應用于分析植物組織的淺表層或表層，然而大部分常規離子源很難從組織內部獲取生物信息，限制了其進一步應用。針對這些問題，本課題組于2013年提出了內部萃取電噴霧電離質譜（iEESIMS）技術[23，24]，在不破壞樣品的前提下直接獲取凝聚態整體組織樣品（如動植物和人體組織）內部的化學信息。例如， Zhang等[25]運用iEESIMS鑒定了臍橙中的高極性化合物（氨基酸、生物堿、糖）。另外，iEESIMS在監測組織中的不穩定活性物質體現了其優勢。例如，Zhang等[26]運用iEESIMS對大蒜中酶促反應進行了直接表征，成功監測了不同外界刺激條件下蒜氨酸在蒜氨酸酶作用下轉化為蒜素的動態代謝過程，拓展了大氣壓質譜分析技術的具體應用范圍。然而，iEESIMS主要用于分析凝聚態軟質固體樣品。最近，本課題組Shen等[27]在電噴霧電離（ESI）的基礎上設計了單粒電噴霧電離質譜（SGESI）技術，可以用來分析硬質固體樣本，半定量分析了單粒水稻中的脂肪酸含量和有機農藥等，檢出限（LODs）為0.11～1.30 ng/g，區別了不同產地和儲存時間水稻間的差異性，用于水稻的品質評價。

2.3組織大氣壓質譜成像分析

質譜成像是指將質譜技術和圖像處理軟件相結合的一種新型分子成像技術，能夠直觀提供樣品中分子空間分布信息[28]。相比于傳統的成像技術，大氣壓質譜成像無需熒光及同位素標記，能夠保證樣品原始的形態和特征無損，從而獲取組織切片中的關鍵物質分布信息。同時，與二次離子質譜（SIMS）和基質輔助激光解吸質譜（MALDIMS）成像技術相比，大氣壓質譜成像技術不需要在高真空條件下進行測定，也不需要額外的基質輔助，可以進行實時原位分析，彌補了空間分析能力的局限性。

如前所述，植物中存在的天然活性成分，很多具有重要的生物學功能，研究其功能需了解這些物質在組織中的具體分布，大氣壓質譜成像技術可以原位對組織中的物質分布實現可視化。例如，Enomoto等[29]采用DESIMSI分析未成熟菜豆種子中的脫落酸（ABA）和12氧植物二烯酸（OPDA）的分布情況，利用大氣壓質譜成像技術首次實現了植物激素可視化分析。盡管成像技術彌補了AMS在空間可視化的缺陷，但是目前大氣壓質譜成像技術還尚未完全成熟，仍需提升空間分辨率和檢測靈敏度等。激光剝蝕技術結合大氣壓離子源，具有較高空間分辨率且可以成像不規則表面，因其可以穿透組織細胞壁、角質層等表面而被廣泛應用[30]。最近，Fowble等[31]基于DART開發了激光剝蝕實時在線分析（LADIMS）技術，首次分析了罌粟、木曼陀羅等中阿托品和東莨菪堿等物質合成過程中精氨酸、托品酮等的分布情況。Stopka等[32]在激光剝蝕電噴霧電離成像（LAESIMSI）技術上結合21特斯拉傅里葉變換離子回旋共振質譜（21TFTICR），提高了分辨率，監測了葉片組織葉綠素a的同位素結構信息及其分布情況，為識別同位素分子提供了新的平臺。Moreno等[33]在LTPMSI系統上安裝了激光解吸（LD），對仙人掌中的麥司卡林、曼陀羅種子中的阿托品及煙草幼苗中的尼古丁等空間分布情況進行了分析，研究結果表明，生物堿可能主要富集在害蟲出現的區域，揭示了植物防御中的生物學功能。

3動物組織分析

大氣壓質譜結合成像技術用于動物組織分析主要包括監測動物組織中內源性物質及外源性物質，具體在病理研究、藥物研究、環境監測和食品安全等領域研究頗多。

3.1內源性物質分析

目前，對動物組織中的內源性物質進行分析常涉及病理研究，實時檢測生物體內內源性物質的動力學特征是分析檢測和生物領域的挑戰之一[34]。大氣壓質譜為活體生物分析提供了可能，能夠在活體內原位檢測內源性物質。例如，Zaitsu等[35]采用探針電噴霧串聯質譜（PESIMS/MS）實時分析了注入1型大麻素受體（CB1R）后小鼠腦組織中能量代謝物的動力學特征，發現CB1R會破壞大腦腦組織中的能量代謝過程。通常，大腦組織具有區域功能，因此， 對不同區域的代謝產物進行研究是必要的。Hayashi等[36]采用PESIMS/MS直接分析了小鼠大腦海馬區和額葉皮中25種代謝產物，MS/MS提高了檢測的靈敏度，運用PCA很好地區別了海馬區和額葉皮組織，同時揭示了額葉皮質和海馬區組織代謝水平的差異性，為病理研究提供全面有效的參考價值。近年來，越來越多的研究表明生物體內的脂質常常和某些疾病的發生密切相關，如阿爾茲海默癥病、糖尿病及癌癥等[37]。利用大氣壓質譜成像技術，根據生物體內代謝產物的含量和分布，進一步推測代謝途徑及病理關系。Bergholt等[38]運用 DESIMSI分析了大鼠腦組織中的脂質和多發性硬化癥的關系，首次表明多發性硬化癥中的再生髓鞘和正常髓鞘中的磷脂酰膽堿（PC）和磷脂酰乙醇胺（PE）的差異性。Wang等[39]將三氟乙酸作為添加劑提高DESIMS檢測腦組織中膽固醇和其它代謝產物的靈敏度，發現阿爾茲海默癥?。ˋD）小鼠腦組織切片中膽固醇含量相對偏高。結合成像技術發現小腦、脊髓、髓質等區域的膽固醇含量增加，還發現大腦不同區域的天冬氨酸、谷氨酸及次黃嘌呤等分布的差異性， 揭示其在神經學科等領域的潛在應用，為尋找AD潛在生物標記物提供了有價值的信息。Yin等[40]等運用納米解吸電噴霧電離質譜成像（nanoDESIMSI）技術對小鼠胰島中的PC、鞘磷脂（SM）、磷脂酰肌醇（PI）等脂質進行空間定位，分辨率可以達到11 μm，發現胰島和其周圍組織中的脂質存在差異性，這可能與胰島素的分泌過程有關，有望揭示疾病發生的基本機制。然而， 脂質物質包含著大量的同分異構體，不同結構的異構體在疾病的發生發展過程中可能發揮不同的作用[41]。近年來，對不飽和脂質異構體中雙鍵位置進行研究成為脂質組學研究的熱點。例如，Tang等[42]利用液相微臨界表面取樣探針質譜（LMJSSPMS）耦合PaternòBüchi（PB）光反應分析正常小鼠乳腺組織和乳腺癌小鼠中不飽脂質位置異構體的差異性，結合MS/MS研究發現，磷脂（PC16∶0/18∶1）位置異構體中（9Z）/（11Z）含量的比值明顯存在差異。最近，Waldchen等[43]運用基質MALDIMSI耦合PB光反應，用二苯甲酮作為新型反應基質，分析了小鼠腦組織白質和灰質中不飽和脂質位置異構體分布的差異性。然而，目前利用大氣壓質譜成像技術分析組織中脂質異構體的分布相關研究甚少，此方法的進一步發展將會成為很有前途的脂質組學研究手段。

基于質譜的疾病蛋白組學研究也是當前的研究熱點，通過尋找疾病特應性蛋白可以為藥物設計提供豐富的靶點，在新藥物開發中具有重要意義。但是，蛋白質等大分子很難從樣品中解吸，同時也受到小分子物質的抑制作用，因此直接在生物樣品上鑒定蛋白質等大分子信息仍然具有挑戰性[44]。目前，MALDIMSI在組織切上可以得到單電荷蛋白質大分子的空間部分情況，但是其需要另外的基質輔助，具有一定的局限性。大氣壓質譜成像可以直接對生物樣品上的大分子蛋白成像，而且可以檢測多電荷的離子，擴大了分析范圍。 例如，Feider等[45]將LMJSSP和高場不對稱波形離子遷移譜（FAIMS）結合對大鼠腦組織進行二維（2D）成像，FAIMS可以明顯增強生物組織中的多電荷蛋白成像能力，可視化大鼠腦組織中的84種多電荷蛋白質，圖像清楚地顯示了大鼠腦白質中含有更多的蛋白質（圖2）。Hsu等[46]無需胰蛋白酶前期處理，將顯微鏡和nanoDESIMS結合自上而下分析了成年水蛭神經節中的多電荷神經血紅蛋白，同時結合肽序列標簽法確定了編碼多肽的基因。

近年來，仿生材料已成為材料科學與工程發展的重要研究方向之一，且仿生材料的一個重要應用領域就是生物醫用材料[47]。自然界中生物的表面具有特殊性質，對材料科學領域提供了新的思路，因此對其進行直接分析十分必要。Roman等[48]運用LAESIMSI對干燥、薄的生物樣品表面直接分析成像，鑒別了蟬的翅膀中烴類、脂質、酯類、胺類、酰胺類等化合物的分布情況， 用于闡明天然生物材料的物理結構化學成分生物功能間的關系，為研究功能生物材料奠定了一定的基礎（圖3A）。

3.2外源性物質分析

3.2.1藥物研究及環境監測藥物研發過程中，了解藥物在動物組織的靶向分布及原位信息對于藥物吸收、代謝等情況具有重要意義，同時對藥效動力學及毒理學評價等研究也具有指導作用，大氣壓質譜成像技術為其提供了技術支撐[49]。例如，Xu等[50]采用液相萃取表面串聯質譜分析（LESAMS/MS）分析了羅替戈汀在大鼠腦組織不同區域的分布情況，最低定量限（LLOQ）為0.05 ng/mL，結合成像技術表明羅替戈汀分布在大腦中的海馬區和紋狀體區域。此外，Burns等[51]采用LMJSSPMS非靶向快速篩選和鑒定了牛肝、豬腎、馬脾、馬腎中的氟尼辛、替米考星、氯胺酮、戊巴比妥等的殘留情況，用以獸醫毒理學診斷。當今環境問題日益嚴峻，大氣壓質譜分析還可通過檢測動物組織中積累的有毒化合物來監測環境污染程度。Perez等[52]運用DESIMSI首次報道了毒性液體季銨鹽離子液體（AMMOENG 130）在斑馬魚全身的分布和代謝情況，用來監測環境中的污染物，為研究小型水生生物的生態毒理學開辟新的途徑（圖3C）。

3.2.2食品安全分析當今，人們對食品的安全及品質要求越來越高，大氣壓質譜技術為食品安全提供了有效可行的手段，在原位監測食品安全和質量等方面具有廣闊的應用前景。Chakrabarty等[53]基于大氣固體分析探針（ASAPMS）技術和改良電噴霧電離質譜（MDESIMS）技術快速半定量分析了羊肉切片中齊帕特羅的含量，結果表明， ASAP檢測的LOD為0.4～1.0 ng/g，LOQ為0.4～1.2 ng/g，MDESI的LOD為0.2～0.6 ng/g，LOQ為0.5～2.1 ng/g，體現了其在食品安全質控方面的潛在應用價值。盧海艷等[54]運用iEESIMS技術定性檢測了豬肉中的克倫特羅和丙卡特羅，Xu等[55]定量分析了豬肉中6種瘦肉精的含量，線性檢測范圍0.01～1000 ug/kg（R2>0.9994），LOD為2 ng/kg（圖3B）。另外，Lu等[56]直接從分子水平研究了克倫特羅和沙丁胺醇代謝對豬肉品質的影響，研究發現磷脂酰膽堿的含量與豬肉品質密切相關。

4臨床術后組織分析

當前， 在中國，80%的疾病死亡率是由癌癥引起的[57]?；诖髿鈮嘿|譜成像分析的性能優勢，目前已應用到臨床術后多種癌癥類型組織的研究中（如腦膠質瘤、甲狀腺癌、食管癌、乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、大腸癌、皮膚癌等），利用其對組織進行原位代謝、蛋白組學等的研究，進而更全面、高通量地表征腫瘤微區域環境代謝等的變化，為在臨床上對腫瘤邊緣進行評估、潛在標志物的尋找、研究腫瘤代謝機制、靶向腫瘤藥物研制等提供新的視角，作為癌癥診斷的潛在臨床新方法，大氣壓質譜成像技術為其診斷提供了廣闊前景[58，59]。

4.1體外分析

當前，臨床術中邊緣評估操作流程繁瑣，需要冷凍切片、染色和顯微鏡觀察，而且只能在形態上識別癌癥邊緣，難免存在人為誤判斷的潛在風險，也無法提供分子水平的信息。常規的質譜技術（LCMS）處理組織樣本不僅費時，而且處理后的樣本無法再進行后續的組織學研究。AMS技術能對新鮮或冷凍的組織樣品進行原位分析，保留了樣品的關鍵特征的同時還可進行后續的組織學研究[60]。 Pirro等[61]在手術室中僅用3 min，直接對腦膠質瘤新鮮組織切片進行了邊緣評估，無需冷藏切片，直接分析了樣本中的脂質，研究發現， DESIMS具有93%的敏感性和83%的特異性。Ashizawa等[62]建立了一種快速準確的術中評估方法（該過程僅需約5 min），運用PESIMS識別頭頸部鱗狀細胞癌的腫瘤邊緣，結合偏最小二乘回歸（PLS）統計學方法和邏輯回歸分類（LR）模型算法，在正離子和負離子模式下，該方法的準確率分別為臨床病理診斷的90.48%和95.35%。目前，小型質譜儀也運用到疾病診斷中。Zou等[63]將納升電噴霧電離（nanoESI）和Mini 12小型質譜結合，實時檢測了腦膠質瘤活檢組織樣品中的2羥基戊二酸（2HG），充分展現其在醫療檢測領域的巨大潛力。然而，小型質譜儀的靈敏度和特異性不高，對組織樣品直接進行鑒定具有一定的局限性。

腫瘤細胞通過代謝重新編程以適應其惡性增殖，是區別于正常細胞的重要特征[64]。因此癌變組織與健康組織間存在復雜的代謝差異，大氣壓質譜成像可以量化這些化學差異，是在分子水平上對腫瘤組織可視化的有力工具，從樣品上挖掘出更多的信息，獲取待測分子間的空間關系，對腫瘤代謝進行深入表征， 能夠為研究其發病機制及發現潛在診療靶點提供新的契機。例如，Margulis等[65]采用DESIMS對微米級別的基底細胞瘤（BCC）中的脂質和代謝產物進行二維（2D）成像，并采用最小絕對收縮和選擇算子（Lasso）對健康皮膚組織和BCC進行了區別。Zhang等[66]運用DESIMS對甲狀腺組織進行2D成像，發現心磷脂在癌變組織中含量相對較高，可以作為潛在的生物標志物。Sun等[67]提出了“下游代謝物關聯上游代謝酶”的腫瘤代謝表征策略，利用空氣動力輔助解吸電噴霧電離質譜成像（AFADESIMSI）技術在空間上對256例食管鱗狀細胞癌（ESCC）患者組織中的各種代謝途徑進行了研究，發現了與代謝途徑改變密切相關的異常表達的代謝酶，它們廣泛參與ESCC的癌變過程，首次發現PYCR2和UPase1在ESCC組織中差異表達（圖4A）。Banerjee等[68]運用DESIMS結合成像技術分析了54例前列腺正常和癌變組織中的小分子脂質和代謝產物差異性，同時監測了三羧酸循環過程的中間體物質，發現與正常組織相比，利用癌變組織中葡萄糖和檸檬酸根離子強度的比值可以區分前列腺癌變組織與正常組織（圖4B）。

此外，直接對組織的天然蛋白進行成像是目前研究的重點，同時也是所面臨的挑戰之一，尋找特異性蛋白對于臨床上診斷癌癥有著重要的意義。例如，Feider等[45]采用LMJSSPFAMSIMS對高級別漿液性卵巢癌（HGSC）組織中的蛋白質（泛素、胸腺素β4、血紅蛋白、鈣周期蛋白）進行2D成像，研究發現腫瘤區域的泛素、胸腺素β4及鈣周期蛋白等相對含量多，這是首次在人類癌癥組織進行蛋白成像的研究。之后，Garza等[69]采用DESIFAMSIMS結合紫外光解離（UVPD）和碰撞誘導解離（CID）自上而下鑒定了乳腺組織中的16種蛋白質，分析了Her2導管乳腺癌和正常組織，發現正常組織中的前纖維蛋白1和血紅蛋白α等相對含量較高，而S100蛋白在腫瘤組織含量較高（圖4C）。目前，大部分成像技術還是基于2D成像，如果能夠在三維（3D）空間內對腫瘤中化學成分進行描述，就有可能對其生物組成、相互作用和異質性原因做出解釋。例如，Inglese等[70]運用DESIMS結合成像技術分析直腸癌組織，將其得到的2D代謝產物圖像進行3D重建，對研究腫瘤異質性、研發腫瘤靶向藥物及個體化腫瘤治療具有重要意義。

4.2體內分析

大氣壓質譜在臨床上潛在的應用須使其在術中發揮作用，運用到體內分析，進而實時診斷，而大氣壓質譜離子源的不斷開發是非常必要的。目前，iKnife、SpiderMass及MasSpec Pen等方法有望用于體內實時診斷。iKnife 是目前開發的第一個手持式質譜分析儀，其能夠通過外科設備產生的熱進而誘導樣品分子氣化和電離，進而對手術過程中產生的煙霧實時分析，能幫助外科醫生切除更多的癌變組織，同時還可以降低對腫瘤周邊組織的傷害，用于體內癌癥診斷[71]。例如，John等[72]采用REIMS分析了正常乳腺和癌變乳腺組織中脂質代謝化合物的不同，研究發現， 癌癥組織中的磷脂（m/z 600～850）物質含量較高，甘油三酸脂（m/z 850～1000）的含量相對較低，同時提出了體內實時評估腫瘤邊緣的概念模型，具有提升術中腫瘤邊緣評估的精準率的潛在能力。Alexander等[73]開發了一種內窺鏡REIMS，實時分析了大腸癌中的脂質信息，并提出了該裝置在術中對5名患者進行體內分析的可行性。Phelps等[7]預先使用冷凍的卵巢組織建立模型，然后再用新鮮組織進行驗證。運用REIMS對良性卵巢組織、交界性腫瘤和癌組織診斷的敏感性分別為87.0%、71.4%和87.2%，一定程度上說明了REIMS作為術中卵巢癌診斷的可行性（圖5A）。與iKnife分析系統不同，SpiderMass的主要優勢是侵入性較小，所需要的組織樣本量僅為0.1～0.3 mm3。Fatou等[8]運用SpiderMass系統體外對正常卵巢組織和卵巢癌組織進行了研究，發現癌變組織中磷脂的相對豐度很高，具有在術中評估腫瘤邊緣的潛在能力。此外，利用其在體內對手指表面的皮膚組織與損傷組織進行了分析，說明SpiderMass能夠在微創條件下進行體內實時分析（圖5B）。Zhang等[9]運用MasSpec Pen離體分析253個組織樣本，包括正常和癌變的肺、卵巢、甲狀腺及乳腺組織，能夠在短時間（幾秒鐘）區分癌變組織和正常組織，是目前病理診斷手段所需時間的1/150（圖5C）。

5總結和展望

本文主要對大氣壓質譜分析技術在植物、動物和臨床術后組織方面的研究進展進行了總結，結合成像技術開展大量與組織樣本相關的研究工作，主要應用集中在藥物研發、疾病診斷、食品安全、環境監測等領域。然而，大氣壓質譜和成像技術在某些方面還面臨著嚴峻的挑戰，例如，對沒有預處理的組織樣本直接定量分析是當前亟需解決的問題。在定性分析的基礎上，實現精準定量依然是核心研究領域。 今后，大氣壓質譜技術完全運用到臨床癌癥診斷中，必需解決如何定量的問題，精確判定“量變到質變”的分子界限; 其次，儀器分析的靈敏度、分辨率等需要進一步提高。圍繞這些挑戰，大氣壓質譜和成像技術在當前需要重點研究的內容包括以下幾個方面： 首先，需進一步開發新型的大氣壓質譜電離平臺以及小型化的質譜儀，尤其能夠實現采樣過程自動化，靈敏地對組織中的各類物質進行有效電離并且檢測的質譜儀，同時向小型、便攜、簡單的方向發展，對現場實現真正的原位分析，尤其在臨床疾病診斷中，使其能夠適用于體內分析; 其次，大氣壓質譜成像作為新型的質譜成像技術，需進一步提高成像的空間分辨率、靈敏度及自動化程度等; 再者，有必要開發更有效的軟件和統計方法，更好地解釋成像數據，結合目前計算機科學領域中的人工智能，對質譜成像圖像進行更智能地解釋。因此，推動大氣壓質譜新型離子化技術、精準分析、質譜成像及儀器小型智能化仍是當前的研究重點。

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