✖


Jump to content

Лазерная абляция, ионизация электрораспылением

Схематическое изображение лазерной абляции ионизации электрораспылением (LAESI)

Лазерная абляция ионизация электрораспылением ( LAESI ) — это метод ионизации окружающей среды для масс-спектрометрии, который сочетает в себе лазерную абляцию лазером среднего инфракрасного (среднего ИК) диапазона с процессом вторичной ионизации электрораспылением (ESI). Лазер среднего ИК-диапазона используется для генерации частиц газовой фазы, которые затем ионизируются за счет взаимодействия с заряженными каплями из источника ESI. LAESI был разработан профессора Акоса Вертеса в лаборатории Питером Немесом в 2007 году и до 2017 года продавался на коммерческом рынке компанией Protea Biosciences, Inc. Fiber-LAESI для анализа отдельных клеток был разработан Биндешом Шрестой в лаборатории профессора Вертеса в 2009 году. LAESI - это новый источник ионизации для масс-спектрометрии (МС), который использовался для получения МС-изображений растений, [1] [2] [3] ткани, [4] [5] [6] [7] клеточные гранулы, [8] и даже отдельные клетки. [9] [10] [11] [12] Кроме того, LAESI использовался для анализа исторических документов. [13] и необработанные биожидкости, такие как моча и кровь. [1] Техника LAESI выполняется при атмосферном давлении и, следовательно, преодолевает многие препятствия традиционных методов МС, включая обширные и инвазивные этапы подготовки проб и использование высокого вакуума. Поскольку молекулы и аэрозоли ионизируются при взаимодействии со шлейфом электрораспыления, механизм ионизации LAESI аналогичен методам SESI и EESI .

LAESI можно использовать для проведения МС-анализа многих различных классов соединений, начиная от небольших молекул, таких как фармацевтические препараты, сахариды, [1] [2] [3] [9] [10] липиды, [5] [7] и метаболиты [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] к более крупным биомолекулам, таким как пептиды [1] и белки. [1] Также было показано, что LAESI имеет количественный динамический диапазон в 4 десятилетия и предел обнаружения (LOD) 8 фмоль с верапамилом, небольшой фармацевтической молекулой. [1] Этот метод имеет латеральное разрешение <200 мкм для визуализации. [7] [14] и использовался для трехмерной визуализации тканей растений. [3] Кроме того, в экспериментах по визуализации LAESI по клеткам отдельные клетки можно использовать в качестве пикселей молекулярного изображения. [12] В этом приложении LAESI используются травленые оптические волокна для создания лазерного пятна размером <50 мкм для передачи лазерной энергии, а также оно использовалось в экспериментах по анализу отдельных клеток. [9] [10] [11] [12]

Принцип работы

[ редактировать ]

LAESI производит ионы для МС-анализа при нормальных атмосферных условиях для образцов, содержащих воду. [15] Весь процесс можно разделить на два этапа.

Генерация видов аналитов

[ редактировать ]

Когда лазерный луч среднего ИК-диапазона воздействует на мишень, содержащую гидроксидную группу, мишень поглощает энергию этого лазерного луча, что приводит к испарению влаги из целевой области. [16] В мишени происходит мелкомасштабный взрыв, и небольшая часть образца переходит в газовую фазу коротким (5 нс) лазерным импульсом среднего ИК-диапазона (2940 нм). [17] [18] Шлейф расширяется, пока не схлопывается в образец под действием давления атмосферы. В этот момент с поверхности образца выбрасывается струя материала. [17] [19] Поскольку средний ИК-диапазон имеет низкую энергию, большинство выброшенных из образца частиц остаются нейтральными. [16] [20]

Реакция аналитов с заряженными видами растворителя

[ редактировать ]

Источник ионизации электрораспылением (ESI) расположен над образцом для ионизации после абляции. [21] Струя аблируемого материала пересекается и ионизируется факелом распыления источника ЭВИ, расположенного над образцом. Ионизированные молекулы затем попадают в масс-спектрометр для анализа. Поскольку для ионизации используется источник ESI, масс-спектры LAESI аналогичны традиционным спектрам ESI, которые могут демонстрировать пики многозарядных аналитов и расширять диапазон эффективных масс обнаружения до биомолекул размером более 100 000 Да. [19] [20]

Приложения

[ редактировать ]

LAESI можно использовать для проведения экспериментов по МС-визуализации различных образцов тканей не только в трех измерениях, но и во времени. Аналогичным образом, LAESI также можно использовать для приложений мониторинга процессов, поскольку для выполнения каждого отдельного анализа требуется менее 2 секунд. Благодаря скорости анализа LAESI этот метод пригоден для быстрого, чувствительного и прямого анализа водных образцов в 96- и 384-луночных микропланшетах. Эти анализы также могут выполняться на жидких образцах, таких как биожидкости, содержащие пептиды, белки, метаболиты и другие биомаркеры, для клинических, диагностических и исследовательских рабочих процессов. [22] Технология LAESI обеспечивает высокопроизводительный анализ образцов этих типов, а использование внутренних стандартов и калибровочных кривых позволяет проводить абсолютное количественное определение целевых биомолекул. [23] [22] [20]

Преимущества и ограничения

[ редактировать ]

Преимущества

[ редактировать ]

Этот метод требует минимальной подготовки пробы или вообще не требует ее и имеет высокую чувствительность. [22] [15] Этот метод ионизации не требует какой-либо внешней матрицы. Таким образом, пространственное разрешение не ухудшается из-за присутствия матричного кристалла, что обеспечивает высокое пространственное разрешение. [20] Этот метод ионизации можно применять на естественной и неровной биологической поверхности. [23] Наконец, поскольку лазерная абляция и ионизация электронным распылением работают независимо, ими можно независимо манипулировать для достижения большего разрешения. [20]

Ограничения

[ редактировать ]

LAESI — относительно новый метод для образцов, содержащих воду и относительно стабильных. Однако он имеет ограничения для тех образцов, которые имеют более низкое содержание воды. Например, этот метод плохо ионизирует сухую кожу, ногти, зубы и кости; это связано с низким содержанием воды в этих образцах. [16] [22] Кроме того, для этого требуется относительно большая площадь отбора проб по сравнению с некоторыми другими распространенными методами ионизации. [20]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г Немес, Питер; Вертес, Акос (27 сентября 2007 г.). «Лазерная абляция, ионизация электрораспылением при атмосферном давлении, in vivo и масс-спектрометрия с визуализацией». Аналитическая химия . 79 (21). Американское химическое общество (ACS): 8098–8106. дои : 10.1021/ac071181r . ISSN   0003-2700 . ПМИД   17900146 .
  2. ^ Jump up to: а б с Немес, Питер; Бартон, Алексис А.; Ли, Юэ; Вертес, Акос (13 мая 2008 г.). «Молекулярная визуализация окружающей среды и профилирование живой ткани по глубине с помощью инфракрасной лазерной абляции, электроспрея, ионизации, масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 80 (12). Американское химическое общество (ACS): 4575–4582. дои : 10.1021/ac8004082 . ISSN   0003-2700 . ПМИД   18473485 .
  3. ^ Jump up to: а б с д Немес, Питер; Бартон, Алексис А.; Вертес, Акос (2 июля 2009 г.). «Трехмерное изображение метаболитов в тканях в условиях окружающей среды с помощью лазерной абляции, электрораспыления, ионизационно-масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 81 (16). Американское химическое общество (ACS): 6668–6675. дои : 10.1021/ac900745e . ISSN   0003-2700 .
  4. ^ Jump up to: а б Немес, Питер; Вертес, Акос (3 сентября 2010 г.). «Молекулярная визуализация биологических тканей и биопленок при атмосферном давлении с помощью масс-спектрометрии LAESI» . Журнал визуализированных экспериментов (43). Корпорация MyJove: 1–4. дои : 10.3791/2097 . ISSN   1940-087X . ПМК   3157867 . ПМИД   20834223 .
  5. ^ Jump up to: а б с Шреста, Биндеш; Немес, Питер; Назарян, Джавад; Хатаут, Йетриб; Хоффман, Эрик П.; Вертес, Акос (2010). «Прямой анализ липидов и малых метаболитов в тканях головного мозга мышей с помощью AP IR-MALDI и реактивной масс-спектрометрии LAESI». Аналитик . 135 (4). Королевское химическое общество (RSC): 751–758. дои : 10.1039/b922854c . ISSN   0003-2654 . ПМИД   20349540 .
  6. ^ Jump up to: а б Шрипади, Прабхакар; Назарян, Джавад; Хатаут, Йетриб; Хоффман, Эрик П.; Вертес, Акос (14 декабря 2008 г.). «Анализ метаболитов in vitro из необработанной ткани электрического органа Torpedo Californica с помощью лазерной абляции в среднем инфракрасном диапазоне, ионизационной масс-спектрометрии с электрораспылением». Метаболомика . 5 (2). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 263–276. дои : 10.1007/s11306-008-0147-x . ISSN   1573-3882 . S2CID   8286288 .
  7. ^ Jump up to: а б с д Немес, Питер; Вудс, Амина С.; Вертес, Акос (5 ​​января 2010 г.). «Одновременная визуализация малых метаболитов и липидов в тканях мозга крыс при атмосферном давлении с помощью лазерной абляции, электрораспыления, ионизационной масс-спектрометрии» . Аналитическая химия . 82 (3). Американское химическое общество (ACS): 982–988. дои : 10.1021/ac902245p . ISSN   0003-2700 . ПМЦ   2964874 . ПМИД   20050678 .
  8. ^ Jump up to: а б Шрипади, Прабхакар; Шреста, Биндеш; Исли, Ребекка Л.; Карпио, Лоуренс; Кен-Холл, Кайлин; Шевалье, Себастьен; Мье, Рено; Кашанчи, ФАТХ; Вертес, Акос (07 сентября 2010 г.). Джейкобсон, Стивен (ред.). «Прямое обнаружение разнообразных метаболических изменений в вирусно трансформированных и экспрессирующих налог клетках с помощью масс-спектрометрии» . ПЛОС ОДИН . 5 (9). Публичная научная библиотека (PLoS): e12590. дои : 10.1371/journal.pone.0012590 . ISSN   1932-6203 . ПМЦ   2935367 . ПМИД   20830293 .
  9. ^ Jump up to: а б с д Шреста, Биндеш; Вертес, Акос (4 сентября 2010 г.). «Прямой анализ одиночных клеток методом масс-спектрометрии при атмосферном давлении» . Журнал визуализированных экспериментов (43). Корпорация MyJove: 1–4. дои : 10.3791/2144 . ISSN   1940-087X . ПМК   3157873 . ПМИД   20834224 .
  10. ^ Jump up to: а б с д Шреста, Биндеш; Вертес, Акос (17 сентября 2009 г.). «Метаболическое профилирование одиночных клеток in situ с помощью лазерной абляции, ионизации, масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 81 (20). Американское химическое общество (ACS): 8265–8271. дои : 10.1021/ac901525g . ISSN   0003-2700 .
  11. ^ Jump up to: а б Шреста, Биндеш; Немес, Питер; Вертес, Акос (3 июня 2010 г.). «Аблация и анализ небольших популяций клеток и отдельных клеток последовательными лазерными импульсами». Прикладная физика А. 101 (1). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 121–126. дои : 10.1007/s00339-010-5781-2 . ISSN   0947-8396 . S2CID   98617638 .
  12. ^ Jump up to: а б с Шреста, Биндеш; Патт, Джозеф М.; Вертес, Акос (9 марта 2011 г.). «Поклеточная визуализация in situ и анализ популяций мелких клеток методом масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 83 (8). Американское химическое общество (ACS): 2947–2955. дои : 10.1021/ac102958x . ISSN   0003-2700 . ПМИД   21388149 .
  13. ^ Стивенс, Кэтрин Х.; Шреста, Биндеш; Моррис, Ханна Р.; Бир, Марк Э.; Уитмор, Пол М.; Вертес, Акос (2010). «Минимально инвазивный мониторинг деградации целлюлозы с помощью десорбционной ионизации электрораспылением и лазерной абляции ионизации электрораспылением масс-спектрометрии». Аналитик . 135 (9). Королевское химическое общество (RSC): 2434–2444. дои : 10.1039/c0an00155d . ISSN   0003-2654 . ПМИД   20672159 .
  14. ^ Немес, Питер; Вертес, Акос (2010). «Лазерная абляция, ионизация электрораспылением для масс-спектрометрии молекулярной визуализации при атмосферном давлении». Методы молекулярной биологии . Том. 656. Тотова, Нью-Джерси: Humana Press. стр. 159–171. дои : 10.1007/978-1-60761-746-4_9 . ISBN  978-1-60761-745-7 . ISSN   1064-3745 .
  15. ^ Jump up to: а б Бартельс, Бенджамин; Сватош, Алеш (2015). «Метаболомика растений in vivo с пространственным разрешением с помощью методов масс-спектрометрической визуализации (MSI) на основе лазерной абляции: LDI-MSI и LAESI» . Границы в науке о растениях . 6 : 471. doi : 10.3389/fpls.2015.00471 . ISSN   1664-462X . ПМЦ   4498035 . ПМИД   26217345 .
  16. ^ Jump up to: а б с Немес, Питер; Вертес, Акос (1 ноября 2007 г.). «Лазерная абляция, ионизация электрораспылением при атмосферном давлении, in vivo и масс-спектрометрия с визуализацией». Аналитическая химия . 79 (21): 8098–8106. дои : 10.1021/ac071181r . ISSN   0003-2700 . ПМИД   17900146 .
  17. ^ Jump up to: а б Чен, Чжаоян; Вертес, Акос (25 марта 2008 г.). «Раннее расширение шлейфа при атмосферном давлении, лазерная абляция в среднем инфракрасном диапазоне богатых водой целей». Физический обзор E . 77 (3). Американское физическое общество (APS): 036316. doi : 10.1103/physreve.77.036316 . ISSN   1539-3755 . ПМИД   18517520 .
  18. ^ Чен, Чжаоян; Богертс, Аннеми ; Вертес, Акос (24 июля 2006 г.). «Фазовый взрыв при инфракрасной лазерной абляции атмосферного давления на объектах, богатых водой». Письма по прикладной физике . 89 (4). Издательство AIP: 041503. doi : 10.1063/1.2243961 . ISSN   0003-6951 .
  19. ^ Jump up to: а б Апитц, И.; Фогель, А. (2005). «Выброс материала при наносекундной лазерной абляции Er:YAG воды, печени и кожи». Прикладная физика А. 81 (2). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 329–338. дои : 10.1007/s00339-005-3213-5 . ISSN   0947-8396 . S2CID   97063971 .
  20. ^ Jump up to: а б с д и ж Хуан, Минь-Зонг; Ченг, Сы-Чи; Чо, И-Цзы; Шиа, Джентайе (2011). «Масс-спектрометрия с ионизацией окружающей среды: Учебное пособие». Аналитика Химика Акта . 702 (1): 1–15. дои : 10.1016/j.aca.2011.06.017 . ПМИД   21819855 .
  21. ^ Вертес, Акос; Немес, Питер; Шреста, Биндеш; Бартон, Алексис А.; Чен, Чжаоян; Ли, Юэ (2008). «Молекулярная визуализация с помощью масс-спектрометрии с лазерной абляцией в среднем ИК-диапазоне». Прикладная физика А. 93 (4). ООО «Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа»: 885–891. дои : 10.1007/s00339-008-4750-5 . ISSN   0947-8396 . S2CID   97866908 .
  22. ^ Jump up to: а б с д Поцелуй, Андраш; Хопфгартнер, Жерар (2016). «Лазерные методы анализа низкомолекулярных соединений в биологических матрицах». Методы . 104 : 142–153. дои : 10.1016/j.ymeth.2016.04.017 . ПМИД   27107904 .
  23. ^ Jump up to: а б Роман, Джессика К.; Уолш, Келли М.; О, Чуно; Дана, Кэтрин Э.; Хон, Сонмин; Джо, Кю Д.; Аллейн, Марианна; Милькович, Ненад; Кропек, Дональд М. (01 марта 2018 г.). «Химический анализ крыльев цикад с пространственным разрешением с использованием лазерной абляции и ионизации электрораспылением (LAESI) с визуализацией масс-спектрометрии (IMS)». Аналитическая и биоаналитическая химия . 410 (7): 1911–1921. дои : 10.1007/s00216-018-0855-7 . ISSN   1618-2642 . ПМИД   29380018 . S2CID   3415847 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Laser_ablation_electrospray_ionization&oldid=1224018516"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 735ea3408feabc7add360d1f82d50728__1715790480
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/73/28/735ea3408feabc7add360d1f82d50728.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Laser ablation electrospray ionization - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)