基質輔助激光解吸電離法（MALDI：Matrix-Assisted LaserDesorption/Ionization）是將能吸收激光能量的低分子有機化合物（下稱Matrix）與待測樣品混合，通過激光照射，對待測樣品進行離子化的方法。在質量分析的同時，可實現對待測樣品的成分、分布狀態進行圖像化的質譜成像。這種方法自上世界80年代末問世以來，就將質譜應用提升了一個新臺階，并成為了目前生物質譜領域研究必不可少的工具。

不過想利用MALDI法進行質譜成像，要先通過一套前處理操作的考驗。也就是Matrix的調和、涂布、干燥的工序。而這對于沒有受過太多專業訓練的質譜用戶來說并不容易。

名古屋大學多變生物分子研究所（Institute of Transformative Bio-Molecules, ITbM）的桑田啓子女士所在的團隊就遇到了這個難題。不過濱松新型離子化基板DIUTHAME（Desorption Ionization Using ThroughHole Alumina Membrane，是的，它的名字hin長̷叫它“丟森”好了）的面世，讓事情有了變化。

將待測樣品加載到DIUTHAME上，利用毛細血管現象（在細管內側，液體從管子中上升的現象），使待測樣品的分子上升到表面，通過激光照射使其離子化而不破壞分子結構，實現在不使用Matrix的情況下，進行質譜成像分析。

從最開始“試試看”的心態，到最后“果然還是DIUTHAME方便”的感嘆，她和它的團隊經歷了什么呢？讓我們來一起看看吧！

名古屋大學多變生物分子研究所特任助教

桑田啓子女士

問：您主要從事什么樣的研究工作？

我在ITbM研究所分子構造中心任主管一職。對化學、生物學有著巨大影響的“多變生物分子”是ITbM的整體研究目標，當然也是我們中心每日研究的對象。

分子構造中心管理維護著以最尖端的質譜儀為代表的許多大型分析設備。而這些設備也是對外部機構開放的，以便與他方共同展開以蛋白質組學為中心的研究。我們一年間收到的測定和解析的委托（包含前處理）在300件以上，樣品數超過2000件。對于這些委托，我們都希望以高成功率得出測定結果，反饋給各機構。

在開展這樣共同研究的同時，我們也積極與企業合作，一起進行產品開發，探索設備改良的辦法，以推動最后研究成果的達成。

問：分子構造中心的設備是否只用于特定領域或者特定的樣品檢測？

我們將設備的有效利用擺在第一位，并沒有特定的限制。而中心也收到了許多國內外的動植物樣本。

本次雖然最終是將DIUTHAME應用在了老鼠大腦的測定中，但在收到這個樣本之前，也對較容易獲得的黑米等食品樣品進行了測定。而今后，我們也想將DIUTHAME應用在植物研究相關的領域。

制成切片樣本前的老鼠腦的凍結切片

問：目前DIUTHAME會較多應用在老鼠大腦樣品的測定中，是否可以談談在動物組織的測定中應用DIUTHAME的感受？

動物的組織切片和DIUTHAME簡直是最佳組合。我認為這是到目前為止，處理過的樣本中最佳的組合方式。

質譜成像分析中，多數人都認為必須通過有機溶劑來提取化合物，而使用DIUTHAME的話，就不需要了。只要材料的組織切片是有液體的，將待測樣品加載到DIUTHAME上，就可以憑借毛細血管現象，使待測樣品的分子上升到表面。此外，DIUTHAME不需涂布Matrix，因而也不存在由結晶的尺寸決定分辨率的問題，可獲得更高的空間分辨率。由于沒有復雜的工序，這樣的方法還具有重現性良好的優點。

問：在了解DIUTHAME之前，有進行過質譜成像分析嗎？

有嘗試過，但技術門檻較高，對于非專業人員來講難度較大。2013年曾借用過一周的噴霧設備，嘗試檢測鵪鶉頭后部極微量存在的荷爾蒙，可能因為前處理不當或荷爾蒙量過少，未能成功。

后來隨著中心成員的增加，“質譜成像分析”再次被提了出來。因為已經體會到了涂布Matrix的操作比較困難，所以這次選擇了從“LDI（激光電離解析）方法能檢測的樣品”著手。雖然通過LDI法可檢測的化合物有很多，但易產生碎片，是一種硬電離法，所以很多化合物也無法通過它進行檢測。最后，還是只有回歸依靠Matrix的辦法。正在困擾之際，DIUTHAME就登場了。

問：您是什么時候了解到DIUTHAME的？

2016年11月，我們在濱松公司豐岡制造所舉辦的質譜分析學會上了解到了DIUTHAME，當時還念不出它的名字。到了其可以不需要Matrix就能進行測定，頓時感到“哇，太棒了！”，于是提出了樣品申請。

問：實際用過DIUTHAME的體驗如何？

非常吃驚，前處理的操作十分簡便。在我看來，像我們這樣希望進行質譜成像分析的人有很多，但恐怕也有著和我們一樣的困境。

我覺得質譜用戶是十分廣泛的。其中，只有業界極少的一部分高端用戶會同時擁有質譜儀以及其周邊的一些設備，但往下的一部分用戶，比如我們，只擁有MALDI-TOF-MS，但沒有特定的輔助質譜成像分析的裝置、噴霧器等設備。再往下看，一些既不太了解質譜分析，又想做一點什么的人，也是大大存在的。從此意義上來說，對質譜成像分析感興趣，卻沒能力進行的潛在用戶還是相當多的。

DIUTHAME操作的簡便性，對于一般的用戶來講是特別具有吸引力的。有的用戶提出想嘗試做成像的時候，來自設備廠家的提案可能是300-1000萬日元的Matrix蒸鍍設備或是噴霧設備。對于這樣昂貴的設備，一般的用戶能輕易地說“買！”？再者，考慮到研究成功與否的風險，要進行這么大筆的投資我認為是很難的。1000萬日元都已可購買三重四級桿的LC-MS設備了，而這也對實驗室來講會更為穩妥。

于是，有的用戶很有可能就會先購入3-4萬日元的便宜的氣刷，而購入后翻看文獻時又了解到，想得到好畫質，在氣刷前還需要蒸鍍設備。這時，用戶們心里不禁會“誒！”的發出一聲嘆息。而這種事情，需要詢問專門做質量分析的實驗室才知道。

比較幸運的是，我們中心有專業做質譜成像分析的老師可以進行教導，在多方面的嘗試下，最終也可以完成測定。而沒有堅持到最后，甚至都沒有進入方法探討階段就已經放棄的用戶，想必也有不少。

如我們一樣的用戶，一般對使用DIUTHAME是抱著“先試試看”的態度。在注意不要破壞幾微米膜的部分之下，將DIUTHAME貼緊有液體的待測樣本，就可以完成前處理工作了。當然，這和DIUTHAME的定價也有關系，如果并不昂貴的話也會更容易去選擇嘗試。

問：DIUTHAME的出現降低了質譜成像分析的門檻，對于之前比較少接觸質譜分析設備的用戶來講，應該有很大的幫助吧？

是的。潛在用戶也是相當廣泛的，所以我認為應該讓更多的、不同領域的人去嘗試使用DIUTHAME會更好。

DIUTHAME的原理和SALDI相同，所以相對于MALDI法更容易產生碎片。也就是說，有些物質能看見，有些就很難看見。因此，如果在待檢化合物已確定的情況下，可以在成像之前使用DIUTHAME，看看化合物能否單獨檢測出來。

另外，我們也非常希望干燥的的食品樣品也可以像動物組織切片這樣，只需“只要放在上面”的簡易操作就能完成前處理。而DIUTHAME具有高重現性的特點，非常適合用于樣品間異同的比較，作為研究來講也十分有趣。總體來說，作為一種研究工具，我們是非常有意愿使用的。

問：我們也希望更多的用戶可以體驗到DIUTHAME的優點。在使用DIUTHAME的過程中，還有什么印象比較深刻的小故事嗎？

以前使用MALDI法，采用Matrix進行測定時，圖像上有時會出現條紋。但使用DIUTHAME后就不再出現了。當時為此苦惱了好幾個月，后來才知道是“導電不好”這樣一個極簡單的原因，其實這也是教科書上有寫到的。

但當時這是個盲點，沒能理解。而在后來恍然大悟的同時，依然也覺得“果然還是DIUTHAME方便”！

問：也許，許多其他用戶也有被這樣簡單的問題困擾的情況吧？

對于進行質譜成像分析的專業實驗室，或接受過相關專業培訓的人來說，這些應該是常識性的問題。但對于我們來講則不一樣。

比如，在涂布Matrix時，應該不要讓載玻片傾斜，而是接近直立的狀態下進行涂布。像這樣的操作小技巧，我們沒法馬上就了解，都是在幾個月的測定匯總，通過分析錯誤的數據及產生原因，才慢慢了解到的。

問：今后在產品開發以及應用方面，對DIUTHAME有什么期望嗎？

首先，希望DIUTHAME的名字可以更加廣泛地在質譜分析領域中被知曉。

另外，如果能有比18mm更大尺寸的產品，可以容納一條斑馬魚就更好了。其實也就是希望DIUTHAME有更多可選的尺寸，能夠滿足用戶測定各式目標樣品的不同需求。比如，并列的連續切片，或較大的樣品，若能集中到1片DIUTHAME來做就好了。這樣的話，或許能得到連續切片模擬的3D圖像。

目前濱松DIUTHAME系列產品尺寸一覽

關于應用，我們周圍有很多植物學家，也希望推進植物樣品方面的成像。生物上有意思的現象如果無法看到的話，則很難得出成果，所以植物和動物都是一樣的，使用DIUTHAME到底能看清什么，這是我們這些用戶關心的問題。

濱松致力于光電技術探索60余年，在質譜探測器的研究也已有40余年的歷史，可為質譜應提供MCP、EM、離子化光源等產品。

除了DIUTHAME，2018年濱松還推出了一系列應用于質譜的新品，并在2018年ASMS中有所展示（包括在研品），如可解決小質譜低真空問題的三級結構的GEN3 MCP、適用于TOF-MS的MCP+AD、適用于Q-MS\IT-MS的管道型EM等等。

濱松希望通過探測技術的原始創新，從最底層技術出發，穩定而堅實地推動最終質譜應用的發展。