이 작품은 ARRA NSF MRI 장비 개발 지원금 # 0923179 FMF에 의해 지원됩니다. 우리는 조직 절편에 대한 지원은 아쿠아 Asberry, 생물에 대한 파커 H. 쁘띠 연구소와 생명 과학 조직학 코어 랩 코디네이터, 감사합니다.

1. 단면 조직 <ol><li> 스토어 단면 준비까지 -80 ° C 냉동고 플래시 냉동, 전체 조직. </li><li> 조직 샘플 (30 분) 단면 전에 cryomicrotome의 온도에 도달 할 수 있습니다. -30 ° C.에 블레이드와 샘플 온도를 설정 </li><li> 일단 조직, 핀셋으로 시료를 처리, 온도에 도달 무엇 두뇌의 부분은 (즉, 뇌의 앞쪽이 가장 중요 경우, 뇌의 뒤쪽 마운트 충분한 장착면에 대한 관심의에 따라 두뇌의 앞뒤를 잘라있다 척에). <ol><li> 이 응고 할 때까지 중앙 척에 ~ 0.5 ML 최적의 절삭 온도 화합물 OCT (, 조직 테크, 사쿠라)을 적용하고, 핀셋을 사용하여 OCT의 장소에서 샘플을 누릅니다. 일단 10월이 완전히 샘플 홀더에 마운트 척이 고정됩니다. </li><li> 샘플을 마운트하는 데 사용의 OCT 최소 금액은 OCT (의 블록에 시험편을 장착 대조적으로 일반적으로 다른 조직을에서 수행하는 것이 좋습니다샘플의 오염을 최소화하기 위해 논리적 절차). OCT에서 샘플의 오염 DESI 및 이온 억제로 인해 이미징 프로세스에 해로운 것입니다. </li></ol></li><li> 두께 12 ~ 18 ㎛ 인 MS 이미징 범위에 필요한 일반적인 조직 섹션을 참조하십시오. 권장 범위 내에서 원하는 두께로 섹션 조직. 가볍게 섹션을 통해 실내 온도 현미경 유리 슬라이드를 터치하여 각각의 단면 조직을 해동 마운트합니다. 샘플을 설치 한 후에는 화학적 분포 및 구성을 변경하므로, 조직 부분을 만지지 않도록주의하십시오. </li></ol> 참고 : 우리는 하나의 최적화를위한 섹션 및 이미징을위한 기타를 사용하여 슬라이드 당 두 개의 섹션을 장착 좋습니다. 섹션 슬라이드 상자에 ° C의 냉동고까지 -80에서 즉시 영상, 상점 슬라이드에 대한 분석을위한 준비가되지 않습니다. 경우 <ol start="5"><li> 저장된 섹션을 분석하면, 냉장고에서 슬라이드를 제거, 즉시 진공 건조기로 전송하고, 수 ~ 15-20해동 분. 이상 데시 케이 터에서 표본을 남겨 두는 것은 시료를 건조하고 데시 효율성을 줄일 수 있습니다. 그것은 시간의 관심, 그러나, 해동되면 DESI 이온 소스의 최적화가 조직 샘플에 수행됩니다, 샘플을 해동되는 동안 기간은 장비의 초기화를위한 이상적인 시간을 제공합니다. <ol><li> 용매 DESI로 1 % 아세트산 아세토 니트릴을 사용하여 5 μL / min의 유량 주사기 펌프를 켭니다. 낮은 유량 DESI 스프레이하고 효과적인 픽셀 크기의 영향 자리면을 줄일 수 있지만, 높은 유량은 충분한 감도 필요할 수 있습니다. 따라서 유량 (일반적으로 1-5 μL / 분) 각 응용 프로그램에서 원하는 감도와 해상도에 맞게 최적화해야한다. 주사기 주어진 유량 완전한 최적화 및 이미징을위한 충분한 용매 포함되어 있는지 확인합니다. </li><li> 용매가 소스 끝에서 떨어지는 나타나면 pressur을 가진 질소 nebulizing 가스를 켜십시오160 PSI의 전자. </li><li> 3,600 적용 이온 소스에 연결된 고압 전원 공급 장치의 전원을 켭니다 V. </li></ol></li><li> 모션 무대에서 슬라이드를 마운트 이온 소스 및 MS 최적화를 시작합니다 </li></ol> 2. DESI 최적화 <ol><li> DESI 시스템은 소스 프로브 (그림 2 참조), 주사기 펌프 또는 다른 용매 전달 시스템, 압축 질소, 번역 샘플 무대와 산으로 구성되어 있습니다. 질량 분석기가 적절한 질량 범위 및 그 분석을 위해 조정 된 후 DESI 소스 최적화를 진행합니다. <ol><li> 소스 구성 요소가 아직 켜져 있지 않은 경우, 방향에 대한 섹션 1.5.1-3를 참조하십시오. </li><li> 이 섹션에서 설명 변수는 생물학적 조직의 이미징을위한 권장됩니다. 그러나 이러한 변수는 조직 또는 샘플의 다른 유형을 위해 최적화되어야한다. 다른 용매, 유량, nebulizing 가스 압력과 전압은 이마 기 위해보고 된 바있다생물 조직의 NG. 16-18 </li></ol></li><li> 처음 DESI 소스가 유리 슬라이드에 닿지 않도록하고, 조직 섹션의 어떤 부분에 지시되지 않았는지 확인합니다. 이 프로브가 초기 최적화 과정에서 손상되지 않고 조직 샘플과 접촉하여 집합의 모든 부분을 오염되지 않도록합니다. <ol><li> 좋은 시작 위치는 55의 각도 프로브 팁의 샘플 표면에서 3mm와 MS 모세관 입구에서 5mm, ° 시료 표면에 대하여에이다. DESI 프로브의 내부 모세관는 외부 모세관 이상 ~ 1mm를 확장해야합니다. 이러한 매개 변수가 모두 최적화됩니다. </li></ol></li><li> 모세관 MS 인터페이스는 이온의 최적 전송을위한 시료 표면에 대하여 ~ 15 °의 컬렉션 각도를해야한다. 모세관 최대한 가까이, 표면 :​​ &lt;1 mm 이상이어야한다 시료 표면 MS 모세관 놓으면 그렇게하는 단계 높이를 조정건드리지 않고. </li><li> 그들은 직접 라인에 있도록 MS 모세관 입구에 대하여 X 치수에 DESI 프로브를 맞 춥니 다. </li><li> 여분의 조직 섹션을 사용하여 최적의 감도 DESI 소스의 y 및 z 위치를 조정합니다. DESI 프로브가 하나의 샘플 영역에 지시하기 때문에, 결국 탈착이 발생할 때 그 지역 및 신호 분석의 모든 점차 감소 할 이온화 것을 유의하십시오. 이 단계를 가능한 한 빨리 수행하는 것이 중요합니다. <ol><li> 따라서, 최적화 과정을 통해, 샘플 신선한 샘플 신호 변경 소스 최적화되지 샘플 고갈로 인한 것으로 분석되고 있음을 보장하기 위해 스프레이 헤드 아래로 이동해야합니다. 그러나 조직의 다른 지역의 다양한 화학 조성, 전체 조직 섹션에 걸쳐 이온 강도의 직접적인 비교가 완전히 정확하지 고려. 뇌의 시상과 합리적 대형 영역을 제공보다 일관성있는 화학 성분,하지만 여전히 완벽하게 균일하지. 또한, 염료 로다 민을 포함 붉은 빈틈, 마킹 세대 ([M] +, M / Z 443), 멀리 샘플에서 유리 슬라이드에 DESI하여 강력한 MS 응답을 제공하며 최적화를 위해 사용할 수 있지만 다른 샘플 양식 분석 주어, 이러한 조건은 여전히​​ 생물학적 조직을위한 셋업 이상으로 연관되지 않을 수 있습니다. </li><li> 소스 팁과 모세관 입구 사이에 권장 y를 분리 : 1 ~ 4 mm의 팁과 시료 표면 사이의 권장 Z 분리 : ~ 1.5 mm. 이러한 매개 변수는 각각의 실험 셋업이 약간 다를 수 있지만. </li><li> 프로브의 형상과 각도를 고려, Y 및 Z 차원 위치가 용매 분석 함유 방울의 효과적인 전송에 대하여 상호 관련되어 있음을 고려. 한 변수의 변화는 같은 스프레이 충격력의 위치를​​ 유지하기 위해 기타 국가에서 후속의 변경이 필요합니다의 전송 각도. </li></ol></li><li> 거리에게 최대 감도, 최소한의 영향을 미치는 점 크기에 대한 소스의 외부 모세 혈관의 내부 모세관 돌출을 조정합니다. 주의 :이 조정을하는 동안 높은 전압이 OFF인지 확인하십시오. </li><li> 최대 신호가 관찰 될 때 소스 형상 최적 간주됩니다. <ol><li> 섹션 2.5-2.6에서 최적화 변수 간 관련 있으며, 따라서 하나의 조정은 본질적으로 다른 재 조정이 섹션에서 설명한 필요한 소스 샘플 입구 형상이나 조건의 조정 1.5.1을 유지하기 위해 필요합니다 3. </li></ol></li><li> 또한, 질량 분석기에 모세관 전송을 둘러싼 가열 요소는 이온화 과정에서 생성 된 청구 분석 방울의 desolvation을 촉진하여 감도를 향상시킬 수 있습니다. 여기에 우리가 로프 히터를 사용하여 전송 주위에 코일 100 ° C로 설정 모세관 </li></ol> 3. TISSU전자 이미징 <ol><li> 이미징 프로세스 중에 샘플 단계는 모세관 DESI 프로브와 MS 입구 아래 샘플을 이동하고 다른 모든 구성 요소은 고정 된 상태로 유지됩니다. 무대의 움직임 매개 변수는 DESI 영향 깃털 크기와 최적의 감도에 따라 선택해야합니다. <ol><li> 큰 충격 깃털 그러나 영상을 위해, 그것은 또한 더 큰 픽셀 크기 때문에 나쁜 이미지 해상도가 발생합니다, 더 많은 샘플이 탈착되고 주어진 높은 이온 강도가 발생합니다. </li></ol></li><li> 이 실험에 사용 된 번역 단계는 홈 구축하고 주어진 크기의 이미지 속도와 줄 간격을 래스터를 제어 할 수있는 LabVIEW 프로그램에 의해 제어됩니다. 이 실험에서 사용 된 무대 모션 컨트롤 VI는 omnispect.bme.gatech.edu에서 사용할 수 있습니다. 또한, 상용 DESI 소스와 무대 등 Prosolia 사의 2D 자동화 옴니 스프레이 소스 (인디애나 폴리스, 미국)로 사용할 수 있습니다. <ol><li> 뇌 조직에 대한일반적인 이미지 크기는 10 × 15mm, 및 사용 단계 동작 매개 변수를 주어, 이미지가 약 3 시간이 소요됩니다. <ol><li> 프로그램은 LabVIEW VI 또는 원하는 영상 조건에 해당하는 제어 소프트웨어, 무대 스캔 80 μm의 속도 / 초, 200 μM의 행 사이의 줄 간격을 사용하여. 옴니 스프레이 소스를 사용하는 경우 동작 매개 변수는 100-200 μm의 / 초 스캔 속도와 200 ㎛의 줄 간격에 대해 설정해야합니다. 이러한 동작 매개 변수는 각 차원에 필요한 감도 원하는 픽셀의 수에 따라 변경 될 수 있습니다. <ol><li> 작은 줄 간격은 스캔 속도가 영향을 덜 갖는, 이미지 품질을 개선하기 위해 표시되었습니다. 25 그러나, 이것은 반드시 표시하고 향상된 이미지 해상도를하지 않는 것을주의하는 것이 중요하다 그와 같은 영향을 미치는 자리에 크게 의존 크기입니다. 느린 스캔 속도와 작은 줄 간격이 크게 분석의 시간이 증가하고 따라서 optimi해야합니다조직 또는 샘플의 각 유형에 대한 데이빗. </li></ol></li><li> 줄 간격은 Y 차원의 픽셀 크기를 결정하는 반면 MS 스펙트럼 인수를 1로 설정하여 스캔 / 초, 1 픽셀 / 스캔으로 생성 된 이미지, 무대 속도가 X 차원의 픽셀 크기를 정의합니다. 이미지의 실제 픽셀 크기가 퍼지는 스프레이 할이 때문에보다 큰이지만, 느린 움직임은 탈착 분석의 검출에 더 많은 시간을 허용합니다. </li></ol></li><li> 디렉토리 경로와 LabVIEW VI에서 이미지 동안 기록 할 위치와 시간을 파일의 파일 이름을 지정합니다. </li></ol></li><li> 질량 스펙트럼 데이터 수집을위한 준비, 이미징에 필요한 총 시간을 계산합니다. 우리 그룹에서 사용하는 LabVIEW 프로그램이 자동으로이 값을 제공하지만 다른 단계 제어를 사용하는 경우,이 계산은 MS 데이터 수집 설정이 필요합니다. <ol><li> 옴니 스프레이 자동화 된 소스와 단계를 사용하는 경우, 이미지의 각 라인과 같이 취득분리 된이 실행됩니다. 시간 당 라인과 주어진 영상 크기에 필요한 회선 수는 질량 분석기 소프트웨어에 입력 할 옴니 스프레이 제어 소프트웨어를 사용하여 계산됩니다. </li></ol></li><li> 질량 분석기 스캔 속도가 1 스펙트럼 / 초 있는지 확인하고 계산 된 총 시간을 일치하도록 악기 수집 시간을 설정합니다. <ol><li> 스펙트럼 스캔 속도 1 스펙트럼 / 초로 설정합니다. </li><li> PROFILE 모드에서 데이터를 수집하고 M / Z 범위는 그 종에 적합한 지 확인합니다. 그 DESI는 ESI와 같이 곱셈 청구 분석을 생산하고 기억한다. </li><li> LabView를에 의해 주어진 총 이미지를 시간에 맞게 수집 시간을 설정합니다. </li></ol></li><li> 이미지에 표시 할 영역의 왼쪽에있는 스프레이 영향 자리를 배치합니다. </li><li> 동시에 MS 데이터 및 단계 운동의 획득을 시작합니다. </li><li> 데이터 수집의 결론에 따라, 대기 모드로 질량 분석기를 반환합니다. </li><li> DESI 소스의 높은 전압의 전원을 끕니다. </li><li> (을)를 돌려FF 질소 가스. </li><li> 주사기 펌프를 끕니다. </li></ol> 4. 이미지 처리 <ol><li> 질량 스펙트럼 데이터, 무대 시간과 LabView를 통해 텍스트 파일로 저장된 위치 데이터와 함께 해당 스펙트럼을 가진 픽셀의 좌표를 상호 연관 2D 이미지로 &quot;접힌&quot;해야합니다. omn​​ispect.bme.gatech.edu : 여기에 제시된 이미지에서 자유롭게 사용할 수 있습니다 Matlab을 기반으로 소프트웨어를 사용하여 처리 하였다. 데이터 옴니 스프레이 소스를 사용하여 취득하는 경우, 반딧불 데이터 변환 소프트웨어는 BioMAP (www.maldi-msi.org)의 이미지 시각화를위한 데이터 큐브를 만드는 데 사용됩니다. </li><li> JEOL AccuTOF 질량 분석기에서 수집 된 데이터의 경우, 기록 된 크로마토 그램은 추가 분석을 위해. CDF 형식으로 내보낼 수 있어야합니다. <ol><li> MassCenter 내 DataManager에를 사용하여 첫 번째 centroided 데이터 (도구 → 중심으로 투자 법인 데이터를 변환)에 수집 된 데이터를 변환합니다. 그런 다음 키보드 조합 Ctrl + Shift + E FOL을 사용하여. CDF 형식으로 데이터를 내보낼도구 → 수출에 의해 lowed. </li></ol></li><li> OmniSpect 웹 사이트에 원료. CDF 질량 스펙트럼 데이터를 두 개의 텍스트 파일의 위치와 시간을 업로드 할 수 있습니다. 반딧불 처리 된 영상 데이터는 BioMAP으로 시각화 할 수 있습니다. <ol><li> 음수가 아닌 매트릭스 인수 분해에 의한 통계 분석을 포함하거나 관심의 단일 이온의 플롯 데이터의 추가 처리는 웹 사이트에서 직접 수행 할 수 있습니다. </li><li> 또는 원시 데이터 큐브 매트랩 분석을 위해 내보낼 수 있습니다. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Caprioli, R. M., Farmer, T. B., Gile, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Imaging+of+Biological+Samples:+Localization+of+Peptides+and+Proteins+Using+MALDI-TOF+MS.">Molecular Imaging of Biological Samples: Localization of Peptides and Proteins Using MALDI-TOF MS.</a> Anal. Chem. 69, 4751-4760 (1997).</li><li>Pacholski, M. L., Winograd, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+with+Mass+Spectrometry.">Imaging with Mass Spectrometry.</a> Chem. Rev. 99, 2977-3006 (1999).</li><li>Wiseman, J. M., Ifa, D. R., Song, Q., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+Imaging+at+Atmospheric+Pressure+Using+Desorption+Electrospray+Ionization+(DESI)+Mass+Spectrometry.">Tissue Imaging at Atmospheric Pressure Using Desorption Electrospray Ionization (DESI) Mass Spectrometry.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 45, 7188-7192 (2006).</li><li>Nemes, P., Laser Vertes, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+Ablation+Electrospray+Ionization+for+Atmospheric+Pressure,+in+Vivo,+and+Imaging+Mass+Spectrometry.">Laser Ablation Electrospray Ionization for Atmospheric Pressure, in Vivo, and Imaging Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. 79, 8098-8106 (2007).</li><li>Nemes, P., Vertes, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atmospheric-pressure+Molecular+Imaging+of+Biological+Tissues+and+Biofilms+by+LAESI+Mass+Spectrometry.">Atmospheric-pressure Molecular Imaging of Biological Tissues and Biofilms by LAESI Mass Spectrometry.</a> J. Vis. Exp. (43), e2097 (2010).</li><li>Van Berkel, G. J., Kertesz, V., Koeplinger, K. A., Vavrek, M., Kong, A. -. N. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+microjunction+surface+sampling+probe+electrospray+mass+spectrometry+for+detection+of+drugs+and+metabolites+in+thin+tissue+sections.">Liquid microjunction surface sampling probe electrospray mass spectrometry for detection of drugs and metabolites in thin tissue sections.</a> J. Mass Spectrom. 43, 500-508 (2008).</li><li>Tak&#225;ts, Z., Wiseman, J. M., Gologan, B., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+Spectrometry+Sampling+Under+Ambient+Conditions+with+Desorption+Electrospray+Ionization.">Mass Spectrometry Sampling Under Ambient Conditions with Desorption Electrospray Ionization.</a> Science. 306, 471-473 (2004).</li><li>Venter, A., Sojka, P. E., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Droplet+Dynamics+and+Ionization+Mechanisms+in+Desorption+Electrospray+Ionization+Mass+Spectrometry.">Droplet Dynamics and Ionization Mechanisms in Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. 78, 8549-8555 (2006).</li><li>Costa, A. B., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulation+of+atmospheric+transport+and+droplet-thin+film+collisions+in+desorption+electrospray+ionization.">Simulation of atmospheric transport and droplet-thin film collisions in desorption electrospray ionization.</a> Chem. Commun. , 3915-3917 (2007).</li><li>Costa, A. B., Graham Cooks, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulated+splashes:+Elucidating+the+mechanism+of+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Simulated splashes: Elucidating the mechanism of desorption electrospray ionization mass spectrometry.</a> Chem. Phys. Lett. 464, 1-8 (2008).</li><li>Konermann, L., Ahadi, E., Rodriguez, A. D., Vahidi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unraveling+the+Mechanism+of+Electrospray+Ionization.">Unraveling the Mechanism of Electrospray Ionization.</a> Anal. Chem. 85, 2-9 (2012).</li><li>Kebarle, P., Verkerk, U. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospray:+From+ions+in+solution+to+ions+in+the+gas+phase,+what+we+know+now.">Electrospray: From ions in solution to ions in the gas phase, what we know now.</a> Mass Spectrom. Rev. 28, 898-917 (2009).</li><li>Green, F. M., Salter, T. L., Gilmore, I. S., Stokes, P., O'Connor, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+electrospray+solvent+composition+on+desorption+electrospray+ionisation+(DESI)+efficiency+and+spatial+resolution.">The effect of electrospray solvent composition on desorption electrospray ionisation (DESI) efficiency and spatial resolution.</a> Analyst. 135, 731-737 (2010).</li><li>Van Berkel, G. J., Kertesz, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automated+Sampling+and+Imaging+of+Analytes+Separated+on+Thin-Layer+Chromatography+Plates+Using+Desorption+Electrospray+Ionization+Mass+Spectrometry.">Automated Sampling and Imaging of Analytes Separated on Thin-Layer Chromatography Plates Using Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. 78, 4938-4944 (2006).</li><li>Ifa, D. R., Wu, C., Ouyang, Z., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desorption+electrospray+ionization+and+other+ambient+ionization+methods:+current+progress+and+preview.">Desorption electrospray ionization and other ambient ionization methods: current progress and preview.</a> Analyst. 135, 669-681 (2010).</li><li>Eberlin, L. S., Ferreira, C. R., Dill, A. L., Ifa, D. R., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+for+lipid+characterization+and+biological+tissue+imaging.">Desorption electrospray ionization mass spectrometry for lipid characterization and biological tissue imaging.</a> Biochim. Biophys. Acta. 1811, 946-960 (2011).</li><li>Wu, C., Ifa, D. R., Manicke, N. E., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+of+adrenal+gland+by+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Molecular imaging of adrenal gland by desorption electrospray ionization mass spectrometry.</a> Analyst. 135, 28-32 (2010).</li><li>Wiseman, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry:+Imaging+drugs+and+metabolites+in+tissues.">Desorption electrospray ionization mass spectrometry: Imaging drugs and metabolites in tissues.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 105, 18120-18125 (2008).</li><li>Eberlin, L. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Classifying+Human+Brain+Tumors+by+Lipid+Imaging+with+Mass+Spectrometry.">Classifying Human Brain Tumors by Lipid Imaging with Mass Spectrometry.</a> Cancer Res. 72, 645-654 (2012).</li><li>Wiseman, J. M., Ifa, D. R., Venter, A., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ambient+molecular+imaging+by+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Ambient molecular imaging by desorption electrospray ionization mass spectrometry.</a> Nat. Protocols. 3, 517-524 (2008).</li><li>Van Berkel, G. J., Ford, M. J., Deibel, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin-Layer+Chromatography+and+Mass+Spectrometry+Coupled+Using+Desorption+Electrospray+Ionization.">Thin-Layer Chromatography and Mass Spectrometry Coupled Using Desorption Electrospray Ionization.</a> Anal. Chem. 77, 1207-1215 (2005).</li><li>Lane, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry+reveals+surface-mediated+antifungal+chemical+defense+of+a+tropical+seaweed.">Desorption electrospray ionization mass spectrometry reveals surface-mediated antifungal chemical defense of a tropical seaweed.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. 106, 7314-7319 (2009).</li><li>Kertesz, V., Van Berkel, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scanning+and+Surface+Alignment+Considerations+in+Chemical+Imaging+with+Desorption+Electrospray+Mass+Spectrometry.">Scanning and Surface Alignment Considerations in Chemical Imaging with Desorption Electrospray Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. 80, 1027-1032 (2008).</li><li>Kertesz, V., Van Berkel, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+imaging+resolution+in+desorption+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Improved imaging resolution in desorption electrospray ionization mass spectrometry.</a> Rapid Commun. Mass Spectrom. 22, 2639-2644 (2008).</li><li>Campbell, D., Ferreira, C., Eberlin, L., Cooks, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+spatial+resolution+in+the+imaging+of+biological+tissue+using+desorption+electrospray+ionization.">Improved spatial resolution in the imaging of biological tissue using desorption electrospray ionization.</a> Anal. Bioanal. Chem. 404, 389-398 (2012).</li><li>Chaurand, P., Cornett, D. S., Angel, P. M., Caprioli, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Whole-body+Sections+Down+to+Cellular+Level,+Multiscale+Imaging+of+Phospholipids+by+MALDI+Mass+Spectrometry.">From Whole-body Sections Down to Cellular Level, Multiscale Imaging of Phospholipids by MALDI Mass Spectrometry.</a> Mol. Cell. Proteomics. 10, (2011).</li><li>Dill, A., Eberlin, L., Costa, A., Ifa, D., Cooks, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Data+quality+in+tissue+analysis+using+desorption+electrospray+ionization.">Data quality in tissue analysis using desorption electrospray ionization.</a> Anal. Bioanal. Chem. 401, 1949-1961 (2011).</li><li>Jackson, S. N., Wang, H. -. Y. J., Woods, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+Profiling+of+Lipid+Distribution+in+Brain+Tissue+Using+MALDI-TOFMS.">Direct Profiling of Lipid Distribution in Brain Tissue Using MALDI-TOFMS.</a> Anal. Chem. 77, 4523-4527 (2005).</li><li>Jackson, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MALDI-ion+mobility-TOFMS+imaging+of+lipids+in+rat+brain+tissue.">MALDI-ion mobility-TOFMS imaging of lipids in rat brain tissue.</a> J. Mass Spectrom. 42, 1093-1098 (2007).</li><li>Wang, H. -. Y. J., Post, S. N. J. J., Woods, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+minimalist+approach+to+MALDI+imaging+of+glycerophospholipids+and+sphingolipids+in+rat+brain+sections.">A minimalist approach to MALDI imaging of glycerophospholipids and sphingolipids in rat brain sections.</a> Int. J. Mass Spectrom. 278, 143-149 (2008).</li><li>Wu, B., Becker, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+of+elements+and+molecules+in+biological+tissues+and+cells+in+the+low-micrometer+and+nanometer+range.">Imaging of elements and molecules in biological tissues and cells in the low-micrometer and nanometer range.</a> Int. J. Mass Spectrom. 307, 112-122 (2011).</li><li>Eberlin, L. S., Ifa, D. R., Wu, C., Cooks, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+Vizualization+of+Mouse+Brain+by+Lipid+Analysis+Using+Ambient+Ionization+Mass+Spectrometry.">Three-Dimensional Vizualization of Mouse Brain by Lipid Analysis Using Ambient Ionization Mass Spectrometry.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 49, 873-876 (2010).</li><li>Seeley, E. H., Caprioli, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Imaging+by+Mass+Spectrometry:+A+New+Frontier.">3D Imaging by Mass Spectrometry: A New Frontier.</a> Anal. Chem. 84, 2105-2110 (2012).</li><li>Nemes, P., Barton, A. A., Vertes, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-Dimensional+Imaging+of+Metabolites+in+Tissues+under+Ambient+Conditions+by+Laser+Ablation+Electrospray+Ionization+Mass+Spectrometry.">Three-Dimensional Imaging of Metabolites in Tissues under Ambient Conditions by Laser Ablation Electrospray Ionization Mass Spectrometry.</a> Anal. Chem. 81, 6668-6675 (2009).</li><li>Pulfer, M., Murphy, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospray+mass+spectrometry+of+phospholipids.">Electrospray mass spectrometry of phospholipids.</a> Mass Spectrom. Rev. 22, 332-364 (2003).</li><li>Han, X., Holtzman, D. M., McKeel, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasmalogen+deficiency+in+early+Alzheimer's+disease+subjects+and+in+animal+models:+molecular+characterization+using+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Plasmalogen deficiency in early Alzheimer's disease subjects and in animal models: molecular characterization using electrospray ionization mass spectrometry.</a> J. Neurochem. 77, 1168-1180 (2001).</li><li>Murphy, E. J., Schapiro, M. B., Rapoport, S. I., Shetty, H. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phospholipid+composition+and+levels+are+altered+in+down+syndrome+brain.">Phospholipid composition and levels are altered in down syndrome brain.</a> Brain Res. 867, 9-18 (2000).</li><li>Han, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alterations+in+Myocardial+Cardiolipin+Content+and+Composition+Occur+at+the+Very+Earliest+Stages+of+Diabetes:+A+Shotgun+Lipidomics+Study.">Alterations in Myocardial Cardiolipin Content and Composition Occur at the Very Earliest Stages of Diabetes: A Shotgun Lipidomics Study.</a> Biochemistry. 46, 6417-6428 (2007).</li></ol>

저자는 그들이 더 경쟁 재정적 이익이 없다는 것을 선언합니다.

DESI 소스 형상의 최적화는 성공적인 MSI 실험을 위해 중요합니다. 시스템의 정렬에 기여하는 여러 변수를 직접 감도와 이미지 해상도에 영향을 미칩니다. 최적화하는 동안, 실험 신호를 얻기 어려움이있는 경우에, 우리는 벤치 마크 슬라이드에 그려진 빨간색 빈틈 자리를 사용하는 것이 좋습니다, 염료, 로다 민 6G, m / Z 443, 양이온 모드에서 강한 신호를 생성하고 사용할 수 있습니다 초기 최적화. ?...

A correction was made to <a href="http://www.jove.com/video/50575" target="_parent">Imaging of Biological Tissues by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry</a>. There was an error with an author's name. The author's surname was appended with a missing character:
Rachel V. Bennett
instead of:
Rachel V. Bennet

Erratum: Imaging of Biological Tissues by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry

질량 분석법에 의해 타겟이 불분명 한 영상은 발견과 가설 생성 응용 프로그램에 대한 화학 물질 정보의 취득을 용이하게합니다. 반면에 관심 알려진 화학 물질의 대상 영상은, 특정 방법 개발을 통해 증가 된 감도와 선택성을 용이하게 할 수 있습니다. 질량 분석 이미징 (MSI)은 가장 일반적으로 MALDI, 1 차 이온 질량 분석 (SIMS), 2, 탈착 전기 분무 이온화 (DESI), 3 레이저 절제 - 전기 분무 이온화 (LAESI), 4 등 주변 이온화 기술을 사용하여 조직에서 수행됩니다 5와 MALDI 및 SIMS 액체 마이크로 접합 표면 샘플링 프로브 (LMJ-SSP). 6, 샘플은 물리적 표본에서 제거 할 수 있고, 그들이 높은 진공 하에서 분석으로, 평평하고 얇은해야합니다. MALDI는 샘플 준비에 추가 번거로운 단계를 추가, 방사선 흡수 행렬 샘플의 코팅이 필요합니다. SIMS높은 측면 해상도를 가지고 있지만, 고 에너지 입자 충격은 광범위한 분자 분열의 원인이됩니다. 최소한의 샘플 준비 소프트 분석은 바람직한 곳에 따라서 주위 방법으로 MSI는 틈새 시장을 입력합니다. 그러나 현재까지의 모든 방법은 여전히​​ 평평한 시료 표면의 요구 사항에 의해 제한됩니다. DESI는 분석을 탈착 이온화 시료 표면에 지시 공압 보조 충전 용매 스프레이를 사용합니다. 7은 DESI에 의해 탈착 이후의 이온화에 대한 작업 모델은 &quot;픽업 모델 물방울&quot;로 알려져있다. 8-10 청구 기본 방울 DESI 프로브에 의해 생성하면 습윤 및 분석은 고체 - 액체 microextraction 메커니즘에 의해 표면에서 추출한 물질을 포함하는 보조 방울의 운동량 전달 이륙 8 후속 물방울 충돌 결과를 용해되는에 얇은 피막을 형성, 표면과 충돌 . 9,10 결국, 가스,위상 이온은 그러나 DESI의 정확한 이온 형성 과정이 실험적으로 입증 아직까지 이온 증발 충전 잔류 모델이나 다른 모델 11 다음 ESI 같은 과정을 통해 생산 될 것으로 추정된다. 12 DESI 감도의 용해도에 따라 크게 의존합니다 스프레이 용매 분석은 탈착으로 지역화 된 microextraction에 의존합니다. 13 소프트웨어 제어 샘플 스테이지와 함께 사용할 경우, 샘플은 차선 DESI 이온화 프로브 아래에 단계별로 단일 방향 스캔 및 시간 도메인을 통해 M / Z 정보는 화학 종의 공간 분포 (그림 1)과 상관 관계가있다. 2006 년 밴 Berkel이와 Kertesz에 의해보고 된 원칙 DESI-MSI 실험의 첫 번째 증거 때문에, 14 기술은 지질의 분석, 3,16 약물 대사, 17,18 disea에서보고 응용 프로그램과 상당히 15 성숙SE 생체, 19 뇌 조직, 3,18,20 폐 조직, 18 신장 조직, 18 고환 조직, 18 부신, 17 얇은 층 크로마토 그래피 판, 21 조류 ​​표면. DESI-MSI에 의해 얻어진 이미지 22 일상적인 해상도는 궁극적으로 스프레이 추출 된 유효 면적에 의해 결정되지만, 40 μM의 낮은 해상도가보고되었습니다 100-200 μm의. 23-25 ​​이러한 해상도와 분석의 용이성은 신속하고 간단한 분석을위한 적절한 DESI - MSI 수 있습니다 소중한 공간 정보의 취득이 더 생물학적 과정에게 26 이해 할 수 있도록 0.5-5 cm 2 범위의 표면 영역과 생물학적 조직 샘플의. 여기에 일반적인 DESI - MSI 응용 프로그램의 예로서, 우리는 쥐의 뇌 조직에서 지질의 이미지를 포함하는 성공적인 실험을 수행의 절차 세부 사항을 검토합니다. 프로토콜 두 가지 가장 중요한 단계입니다아래에 설명 된대로 조직의 준비 27 DESI 이온 소스 최적화.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="always">
		<tbody>
		 <tr>
			<td>Reagents</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Tissue-Tek O.C.T. Compound</td>
			<td>Sakura-Finetek</td>
			<td>4583</td>
			<td><a href="http://www.sakuraeu.com/products/showitem.asp?cat=11&amp;subcat=48" target="_blank">http://www.sakuraeu.com/products/showitem.asp?cat=11&amp;subcat=48</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Acetonitrile</td>
			<td>EMD</td>
			<td>AX0156-6</td>
			<td>OmniSolv, LC-MS Grade</td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Acetic Acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>695092-500 ml</td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Equipment</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Cryostat microtome</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>CryoStar* NX70</td>
			<td>Any available microtome can be used for tissue sectioning <a href=" http://www.thermoscientific.com/ecomm/servlet/productsdetail?productId=13958375&amp;groupType=PRODUCT&amp;searchType=0&amp;storeId=11152&amp;from=search&amp;ca=cryostar" target="_blank"> http://www.thermoscientific.com/ecomm/servlet/productsdetail?productId=13958375&amp;groupType=PRODUCT&amp;searchType=0&amp;storeId=11152&amp;from=search&amp;ca=cryostar</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Omni Spray;DESI Spray Head</td>
			<td>Prosolia Inc.</td>
			<td></td>
			<td>Can also use the 2-D Omni Spray; Source kit instead of assembling components of imaging experiment <a href=" http://www.prosolia.com/sources.php" target="_blank"> http://www.prosolia.com/sources.php</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>High Voltage Power Supply</td>
			<td>Stanford Research Systems, Inc.</td>
			<td>PS350/5000V-25W</td>
			<td><a href="http://www.thinksrs.com/products/PS300.htm" target="_blank">http://www.thinksrs.com/products/PS300.htm</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Rope heater, RTD, controller</td>
			<td>Omega</td>
			<td></td>
			<td><a href="http://www.omega.com/toc_asp/subsectionSC.asp?subsection=M02&amp;book=Heaters" target="_blank">http://www.omega.com/toc_asp/subsectionSC.asp?subsection=M02&amp;book=Heaters</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Labview</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>Version 7.1 </td>
			<td></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>Translational stage</td>
			<td>Prior Scientific</td>
			<td>Optiscan II</td>
			<td><a href="http://www.prior.com/productinfo_auto_motorized_optiscan.html" target="_blank">http://www.prior.com/productinfo_auto_motorized_optiscan.html</a></td>
		 </tr>
		 <tr>
			<td>AccuTOF Mass Spectrometer</td>
			<td>JEOL</td>
			<td>JMS-T100LC</td>
			<td>Can use any mass spectrometer equipped with an extended capillary atmospheric pressure interface</td>
		 </tr>
		</tbody>
 </table>

imaging of biological tissues by desorption electrospray ionization mass spectrometry

질량 분석 이미징 (MSI)는 마이크론 규모의 수십 수백에서 생체 조직 조사를위한 높은 특이성과 공간 해상도와 타겟이 불분명 한 분자 정보를 제공합니다. 환경 조건 하에서 수행 할 때, 샘플 전처리 얻은 정보의 높은 품질을 유지하면서 따라서 프로토콜을 단순화, 불필요한됩니다. 탈착 전기 분무 이온화 (DESI)는도 생체 내에서 야외에서 표면의 직접 샘플링을 허용하는 스프레이 기반의 주위 MSI 기술입니다. 소프트웨어 제어 샘플 스테이지와 함께 사용할 경우, 샘플은 DESI 이온화 프로브 아래 래스터 (raster)하고, 시간 영역을 통해 M / Z 정보는 화학 종의 공간적 분포와 상관된다. DESI-MSI 출력의 충실도는 샘플 표면과 질량 분석기의 입구에 대하여 소스 방향과 위치에 따라 달라집니다. 여기서, 우리는 내가 DESI에 대한 조직 섹션을 준비하는 방법을 검토maging 직접 이미지 품질에 영향을 미치는 추가적인 실험 조건. 특히, 우리는 DESI-MSI에 의한 쥐의 뇌 조직 섹션의 이미징을위한 프로토콜을 설명합니다.

그림 3은 치료 쥐의 뇌 부분에서 얻은 대표적인 스펙트럼을 보여줍니다. 긍정적 인 모드 질량 스펙트럼은 자신의 이온화 효율 (양전하 차 암모늄 그룹에 의한)에 의한 phosphatidylcholines에 의해 지배된다. 조직 섹션의 총 이온 이미지는 뇌 전체 영역에 걸쳐 풍부한 신호를 보여주는 그림 3에 나와 있습니다. 검색 키 지질은 문학의 비교를 표 1에 식별됩니다. <p ...

Watch this Scientific Journal Video about Imaging of Biological Tissues by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry at JoVE.com

Imaging of Biological Tissues by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry

탈착 전기 분무 이온화 질량 분석법 (DESI-MS)는 생체 조직 등의 시료는 최소한의 샘플 준비로 이미징 할 수있는 주위 방법입니다. 이온화 프로브 아래에 샘플을 래스터로,이 스프레이 기반 기술은 조직 섹션에서 관심의 분자 기능을 식별 할 수있는 충분한 공간 해상도를 제공합니다.

탈착 전기 분무 이온화 질량 분석에 의한 생물 조직의 이미지

Mass spectrometry imaging (MSI) provides untargeted molecular information with the highest specificity and spatial resolution for investigating biological ...

imaging-biological-tissues-desorption-electrospray-ionization-mass

Research

JoVE Journal

Bioengineering

18.5K 조회수.  Georgia Institute of Technology. 탈착 전기 분무 이온화 질량 분석법 (DESI-MS)는 생체 조직 등의 시료는 최소한의 샘플 준비로 이미징 할 수있는 주위 방법입니다. 이온화 프로브 아래에 샘플을 래스터로,이 스프레이 기반 기술은 조직 섹션에서 관심의 분자 기능을 식별 할 수있는 충분한 공간 해상도를 제공합니다.

비디오: Imaging of Biological Tissues by Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Optimal Preparation of Formalin Fixed Samples for Peptide Based Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging Workflows

The use of matrix-assisted laser desorption/ionization, mass spectrometry imaging (MALDI MSI) has rapidly expanded, since this technique analyzes a host of biomolecules from drugs and lipids to N-glycans. Although various sample preparation techniques exist, detecting peptides from formaldehyde preserved tissues remains one of the most difficult challenges for this type of mass spectrometric analysis. For this reason, we have created and optimized a robust methodology that preserves the spatial information contained within the sample, while eliciting the greatest number of ionizable peptides. We have also aimed to achieve this in a cost effective and simple way, thereby eliminating potential bias or preparation error, which can occur when using automated instrumentation. The end result is a reproducible and inexpensive protocol.

This protocol describes a reproducible and reliable method for the sublimation-based preparation of formalin fixed tissue destined for imaging mass spectrometry.

펩타이드 기반 매트릭스 샘플을 고정 하는 포 르 말린의 최적의 준비 지원 레이저 탈 착/이온화 질량 분석 이미징 워크플로

The use of matrix-assisted laser desorption/ionization, mass spectrometry imaging (MALDI MSI) has rapidly expanded, since this technique analyzes a host ...

연구

생화학

Sample Preparation for Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Mass spectrometry (MS) is a powerful tool in analytical chemistry because it provides very accurate information about molecules, such as mass-to-charge ratios (m/z), which are useful to deduce molecular weights and structures. While it is essentially a destructive analytical method, recent advancements in the ambient ionization technique have enabled us to acquire data while leaving tissue in a relatively intact state in terms of integrity. Probe electrospray ionization (PESI) is a so-called direct method because it does not require complex and time-consuming pretreatment of samples. A fine needle serves as a sample picker, as well as an ionization emitter. Based on the very sharp and fine property of the probe tip, destruction of the samples is minimal, allowing us to acquire the real-time molecular information from living things in situ. Herein, we introduce three applications of PESI-MS technique that will be useful for biomedical research and development. One involves the application to solid tissue, which is the basic application of this technique for the medical diagnosis. As this technique requires only 10 mg of the sample, it may be very useful in the routine clinical settings. The second application is for in vitro medical diagnostics where human blood serum is measured. The ability to measure fluid samples is also valuable in various biological experiments where a sufficient volume of sample for conventional analytical techniques cannot be provided. The third application leans toward the direct application of probe needles in living animals, where we can obtain real-time dynamics of metabolites or drugs in specific organs. In each application, we can infer the molecules that have been detected by MS or use artificial intelligence to obtain a medical diagnosis.

This article introduces sample preparation methods for a unique real-time analytical method based on the ambient mass spectrometry. This method lets us perform real-time analysis of the biological molecules in vivo without any special pretreatments.

Mass spectrometry (MS) is a powerful tool in analytical chemistry because it provides very accurate information about molecules, such as mass-to-charge ...

Whole-body Mass Spectrometry Imaging by Infrared Matrix-assisted Laser Desorption Electrospray Ionization (IR-MALDESI)

Ambient ionization sources for mass spectrometry (MS) have been the subject of much interest in the past decade. Matrix-assisted laser desorption electrospray ionization (MALDESI) is an example of such methods, where features of matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) (e.g., pulsed nature of desorption) and electrospray ionization (ESI) (e.g., soft-ionization) are combined. One of the major advantages of MALDESI is its inherent versatility. In MALDESI experiments, an ultraviolet (UV) or infrared (IR) laser can be used to resonantly excite an endogenous or exogenous matrix. The choice of matrix is not analyte dependent, and depends solely on the laser wavelength used for excitation. In IR-MALDESI experiments, a thin layer of ice is deposited on the sample surface as an energy-absorbing matrix. The IR-MALDESI source geometry has been optimized using statistical design of experiments (DOE) for analysis of liquid samples as well as biological tissue specimens. Furthermore, a robust IR-MALDESI imaging source has been developed, where a tunable mid-IR laser is synchronized with a computer controlled XY translational stage and a high resolving power mass spectrometer. A custom graphical user interface (GUI) allows user selection of the repetition rate of the laser, number of shots per voxel, step-size of the sample stage, and the delay between the desorption and scan events for the source. IR-MALDESI has been used in variety of applications such as forensic analysis of fibers and dyes and MSI of biological tissue sections. Distribution of different analytes ranging from endogenous metabolites to exogenous xenobiotics within tissue sections can be measured and quantified using this technique. The protocol presented in this manuscript describes major steps necessary for IR-MALDESI MSI of whole-body tissue sections.

Whole-body Mass Spectrometry Imaging by Infrared Matrix-assisted Laser Desorption Electrospray Ionization IR-MALDESI

A mass spectrometry imaging (MSI) source operated at atmospheric pressure was developed by coupling mid-infrared laser desorption and electrospray post-ionization. Exogenous ice matrix was used as the energy-absorbing matrix to facilitate resonant desorption of tissue-related material. This manuscript provides a step-by-step protocol for performing IR-MALDESI MSI of whole-body neonatal mouse.

적외선 매트릭스 보조 레이저 탈착 전자 분무 이온화에 의한 전신 질량 분석 이미징 (IR-MALDESI)

Ambient ionization sources for mass spectrometry (MS) have been the subject of much interest in the past decade. Matrix-assisted laser desorption ...

생체공학

Using a Cyclic Ion Mobility Spectrometer for Tandem Ion Mobility Experiments

Accurate characterization of chemical structures is important to understand their underlying biological mechanisms and functional properties. Mass spectrometry (MS) is a popular tool but is not always sufficient to completely unveil all structural features. For example, although carbohydrates are biologically relevant, their characterization is complicated by numerous levels of isomerism. Ion mobility spectrometry (IMS) is an interesting complement because it is sensitive to ion conformations and, thus, to isomerism. 
Furthermore, recent advances have significantly improved the technique: the last generation of Cyclic IMS instruments offers additional capabilities compared to linear IMS instruments, such as an increased resolving power or the possibility to perform tandem ion mobility (IMS/IMS) experiments. During IMS/IMS, an ion is selected based on its ion mobility, fragmented, and reanalyzed to obtain ion mobility information about its fragments. Recent work showed that the mobility profiles of the fragments contained in such IMS/IMS data can act as a fingerprint of a particular glycan and can be used in a molecular networking strategy to organize glycomics datasets in a structurally relevant way. 
The goal of this protocol is thus to describe how to generate IMS/IMS data, from sample preparation to the final Collision Cross Section (CCS) calibration of the ion mobility dimension that yields reproducible spectra. Taking the example of one representative glycan, this protocol will show how to build an IMS/IMS control sequence on a Cyclic IMS instrument, how to account for this control sequence to translate IMS arrival time into drift time (i.e., the effective separation time applied to the ions), and how to extract the relevant mobility information from the raw data. This protocol is designed to clearly explain the critical points of an IMS/IMS experiment and thus help new Cyclic IMS users perform straightforward and reproducible acquisitions.

Ion mobility spectrometry (IMS) is an interesting complement to mass spectrometry for the characterization of biomolecules, notably because it is sensitive to isomerism. This protocol describes a tandem IMS (IMS/IMS) experiment, which allows the isolation of a molecule and the generation of the mobility profiles of its fragments.

탠덤 이온 이동성 실험을 위한 순환 이온 이동성 분광계 사용

Accurate characterization of chemical structures is important to understand their underlying biological mechanisms and functional properties. Mass ...

화학

Atmospheric-pressure Molecular Imaging of Biological Tissues and Biofilms by LAESI Mass Spectrometry

Ambient ionization methods in mass spectrometry allow analytical investigations to be performed directly on a tissue or biofilm under native-like experimental conditions. Laser ablation electrospray ionization (LAESI) is one such development and is particularly well-suited for the investigation of water-containing specimens. LAESI utilizes a mid-infrared laser beam (2.94 &mu;m wavelength) to excite the water molecules of the sample. When the ablation fluence threshold is exceeded, the sample material is expelled in the form of particulate matter and these projectiles travel to tens of millimeters above the sample surface. In LAESI, this ablation plume is intercepted by highly charged droplets to capture a fraction of the ejected sample material and convert its chemical constituents into gas-phase ions. A mass spectrometer equipped with an atmospheric-pressure ion source interface is employed to analyze and record the composition of the released ions originating from the probed area (pixel) of the sample. A systematic interrogation over an array of pixels opens a way for molecular imaging in the microprobe analysis mode. A unique aspect of LAESI mass spectrometric imaging is depth profiling that, in combination with lateral imaging, enables three-dimensional (3D) molecular imaging. With current lateral and depth resolutions of ~100 &mu;m and ~40 &mu;m, respectively, LAESI mass spectrometric imaging helps to explore the molecular structure of biological tissues. Herein, we review the major elements of a LAESI system and provide guidelines for a successful imaging experiment.

Laser ablation electrospray ionization (LAESI) is an atmospheric-pressure ion source for mass spectrometry. In the imaging mode, a mid-infrared laser probes the distributions of molecules across a tissue section or a biofilm. This technique presents a new approach for diverse bioanalytical studies carried out under native experimental conditions.

LAESI 질량 분석법에 의해 생물 학적 조직 및 Biofilms의 대기 압력 분자 이미징

Ambient ionization methods in mass spectrometry allow analytical investigations to be performed directly on a tissue or biofilm under native-like ...

생물학

Dithranol as a Matrix for Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Imaging on a Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometer

Mass spectrometry imaging (MSI) determines the spatial localization and distribution patterns of compounds on the surface of a tissue section, mainly using MALDI (matrix&#160;assisted laser desorption/ionization)-based analytical techniques. New matrices for small-molecule MSI, which can improve the analysis of low-molecular weight (MW) compounds, are needed. These matrices should provide increased analyte signals while decreasing MALDI background signals. In addition, the use of ultrahigh-resolution instruments, such as Fourier transform ion cyclotron resonance (FTICR) mass spectrometers, has&#160;the ability to resolve analyte signals from matrix signals, and this can partially overcome many problems associated with the background originating from the MALDI matrix. The reduction in the intensities of the metastable matrix clusters by FTICR MS can also help to overcome some of the interferences associated with matrix peaks on other instruments. High-resolution instruments such as the FTICR mass spectrometers are advantageous as they can produce distribution patterns of many compounds simultaneously while still providing confidence in chemical identifications. Dithranol (DT; 1,8-dihydroxy-9,10-dihydroanthracen-9-one) has previously been reported as a MALDI matrix for tissue imaging. In this work, a protocol for the use of DT for MALDI imaging of endogenous lipids from the surfaces of mammalian tissue sections, by positive-ion MALDI-MS, on an ultrahigh-resolution hybrid quadrupole FTICR instrument has been provided.

Dithranol (DT; 1,8-dihydroxy-9,10-dihydroanthracen-9-one) has previously been reported as a MALDI matrix for tissue imaging of small molecules; protocols for the use of DT for the MALDI imaging of endogenous lipids on the surface of tissue sections&#160;by positive-ion MALDI-MS on an ultrahigh-resolution quadrupole-FTICR instrument are provided here.

푸리에에 매트릭스 보조 레이저 탈착 / 이온화 이미징 매트릭스 디 트라 놀은 이온 사이클로트론 공명 질량 분석기를 변환

Mass spectrometry imaging (MSI) determines the spatial localization and distribution patterns of compounds on the surface of a tissue section, mainly ...

Applications of the Single-probe: Mass Spectrometry Imaging and Single Cell Analysis under Ambient Conditions

Mass spectrometry imaging (MSI) and in-situ single cell mass spectrometry (SCMS) analysis under ambient conditions are two emerging fields with great potential for the detailed mass spectrometry (MS) analysis of biomolecules from biological samples. The single-probe, a miniaturized device with integrated sampling and ionization capabilities, is capable of performing both ambient MSI and in-situ SCMS analysis. For ambient MSI, the single-probe uses surface micro-extraction to continually conduct MS analysis of the sample, and this technique allows the creation of MS images with high spatial resolution (8.5 &#181;m) from biological samples such as mouse brain and kidney sections. Ambient MSI has the advantage that little to no sample preparation is needed before the analysis, which reduces the amount of potential artifacts present in data acquisition and allows a more representative analysis of the sample to be acquired. For in-situ SCMS, the single-probe tip can be directly inserted into live eukaryotic cells such as HeLa cells, due to the small sampling tip size (&lt; 10 &#181;m), and this technique is capable of detecting a wide range of metabolites inside individual cells at near real-time. SCMS enables a greater sensitivity and accuracy of chemical information to be acquired at the single cell level, which could improve our understanding of biological processes at a more fundamental level than previously possible. The single-probe device can be potentially coupled with a variety of mass spectrometers for broad ranges of MSI and SCMS studies.

Here, we present protocols to perform both ambient mass spectrometry imaging (MSI) of tissues and in-situ live single cell MS (SCMS) analysis using the single-probe, which is a miniaturized multifunctional device for MS analysis.

단일 프로브의 응용 프로그램 : 주변 조건에서 질량 분석 이미징 및 단일 세포 분석

Mass spectrometry imaging (MSI) and in-situ single cell mass spectrometry (SCMS) analysis under ambient conditions are two emerging fields with great ...

Visualization of Metabolites Identified in the Spatial Metabolome of Traditional Chinese Medicine Using DESI-MSI

The medicinal use of traditional Chinese medicine is mainly due to its secondary metabolites. Visualization of the distribution of these metabolites has become a crucial topic in plant science. Mass spectrometry imaging can extract huge volumes of data and provide spatial distribution information about these by analyzing tissue slices. With the advantage of high throughput and higher accuracy, desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging (DESI-MSI) is often used in biological research and in the study of traditional Chinese medicine. However, the procedures used in this research are complicated and not affordable. In this study, we optimized sectioning and DESI imaging procedures and developed a more cost-effective method to identify the distribution of metabolites and categorize these compounds in plant tissues, with a special focus on traditional Chinese medicines. The study will promote the utilization of DESI in metabolite analysis and standardization of traditional Chinese medicine/ethnic medicine for research-related technologies.

In this study, a series of methods are presented to prepare DESI-MSI samples from plants, and a procedure of DESI assembly installation, MSI data acquisition, and processing is described in detail. This protocol can be applied in several conditions for acquiring spatial metabolome information in plants.

DESI-MSI를 이용한 중국 전통 의학의 공간 대사체에서 확인된 대사산물의 시각화

The medicinal use of traditional Chinese medicine is mainly due to its secondary metabolites. Visualization of the distribution of these metabolites has ...

의학

MALDI-TOF Mass Spectrometry

Matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) is a mass spectrometry ion source ideal for the analysis of biomolecules. Instead of ionizing compounds in the gaseous state, samples are embedded in a matrix, which is struck by a laser. The matrix absorbs the majority of the energy; some of this energy is then transferred to the sample, which ionizes as a result. Sample ions can then be identified using a time-of-flight analyzer (TOF).
This video covers principles of MALDI-TOF, including matrix selection and how TOF is used to elucidate mass-to-charge ratios. This procedure shows the preparation of a MALDI plate, the loading of samples onto the plate, and the operation of the TOF-mass spectrometer. In the final section, applications and variations are shown, including whole-cell analysis, characterization of complex biological samples, and electron spray ionization.
<div class="chapter_text" id="script_0">
Matrix-assisted laser desorption ionization, or MALDI, is a mass spectrometry ion source ideal for the analysis of biomolecules. Most ion sources remove structural information from large, fragile biomolecules. MALDI maintains structural integrity, and therefore information, while accelerating the molecules into the mass analyzer, which separates the compounds based on size and charge. The most commonly coupled with MALDI is the time of flight, or TOF, mass analyzer. This video will show the concepts of MALDI ionization, a general procedure, and some of its uses in biochemistry.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_1">
For mass spectrometry to function, molecules must be ionized into the gaseous state. In MALDI, the sample is embedded in a matrix, typically an organic compound containing aromatic and conjugated double bonds.
When a laser pulse strikes this mixture the matrix absorbs the majority of the energy, rapidly heats, and is desorbed, or released, from the surface. The energized matrix transfers some of its energy to the biomolecules, desorbing and then ionizing them.
MALDI is typically paired with a time of flight, or TOF, mass analyzer. An electric field applies kinetic energy to the ions, moving them into a field-free region called a drift tube. The velocity of the ions as they move through the tube is related to their mass-to-charge ratio, so heavier particles travel slower through instrument. A detector at the end of the tube measures each ion&#39;s flight time. With this knowledge, as well as the tube length and applied field strength, the mass-to-charge ratio of each ion can be elucidated.
This plot of signal intensity to mass-to-charge-ratio, known as a mass spectrum, can be compared to a library of collected spectra. If no matches are found, it can molecules can be identified by further techniques, such as tandem mass spectrometry. For more information, see this collection&#39;s video on the topic.
Now that the basics of MALDI-TOF have been discussed, let&#39;s look at the process in the laboratory.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2">
Before beginning an experiment, it&#39;s important to consider the choice of matrix from which samples will be desorbed. It must absorb the laser energy, be stable in a vacuum, not react with the target molecules, and be able to desorb. Depending on the sample, different matrices are preferred. For a large protein, a combination of CHCA and DHB has shown better separation of the peaks, called resolution, than the individual matrices.
There are a number of ways to prepare samples. We&#39;ll show what is known as the &#34;double-layer&#34;, or &#34;sandwich,&#34; method. To begin, clean the MALDI plate with ultra-pure reagents, as mass spectrometry is very sensitive to contamination. Dry the plate with a stream of inert gas.
Next, a saturated matrix solution is made, typically with an organic solvent . The solution is streaked onto the MALDI plate and dried. A second saturated solution of matrix containing trifluoroacetic acid, or TFA, is prepared. TFA helps ions into the gaseous phase.
Next, the sample solution is added on top of the dried matrix spot. Add the matrix solution containing TFA on top of the sample, thereby completing the matrix &#34;sandwich&#34;. Homogeneity of the spot can be verified under a low-powered microscope.
Plate a calibration standard, which is a mixture with a wide range of known masses and is used to correlate the time-of-flight to m/z. Finally, plate the matrix alone as a negative control.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_3">
To analyze the spots, place the target plate into the instrument. Ensure there&#39;s no debris present, allowing for the formation of a tight vacuum. In the software, select the standard, negative control, and samples of interest. Label the spots with the correct identification.
The ion source and lens voltages can be manipulated to improve performance of the analysis. This will depend on the specifics of the instrument and sample. Focus on the standard spot and calibrate the instrument with the software.
Next, collect spectra from each of the sample spots. Try a few different locations on the spot to maximize the quality of the collected data. Once finished, the MALDI plate can be collected and reused after cleaning.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_4">
Now that we&#39;ve reviewed a procedure, let&#39;s look at some of the ways MALDI is utilized, and a different ionization technique.
In addition to biomolecules, MALDI can be used to analyze living cells. Macrophages are immune cells that take on one of several different forms, based on their microenvironment. After exposing the cells to various signaling molecules, or cytokines, they can be added directly to the plate, and analyzed. The MALDI spectra can be used as unique &#34;fingerprints&#34;, depending on the cytokine used.
Complex biological samples like mammalian sebaceous secretions require a step of purification before MALDI analysis. Thin layer chromatography is one such technique that relies on the components&#39; polarity. The compounds are collected from the TLC pate, purified, and transferred to a MALDI matrix. The resulting spectra verify the identity and purity of the separated biomolecules from the mammalian sebaceous secretions.
Another common ion source for biomolecules is electrospray ionization, or ESI. In this method, the sample is injected into the instrument, where a high voltage is applied, creating an aerosol of charged droplets. As the solvent in the droplet evaporates, the charge is moved to the sample molecules, till they are completely gaseous. ESI doesn&#39;t require the spotting procedure, and the sample can be injected directly into the instrument. On the other hand, ESI is more sensitive to the presence of buffer components and other contaminants, meaning MALDI is more robust.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_5">
You&#39;ve just watched JoVE&#39;s video on MALDI mass spectrometry. This video described the theory behind the instrument, went over a general procedure, and covered some of the uses of the technique. Thanks for watching!
</div>

MALDI-TOF Mass Spectrometry-Principle, Operation and Uses

MALDI-TOF 질량 분석

Matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI) is a mass spectrometry ion source ideal for the analysis of biomolecules. Instead of ionizing ...

교육

JoVE Science Education

Electrospray Ionization (ESI) Mass Spectrometry

Higher molecular weight biomolecules are nonvolatile compounds that may decompose before ionizing or vaporizing during mass analysis with conventional electron impact ionization methods. Accordingly, electrospray ionization (ESI) is the favored method for vaporizing and ionizing biomolecules as it circumvents rapid fragmentation and enables the recording of mass signals for the entire biomolecule.
ESI utilizes electrical energy to transfer ions from the liquid phase of the sample into the gaseous phase. The analyte biomolecule is premixed with an ionic liquid&#8212;a nonmolecular compound serving as the ionization source. The solution is sprayed through a high-voltage capillary to generate a fine aerosol. The voltage difference applied between the capillary and the entrance of the analysis chamber causes the movement of charged droplets toward the analysis chamber. The ionic liquid from the aerosol evaporates during this movement, leaving behind a variably protonated or ionized analyte molecule. These charged species are detected in the mass spectrum at an m/z value equivalent to the sum of the analyte molecule&#39;s molecular mass and the ions&#39; molecular weight from the ionic liquid associated with the analyte molecule.
The position of mass signals varies depending on the type of cations present in the ionic liquid. For example, the presence of sodium ions in the ionic liquid leads to an (M+23) peak in the mass spectra, while the presence of a proton results in an (M+1) peak.

전자분무 이온화(ESI) 질량분석법

Higher molecular weight biomolecules are nonvolatile compounds that may decompose before ionizing or vaporizing during mass analysis with conventional ...