Pushing the Boundaries of DESI Imaging With High Spatial Resolution

Význam tématu

Ambientní ionizační technika DESI umožňuje hmotnostně-spektrometrické snímkování tkání s minimální přípravou a bez nutnosti aplikace matric. Zvyšující se požadavky na prostorové rozlišení otevírají nové možnosti v detailní analýze buněčných struktur.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat dosažení pixelové velikosti až 5 µm na komerčně dostupném zdroji DESI XS prostřednictvím nízkoprůtokového režimu (<500 nL/min) a integrovat nový režim Microscope Mode v HDI Software v1.8 pro efektivní cílené znovuakvizice bez destrukce vzorku.

Použitá metodika a instrumentace

• Vzorky: řezy prasí jater a myšího mozku tloušťky 18 µm na sklíčkách bez další úpravy.
• MS systém: Xevo G3 QTof MS ve smod citlivosti (m/z 50–1200), experiment typu MS.
• Zdroj: DESI XS s nízkým průtokem (0,25–0,5 µL/min), kapilární napětí 0,6 V, dusíkový tlak 19,5 psi.
• Přenos: zahřívaná transferová trubice (450 °C v negativním, 200 °C v pozitivním režimu).
• Solventní linka: ACQUITY M-Class µBSM s 1,7 µm C18 kolonkou a 45 µm ZenFit kapilárou.
• Software: MassLynx pro předběžnou kontrolu, HDI v1.8 s režimem Microscope Mode pro cílenou re-akvizici.

Hlavní výsledky a diskuse

• Nastavení nízkého průtoku redukovalo oblast extrakce pod 10 µm a umožnilo práci s pixely 5 µm.
• Srovnání průtoků 500 nL/min a 250 nL/min prokázalo významné zlepšení obrazové věrnosti 5 µm skenů při nižším průtoku.
• Microscope Mode umožňuje rychlý průzkumný sken (100 µm), po němž následuje cílená re-akvizice detailních oblastí, což zkracuje celkový čas akvizice bez vlivu na kvalitu dat.
• Snímky myšího mozečku lokalizovaly jednotlivé oligodendrocyty (10–15 µm) v bílé hmotě při rozlišení <10 µm, přičemž 5 µm pixely jasně diferencují sousední buňky.

Přínosy a praktické využití metody

• Obchodně dostupné nastavení DESI XS pro vysoké prostorové rozlišení.
• Zrychlené spektrální snímkování díky nové akviziční strategii bez kompromisů v citlivosti.
• Možnost cílené hlubší analýzy definovaných oblastí bez nutnosti dlouhodobé akvizice celého vzorku.
• Potenciál nasazení v biomedicínském výzkumu, neuropatologii, farmaceutické QA/QC a výzkumu léků.

Budoucí trendy a možnosti využití

Příští vývoj může zahrnovat integraci umělé inteligence pro automatizované výběry ROI, multimodální kombinaci s optickou mikroskopií a rozšíření na hyperspektrální snímkování pro komplexnější charakterizaci biochemických procesů.

Závěr

Nízkoprůtoková konfigurace DESI XS ve spojení s Microscope Mode v HDI Software v1.8 dosahuje prostorového rozlišení až 5 µm bez destrukce vzorku a v přijatelných časových rámcích. Metoda otevírá cestu k detailnímu mapování buněčných struktur a rozšiřuje aplikační potenciál v analytické chemii.

Reference

• Fruttiger M. et al. Defective Oligodendrocyte Development and Severe Hypomyelination in PDGF-A knockout mice. Development. 1999;126(3):457–467.
• Jäkel S. et al. Altered Human Oligodendrocyte Heterogeneity in Multiple Sclerosis. Nature. 2019;566:543–547.