清华大学、普渡大学与东风医院联合研究快速体液脂质检测方法，助力POC生物标记物检测

       2019年2月25日，普渡大学张文鹏博士、清华大学欧阳证、瑕瑜教授和湖北医药学院附属东风医院陈琴华教授合作研究新型的直接微采样质谱分析技术，在Angewandte Chemie International Edition（《德国应用化学》）杂志上发表了一篇题为“Polymer Coating Transfer Enrichment for Direct Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biofluid Samples”的文章[1]。此方法利用聚合涂层转移富集法，对少量体液样品中脂质进行快速质谱分析和定量；通过与光化学衍生化方法联用，该方法还可以快速测定脂质结构的C=C位置，并可进行潜在的POC生物标记物分析。

       脂质是细胞膜的基本组成部分，是细胞能量的来源，也是炎症和代谢等细胞信号传导过程的重要介质。体液中的脂质含有丰富的代谢信息，脂质组的改变与癌症、心血管疾病和阿尔茨海默病等疾病的发展密切相关，它可以反映某些疾病的状态，可作为生物标记物。虽然已有的原位电离方法如纸喷雾法等已被用于体液分析，但由于解吸困难和电离效率低，所以并没有被应用到体液的脂质分析中。清华大学欧阳证、瑕瑜教授与普渡大学长期合作，致力于小型质谱系统、原位采样电离及脂质分析方法的开发。针对体液脂质分析的问题，该团队使用共价键合修饰、快速原位聚合的方法制备了一种新型的聚合物涂覆电喷雾毛细管，提出了一种新的直接微采样技术：聚合涂覆转移富集（PCTE）。该方法不仅可以快速(1min)、灵敏、定量地进行脂质质谱分析，还能对少量生物体液脂质C=C位置异构体进行鉴定。该方法在临床检测等领域中具有极大的应用前景。

        原位电离技术已成为质谱行业技术发展的重点方向，该类技术具有在样品分析前无需预处理、分析速度快、成本低、操作简单等特点，近十年内不断涌现出新技术及应用进展。首批被质谱行业广泛关注的原位电离技术包括2004年起普渡大学Cooks团队研发的解吸电喷雾电离（DESI）[2]，以及后续的直接分析电离源（DART）[3]、电喷雾辅助激光解吸附电离（ELDI）[4]、低温等离子体（LTP）[5]及萃取电喷雾电离源[6]等。凭借DESI独特的表面分析功能， Prosolia 公司在2008年推出第一台 DESI 原位分子成像仪，应用于器官组织等切片样品中关键物质的快速分析中。2018年7月23日，沃特世公司收购Prosolia的DESI产品，并进一步将其应用于疾病诊断及创新疗法中。

        2010年，欧阳证教授与Cooks教授合作，在普渡大学开发了适用于定量分析及试剂盒设计的纸喷雾离子化（Paper Spray）[7]和纸基毛细管喷雾（Paper Capillary Spray）技术[8]，后者用于清谱科技小质谱系统所用的试剂盒产品设计。2014年，欧阳证团队进一步发开了用于分析体液中代谢物及药物的液栓流微萃取技术（Slug-flow Microextraction, SFME）[9]，利用液-液微萃取方法进一步提高萃取效率，提升原位电离方式的灵敏度；本文报道的方法在SFME技术基础上，引入功能表面涂层，有效提升了对血液中脂质的直接萃取；结合高效率内标引入方法和光化学衍生化，在实现快速、灵敏和定量的脂质质谱分析的同时，能够C=C位置异构体进行快速、准确鉴定。

可通过以下链接查看全文：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201900011

【参考文献】

[1] W. Zhang, S. Chiang, Z. Li, Q.Chen, Y. Xia, Z. Ouyang. Polymer Coating Transfer Enrichment for Direct MassSpectrometry Analysis of Lipids in Biofluid Samples. Angew. Chem. Int. Ed. 2019,doi:10.1002/anie.201900011.

[2] Z. Takáts, J.M. Wiseman, B.Gologan, R.G. Cooks. Mass Spectrometry Sampling Under Ambient Conditions withDesorption Electrospray Ionization. Science2004, 306, 471-473.

[3] R.B. Cody, J.A. Laramée, H.D.Durst. Versatile New Ion Source for the Analysis of Materials in Open Air underAmbient Conditions. Anal. Chem. 2005, 77, 2297-2302.

[4] J. Shiea, M.-Z. Huang, H.-J.Hsu, C.-Y. Lee, C.-H. Yuan, I. Beech, J. Sunner. Electrospray-assisted laserdesorption/ionization mass spectrometry for direct ambient analysis of solids. Rapid Commun. Mass. Sp 2005, 19, 3701-3704.

[5] J.D. Harper, N.A. Charipar,C.C. Mulligan, X. Zhang, R.G. Cooks, Z. Ouyang. Low-Temperature Plasma Probefor Ambient Desorption Ionization. Anal.Chem. 2008, 80, 9097-9104.

[6] H. Chen, A. Wortmann, W. Zhang,R. Zenobi. Rapid In Vivo Fingerprinting of Nonvolatile Compounds in Breath byExtractive Electrospray Ionization Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometry.Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 580-583.

[7] H. Wang, J. Liu, R.G. Cooks, Z.Ouyang. Paper spray for direct analysis of complex mixtures using massspectrometry. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 122, 889-892.

[8] Y. Ren, S. Chiang, W. Zhang, X.Wang, Z. Lin, Z. Ouyang. Paper-capillary spray for direct mass spectrometry analysisof biofluid samples. Anal. Bioanal. Chem.2016, 408, 1385-1390.

[9] Y. Ren, M.N. McLuckey, J. Liu,Z. Ouyang. Direct Mass Spectrometry Analysis of Biofluid Samples UsingSlug‐Flow Microextraction Nano‐Electrospray Ionization. Angew. Chem. Int. Ed. 2014,53, 14124-14127.