内部萃取电喷雾电离质谱技术在组织样品分析中的应用研究

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质谱技术具有灵敏度高、分析速度快、能提供分子结构信息等特点，在生命科学研究领域扮演着重要角色，常用于组织样品分析。传统地，组织样品分析一般需经过研磨、萃取、分离等繁杂的样品预处理过程，导致耗时低效，无法满足大量样品高通量分析的实际需求，且不可避免地使组织样品中的一些活性成分损失。近年来，随着新兴常压质谱技术的发展，使得组织样品可在无需样品预处理的条件下进行实时、非破坏、在线直接质谱分析，大大提高了分析效率。本文着重介绍了一种新型常压质谱技术，内部萃取电喷雾电离质谱（iEESI-MS）技术在植物组织、动物组织和人体组织分析中的应用研究，并简要展望了该技术在植物代谢组学、食品科学、临床医学等领域的发展趋势。　　基于对传统质谱技术在组织样品分析中应用研究的简要概述，本论文的主要研究内容如下：　　1.iEESI-MS技术在植物组织分析中的应用研究。采用iEESI-MS技术对芦笋新鲜茎块和干燥芦笋茎块、不同纳米材料培养绿豆芽的根、茎和子叶组织及不同产地脐橙内表皮组织与果肉组织进行了直接质谱分析。1）对芦笋新鲜茎块和干燥芦笋茎块进行直接分析，结合碰撞诱导解离（CID）实验，鉴定了对药物和自然产品研发具有重要意义的多种代表性营养成分。该结果不仅为食源性植物组织样品的快速分析提供了一种质谱分析新方法，而且对农业的发展具有一定的指导意义。2）对不同纳米材料包括碲化镉量子点（CdTe QDs）、纳米金（Au NPs）和纳米银（Ag NPs）及水培养绿豆芽的根、茎和子叶组织进行直接质谱分析，结果表明纳米材料会对绿豆芽的能量代谢过程（如糖类物质的转化、分解等）产生一定的影响。该工作从分子层面上研究了纳米材料对绿豆芽代谢产生的影响，为探究由纳米材料引起的其它效应如细胞凋亡或坏死等奠定了一定的基础。3）对不同产地脐橙的内果皮组织和果肉组织进行直接iEESI-MS分析，结果表明脐橙果肉组织与内果皮组织中的化学成分既存在相似性，也具有特异性。结合主成分分析（PCA），使不同产地脐橙之间的品质差异直观地表现了出来。这进一步说明iEESI-MS技术可直接获得不同品质脐橙在分子水平上的差异，有望为判断其它果蔬品质的优劣提供参考。　　2.iEESI-MS技术在动物组织分析中的应用。采用iEESI-MS技术对不同肉质品中痕量瘦肉精成分进行了定性、定量分析，并研究了瘦肉精代谢对猪肉品质的影响。1）利用 iEESI-MS技术从分子层面上成功地实现了对不同肉质品（包括猪肉、羊肉、牛肉等）中常见痕量瘦肉精成分的高通量筛查，结果表明iEESI-MS技术可快速检测到不同肉质品中的痕量瘦肉精成分，具有样品耗量低、操作简便、分析速度快等优点，为打击含瘦肉精的劣质肉品及杜绝运动员食源性兴奋剂超标提供了新的科学工具。2）利用iEESI-MS技术和专用精准定量取样装置，对猪肉样品中的6种瘦肉精包括沙丁胺醇、克伦特罗、莱克多巴胺、妥布特罗、特布他林和溴布特罗进行直接定量分析。实验结果表明，6种瘦肉精在0.01-1000μg/kg浓度范围内，具有较好的对数型线性关系；检出限（LOD）为0.002μg/kg，相对标准偏差（RSD）在3.2-11.8%之间。通过国标方法气相-质谱（GC-MS）技术对iEESI-MS结果进行验证，表明两者结果接近度在91-95%之间。该工作进一步将常压质谱技术对待测物进行定量分析的能力从固态样品的表面（以μg/cm2为单位）延伸到整体组织样品内部（以μg/kg为单位）。3）利用iEESI-MS技术分析了含克伦特罗、沙丁胺醇及正常猪肉在营养成分之间的差别，结合相关性分析和PCA，找到了多种与猪肉品质相关的生物标志物分子，发现瘦肉精代谢可能影响了线粒体内膜外存在的调控 L-肉碱与脂肪酸结合的肉碱脂酰转移酶 I的生物活性，使脂肪酸进入线粒体基质的过程受到了影响，从而干扰了脂肪酸合成磷脂酰胆碱的过程。　　3.iEESI-MS技术在人体组织分析中的应用研究。1）采用iEESI-MS技术，利用21种不同组成的CH3OH/H2O为萃取溶剂，对肺癌癌症组织与癌旁组织进行直接质谱分析，结果表明CH3OH:H2O=30:70（v/v）是适合肺癌组织样品内部磷脂类物质萃取的最佳溶剂条件。2）在前期最佳优化实验条件下，对肺癌癌症组织与癌旁组织进行iEESI-MS分析，结果表明iEESI-MS技术可快速识别癌症组织与癌旁组织在分子层次的差异。结合PCA找到了对区分癌症组织与癌旁组织有显著贡献的磷脂类物质等生物标志物分子，为进一步探究磷脂类物质在癌症发病机制中的作用、术中准确判定癌症边界、确保恶性肿瘤完全切除等提供参考依据。

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作者
卢海艳;
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作者单位

东华理工大学;

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授予单位东华理工大学;
学科化学
授予学位硕士
导师姓名陈焕文;
年度 2017
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正文语种 chi
中图分类
关键词
电喷雾萃取电离质谱,组织样品,活性成分,磷脂类物质,生物标志物;

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