Small Methods:纳米基质辅助激光解吸质谱技术——从基质材料设计到生物医药应用

纳米基质辅助激光解吸质谱技术(LDI-MS)是以无机纳米粒子或纳米结构表面作为激光解吸质谱的基质,辅助待测物特别是小分子化合物的解吸和离子化的一项技术。对比起传统的基质辅助激光解吸质谱技术(MALDI-MS),该技术在小分子端背景干扰小,且具有灵敏度高、耐盐性好、操作简便和检测通量高等优势,已被广泛应用于生命科学、精准医疗、环境监测等诸多领域。近十年来,该技术在生物医药,临床诊疗方面发展尤为迅速,在临床质谱技术中扮演重要角色。

北京大学马雯团队和计量院李先江团队系统介绍了LDI-MS中纳米基质如金属基、碳基和硅基纳米结构,量子点、金属有机框架和共价有机框架材料等的制备方法及其性质。此外,综述了该项技术在小分子、生物大分子、质谱成像相关生物医药方面的最新应用进展。最后,对该技术未来的发展进行了展望,以期更好地促进其在临床医学中的实际应用。

图1 纳米基质辅助的激光解吸质谱技术及其生物医药应用

作者们首先综述了各类纳米基质的合成方法和优缺点,合成方法包括层层自组装、喷涂式合成、原位生长、激光刻蚀、框架材料后修饰等。之后总结了该技术在生物医药方面的最新应用进展,主要包括代谢物分析、药物监测、细菌鉴定、疾病诊断和治疗评价等。此外,本文还详细探讨了影响纳米基质促进待测物解吸/离子化效率的关键参数。最后,文章对纳米基质辅助LDI-MS技术未来的发展进行了展望,例如应继续开发简单、通用和低成本的合成方法以推进基质的商品化;开发集原位取样、萃取和检测功能为一体的多合一纳米器件有望实现自动化和高通量的分析;应加大对基质促进解吸/离子化机理的探索,这将为基质材料的设计和选择指明方向,从而促进该技术真正走向临床。

论文信息:

Nanostructured Substrates as Matrices for Surface Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry: A Progress Report from Material Research to Biomedical Applications

Wen Ma*, Jun Li, Xianjiang Li*, Yu Bai, Huwei Liu

Small Methods

DOI: 10.1002/smtd.202100762

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202100762