การถ่ายภาพมวลของสตรอเบอร์รี่โดยใช้ JMS-S3000 “SpiralTOF™-plus3.0” และแผ่นถ่ายโอน Poropare™

เทคโนโลยีการตรวจวัดมวลสาร (MSI) ที่ใช้การดูดซับ/การแตกตัวด้วยเลเซอร์ด้วยความช่วยเหลือของเมทริกซ์ (MALDI) ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธี MALDI ซึ่งเป็นวิธีการแตกตัวด้วยไอออนแบบอ่อน สามารถทำให้มองเห็นตำแหน่งของโมเลกุลต่างๆ ได้ ในเวิร์กโฟลว์ทั่วไปของ MALDI-MSI จะมีการเตรียมส่วนเนื้อเยื่อที่มีความหนา 5-10 μm และวางบนสไลด์แก้ว ITO ที่มีสภาพเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า จากนั้นจึงนำเมทริกซ์ไปใช้กับชิ้นเนื้ออย่างสม่ำเสมอ และทำการวัด MALDI-MSI ความท้าทายอย่างหนึ่งของ MALDI-MSI ก็คือ การเตรียมชิ้นเนื้อ เช่น การวัดพื้นผิวของพืชและตัวอย่างพลาสติกนั้นทำได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผลไม้และพืชมีน้ำอยู่มาก ทำให้การเตรียมส่วนเนื้อเยื่อแช่แข็งเป็นเรื่องท้าทาย สำหรับตัวอย่างดังกล่าว วิธีแก้ปัญหาอย่างหนึ่งคือการถ่ายโอนสารประกอบอินทรีย์บนพื้นผิวตัวอย่างไปยังแผ่นที่ผ่านการประมวลผลเป็นพิเศษและวัดค่าดังกล่าว รายงานนี้ใช้แผ่นถ่ายโอน Poropare™ (Hamamatsu Photonics) แบบใหม่ที่มีความทนทานสูงในการถ่ายโอนสารประกอบในสตรอเบอร์รี่และทำการวัด MSI Poropare™ ผลิตขึ้นโดยการหลอมเม็ดแก้วขนาดหลายสิบไมโครเมตรและเคลือบแพลตตินัมบนเม็ดแก้วเพื่อให้แน่ใจว่ามีสภาพนำไฟฟ้าได้ (รูปที่ 1) เอฟเฟกต์แพลตตินัมนี้ยังทำให้สามารถทำการแยกไอออนด้วยความช่วยเหลือของพื้นผิว (SALDI-MSI) โดยไม่ต้องใช้เมทริกซ์ ในการศึกษานี้ เราได้ตรวจสอบทั้ง SALDI-MSI และ MALDI-MSI นอกจากนี้ MALDI-TOFMS JMS-S3000 "SpiralTOF™-plus 3.0" ที่มีความละเอียดของมวลสูงที่ใช้ในรายงานนี้ใช้ระบบออปติกไอออน SpiralTOF ซึ่งประกอบด้วยเซกเตอร์ไฟฟ้าสี่เซกเตอร์และมีระยะการบินไกลถึง 17 เมตร ทำให้ไม่ไวต่อความไม่เรียบของพื้นผิว Poropare™ ทำให้ได้ความละเอียดสูง นอกจากนี้ การแยกแยะไอออนสลายตัวภายหลังจากแหล่งกำเนิดโดยเซกเตอร์ไฟฟ้ายังช่วยให้สามารถวัดค่าที่มีความไวสูงได้แม้ในบริเวณที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ

รูปที่ 1 แผนผังของ Poropare™

การทดลอง

เตรียมสตรอเบอร์รี่ที่วางจำหน่ายทั่วไปแล้วตัดเป็นสี่ชิ้นด้วยมีด ชิ้นหนึ่งถูกกดทับด้วย Poropare™ เพื่อถ่ายโอนส่วนประกอบที่มีอยู่บนพื้นผิวที่ตัด (รูปที่ 2) นอกจากนี้ พื้นผิวของสตรอเบอร์รี่ลูกเดียวกันจะถูกถ่ายโอนในลักษณะเดียวกัน จากนั้นจึงใช้เครื่องพ่นสีพ่น DHB พ่นลงบนเมทริกซ์ การวัด MSI ดำเนินการในโหมดไอออนบวก SpiralTOF โดยใช้ SpiralTOF™-plus 3000 รุ่น JMS-S3.0 จากนั้นวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับโดยใช้ msMicroImager™ เงื่อนไขการวัดโดยละเอียดอื่นๆ แสดงไว้ในตารางที่ 1

Poropare เป็นเครื่องหมายการค้าของ Hamamatsu Photonics KK

ผลสอบ

รูปที่ 3 แสดงผลลัพธ์ของ SALDI-MSI บนสตรอเบอร์รี่ที่หั่นแล้ว พบส่วนประกอบที่มีรสหวาน เช่น เฮกโซสและซูโครส และส่วนประกอบที่มีรสเปรี้ยว เช่น กรดซิตริก ข้อผิดพลาดของมวลของแต่ละส่วนประกอบน้อยกว่าไม่กี่มิลลิดาลตัน ซึ่งยืนยันความแม่นยำของมวลที่ดี จากนั้นจึงทำการวัด MALDI-MSI โดยใช้ตัวอย่างที่เคลือบด้วย DHB และผลลัพธ์จะแสดงในรูปที่ 4 นอกจากนี้ ยังพบเฮกโซส ซูโครส และกรดซิตริกเป็นส่วนประกอบหลักใน MALDI-MSI ในทางกลับกัน MALDI-MSI สามารถพบ Pelargonidin-3-O-glucoside ซึ่ง SALDI-MSI ไม่สามารถพบ แม้ว่าส่วนประกอบนี้จะเล็กน้อย แต่ก็แยกออกจากส่วนประกอบอื่นที่มีความแตกต่างกันประมาณ 0.1 มิลลิดาลตัน และข้อผิดพลาดของมวลคือ -1.6 มิลลิดาลตัน นี่เป็นผลลัพธ์จากการใช้ประโยชน์จากลักษณะความละเอียดสูงของ SpiralTOF™-plus 3.0 ในการวัดบริเวณที่มีมวลโมเลกุลต่ำ Pelargonidin-3-O-glucoside เป็นรงควัตถุแอนโธไซยานินหลักในสตรอเบอร์รี่ และพบว่ากระจายตัวอยู่ที่ภายนอกของสตรอเบอร์รี่

สรุป

เราใช้ Poropare™ เพื่อศึกษาการวัด MSI ของส่วนประกอบภายในสตรอเบอร์รี่ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วถือเป็นเรื่องท้าทายในการสร้างส่วนเนื้อเยื่อสำหรับการถ่ายภาพมวล แม้ว่าแผ่นถ่ายโอนจะมีโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ไม่เรียบเนื่องมาจากฟังก์ชันการถ่ายโอน แต่พบว่าเมื่อใช้ร่วมกับ SpiralTOF™-plus3.0 ซึ่งมีระยะการบินที่ยาว การถ่ายภาพมวลที่มีความละเอียดสูงและความแม่นยำของมวลจึงเป็นไปได้แม้ในบริเวณที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ

รูป 3 สเปกตรัมมวลเฉลี่ยของผลลัพธ์ของ SALDI-MSI และภาพมวลที่สกัดได้ของเฮกโซส ซูโครส และกรดซิตริก

รูป 4　สเปกตรัมมวลเฉลี่ยของผลลัพธ์ของ MALDI-MSI และภาพมวลที่สกัดของ Pelargonidin-3-O-glucoside

การแก้ปัญหาตามสาขา

อาหาร / พืช

รายการสินค้า ที่เกี่ยวข้อง

JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-FlightMass Spectrometer

JMS-S3000 SpiralTOF™-plus 3.0 คือ MALDI-TOFMS* ที่ใช้ออปติกไอออน SpiralTOF ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ที่ได้รับการอัปเดตเพื่อขยายช่วงมวลของระบบความละเอียดสูงนี้ JMS-S3000 กำหนดมาตรฐานใหม่ในประสิทธิภาพของ MALDI-TOFMS และมอบโซลูชันการวิเคราะห์ที่ล้ำสมัยสำหรับการวิจัยในวงกว้าง เช่น โพลีเมอร์สังเคราะห์เชิงฟังก์ชัน วัสดุศาสตร์ และชีวโมเลกุล

หมวดหมู่สินค้า

มัลดี้ไทม์ออฟไฟลท์ แมสสเปกโตรมิเตอร์ (MALDI-TOF MS)