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目前，中藥藥效物質(zhì)研究有了諸多成果，建立了中藥材化學(xué)成分與有效成分的聯(lián)系，隨著分子成像技術(shù)的發(fā)展，如質(zhì)譜成像技術(shù)在中藥研究領(lǐng)域的熱度持續(xù)升高，早期主要應(yīng)用于藥材活性或指標(biāo)成分鑒定和空間分布研究。通過研究藥材化學(xué)成分組織分布規(guī)律，可能對化學(xué)成分-組織分布-質(zhì)量研究有一定幫助，島津技術(shù)團(tuán)隊(duì)對相關(guān)文獻(xiàn)做了匯總，供行業(yè)參考。

質(zhì)譜成像原理示意圖

iMScope

利用質(zhì)譜成像技術(shù)揭示三葉青塊根的主要活性成分的空間分布【1】

三葉青是特有珍稀名貴藥材，富含黃酮類、酚酸類、多糖類等多種活性物質(zhì)，常用來治療小兒發(fā)高燒、肺炎、喉嚨痛等，同時也表現(xiàn)出潛在的抗腫瘤作用。了解活性成分的空間分布對于研究化合物的生物合成機(jī)制，藥材質(zhì)量評價，輔助新藥研究均有非常重要的意義，本研究對黃酮類和酚酸類活性成分的分布及生物合成機(jī)制做了相關(guān)工作。

采用成像質(zhì)譜顯微鏡iMScope QT同時對三葉青塊根中19種黃酮類和4種酚酸類活性成分進(jìn)行了原位可視化分析。多數(shù)黃酮類化合物在維管柱→皮層→表皮含量依次升高，少數(shù)呈現(xiàn)不同的分布趨勢，且黃酮類化合物含量從維管柱的外部到內(nèi)部逐漸降低。酚酸類化合物在表皮含量最高，除表皮外，水楊酸在皮層具有較高含量，而其它三種化合物在維管柱中含量相對較高。

iMScope

紫花前胡香豆素類化合物組織分布研究【2】

本研究首次采用基質(zhì)輔助激光解吸質(zhì)譜（MALDI-TOF-MSI）和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法可視化研究了紫花前胡代謝產(chǎn)物香豆素類的空間分布和抗炎機(jī)制，確定了其組織定位和作用機(jī)制。MALDI-TOF-MSI共鑒定出27種香豆素類物質(zhì)，主要集中在根的皮層、周皮和韌皮部。

紫花前胡中部分代表性香豆素的質(zhì)譜圖像

iMScope QT

當(dāng)歸不同藥用部位半揮發(fā)性成分空間分布的質(zhì)譜成像分析【3】

醫(yī)家在明清時期就已將當(dāng)歸明確分為全歸（整根）、歸頭（根頭）、歸身（主根）、歸尾（支根）等規(guī)格，進(jìn)行分部入藥，全歸補(bǔ)血活血，歸頭止血，歸身補(bǔ)血，歸尾破血祛瘀，藥效差異的化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)與藥性緊密相關(guān)。

收獲期當(dāng)歸的歸頭、歸身、歸尾及根皮部位在正離子模式下進(jìn)行MALDI-TOF MS質(zhì)譜成像分析，分別解析出55、49、50、30 種化合物。檢測出的化合物多為烯烴類、酯類等揮發(fā)油類化合物及少數(shù)有機(jī)酸類和糖類。不同藥用部位存在差異性化合物，僅在歸頭中發(fā)現(xiàn)的化合物有：香芹酚、Z-亞丁基苯酞、角鯊烯，正庚烷、戊基苯；歸身有：1,2-二乙苯2，9-二甲基癸烷硬脂酸、正十四烷、E-7-十四醇；歸尾：亞麻酸甲酯、棕櫚酸、愈創(chuàng)醇/藍(lán)桉醇/(-)-異長葉醇/百秋里醇、壬-環(huán)丙烷；根皮：6- 羥甲基 -2，3-二甲基甲醇。揮發(fā)油、有機(jī)酸和糖類在不同藥用部位中的分布存在差異，并與不同藥用部位功效差異表現(xiàn)出高度關(guān)聯(lián)性，可為當(dāng)歸不同藥用部位化合物功效差異的原因提供理論基礎(chǔ)。

iMScope

MALDI-TOF-MSI法研究白芷根中香豆素的空間分布【4】

白芷中香豆素類被認(rèn)為是具有多種藥理作用的代表性成分?；诨|(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MSI）技術(shù)，建立白芷主根和側(cè)根中香豆素的空間分布分析方法。同時，實(shí)現(xiàn)了白芷根中香豆素的空間可視化。

MALDI-TOF-MSI共在主根中檢測到37種香豆素，在側(cè)根中檢測到36種香豆素。結(jié)果表明：香豆素在主根中的含量高于側(cè)根。白芷主根的香豆素主要集中在周皮、皮層和韌皮部，側(cè)根的香豆素主要集中在韌皮部。

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顯微和質(zhì)譜成像揭示干姜黃根中姜黃類化合物的分布【5】

植物中含有許多次生代謝物，有時它們被用作香料和草藥。然而，代謝物的三維分布通常是未知的。在本研究中，我們對姜黃主要成分姜黃素的空間分布進(jìn)行了研究。由于干姜黃樣品很難用現(xiàn)有的顯微切片技術(shù)進(jìn)行切片，本文提出了一種新的切片方法，分析了姜黃中姜黃素在不同切片方向上的二維分布。

姜黃素在軸向和徑向的分布

軸向切片上姜黃素顆粒的特征排列分布

通過觀察軸向和徑向切片，我們發(fā)現(xiàn)姜黃具有非常規(guī)則的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而姜黃素就被封閉在管狀結(jié)構(gòu)中。本研究首次對干燥且硬度大的樣品進(jìn)行MSI 分析，這表明對諸多類似的樣品進(jìn)行可視化分析并獲取次生代謝物分布信息是十分可行的。當(dāng)獲得某一類活性成分的空間分布信息時，可以獲得含有更高濃度目標(biāo)活性成分的產(chǎn)物。這類信息不僅可以應(yīng)用于直接由原料制作粉碎產(chǎn)品的情況，還可以應(yīng)用于提取特定活性成分的前處理過程。

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基于成像質(zhì)譜顯微鏡對人參中人參皂苷類物質(zhì)的空間分布評價

 通過iMScope前端搭載的高分辨光學(xué)顯微鏡拍攝的光學(xué)圖像和相應(yīng)的多點(diǎn)質(zhì)譜圖像的重疊，我們可以直觀地觀察到人參皂苷Rb1，Rb2和Rg1都主要分布在人參的韌皮層及其表皮，且Rb1和Rb2的豐度相比Rg1高。其中，加鉀峰豐度比較高，推測可能人參中鉀離子的含量比較大。通過串聯(lián)質(zhì)譜提供豐富的碎片信息，進(jìn)一步確認(rèn)人參皂苷類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。本研究成功建立了不需要染色和標(biāo)記，直接評價人參皂苷類物質(zhì)在人參組織上原位空間分布的研究方法。為植物類樣品中有效成分的原位分布研究開辟了新的途徑。

以上內(nèi)容是對研究文獻(xiàn)的概述，如需了解詳細(xì)內(nèi)容，可根據(jù)以下文獻(xiàn)目錄搜尋全文。

參考文獻(xiàn)

【1】Lin Y ,Jiang X ,Zhu S , et al.Multi-omics combined with MALDI mass spectroscopy imaging reveals the mechanisms of biosynthesis of characteristic compounds in Tetrastigma hemsleyanum Diels et Gilg[J].Frontiers in Plant Science,2024,141294804-1294804.

【2】Li Z ,Li Q .Study on the Anti-Inflammatory Mechanism of Coumarins in Peucedanum decursivum Based on Spatial Metabolomics Combined with Network Pharmacology[J].Molecules,2024,29(14):3346-3346.

【3】Qian L ,Yuying C ,Hui G , et al.In situ analysis of volatile oil in Angelica sinensis roots by fluorescence imaging combined with mass spectrometry imaging[J].Talanta,2023,255124253-124253.

【4】Hui G ,Qian L .Study on the spatial distribution of coumarins in Angelica dahurica root by MALDI-TOF-MSI.[J].Phytochemical analysis : PCA,2022,34(1):

【5】Shuichi Shimma and Takehito Sagawa. Microscopy and Mass Spectrometry Imaging Reveals the Distributions of Curcumin Species in Dried Turmeric Root.Journal of Agricultural and Food Chemistry 2019 67 (34), 9652-9657

iMScope QT

島津成像質(zhì)譜顯微鏡iMSCope QT

iMScope成像質(zhì)譜顯微鏡是用于質(zhì)譜成像分析的整合型儀器，前端搭載高分辨光學(xué)顯微鏡及大氣壓基質(zhì)輔助激光解吸電離源（Atmospheric Pressure -MALDI，AP-MALDI），后端配置四極桿-飛行時間質(zhì)譜儀（Q-TOF）iMScope既可以對樣品進(jìn)行形態(tài)學(xué)上的細(xì)微觀察，又可以對特定的分子進(jìn)行鑒定以及高分辨的可視化分布分析。

島津成像質(zhì)譜顯微鏡iMSCope QT 的特點(diǎn)

• 5 μｍ高空間分辨率

• 顯微鏡觀察和質(zhì)譜成像分析的融合

• 高速分析，激光器掃描頻率高至 20 kHz，最快成像速度50 像素/秒

• 兼容LC-QTOF系統(tǒng)，一臺儀器同時完成定性、定量及定位分析

• 常壓MALDI，可以分析具有一定揮發(fā)性的樣品，如多環(huán)芳烴和姜黃素

• 配備完整的前處理基質(zhì)涂敷設(shè)備（基質(zhì)升華儀iMLayer 與全自動噴霧儀iMLayer AERO）

• 簡便、專業(yè)的成像分析軟件IMAGEREVEAL MS

撰稿人：豐偉剛

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