空间代谢组在解吸电喷雾电离质谱成像（DESI-MSI）技术上进一步升级，形成了空气动力辅助离子化解吸电喷雾电离质谱成像（AFAI-MSI）技术。利用空气流与传输管对带电液滴进行远距离传输，传输管中的带电液滴在高速气流和电压的作用下进一步脱溶剂、富集、离子化，继而提高检测灵敏度，同时扩展了待测样品的空间和操作灵活性，不仅适用于单一组织样本，也适合于大体积样品的远距离离子采集和成像分析。

图 | AFADESI-MSI空间代谢组技术原理图

技术流程

1）在电喷雾毛细管喷嘴上施加一定高电压，喷雾溶剂从雾化器的内套管中流出，由外套管中喷出的高压氮气迅速将喷雾溶剂雾化形成带电喷雾液滴；

2）喷出的高速带电液滴轰击待测样品表面，在溶剂萃取作用下样品同时被解吸与电离；

3）含有被测样品的带电液滴迅速发生去溶剂化作用，从质谱分析器的采集锥孔进入分析器并被检测；

4）样品固定在承载平台，连续或脉冲移动承载平台对样品进行二维扫描；

5）同时质谱仪记录质谱信号强度获得样品表面的分子及其含量；

6）这些信息通过质谱图像分析软件转换后，即可获得选择离子或离子群的二维空间强度分布图。

技术特点

1）高灵敏度：灵敏度可达pg级别

含量为pg级的硫苷脂类代谢物在大鼠脑的成像图

2）宽动态范围：数量级10³

甘油磷脂酰胆碱在大鼠肾组织不同区域呈3个数量级梯度差异

3）高覆盖度：涵盖多种类型小分子代谢物

胆碱类、多胺类、氨基酸类、肉碱类、核苷类、核苷酸类、有机酸类、碳水化合物类、胆固醇类、胆酸类、脂质类等多种类代谢物。

4) 高特异性

高分辨分析器+强分辨力软件

实现m/z 相近代谢物的准确识别

Δm/z =0.001

大鼠肾脏中m/z相近代谢物的空间成像

5)高异质性

实现组织结构和功能

代谢物的识别与特征分布

人食管癌组织中代谢物的高异质性空间分布

优势

技术流程

应用领域

医学领域：

1）疾病分子机制，如阿尔茨海默症、抑郁、脑缺血、糖尿病、心血管疾病等；

2）生殖发育学，如胚胎、器官发育过程中代谢调控和代谢表型等；

3）肿瘤代谢与肿瘤免疫，如肿瘤代谢微环境与肿瘤免疫逃逸等；

4）肿瘤分子病理诊断、分子分期/分型、生物标志物筛选等；

5）肿瘤耐药与精准用药研究等；

6）环境毒理学，如环境污染物的体内毒性效应和分子机制等；

7）新药药理和毒理，如药物的空间分布和体内效应和分子机制等；

农林牧渔领域：

1）发育学，如种子、胚胎、器官发育过程中的空间代谢调控等；

2）分子机制，如盐胁迫、病毒/真菌侵染、光合作用等机制研究；

3）基因调控机制，如转基因、基因沉默、基因敲除后代谢物变化的机制研究，了解基因与代谢物之间的精确关系等

4）植物与环境互作研究，如昆虫选择性侵害植物部位、土壤与根部互作研究等；

5）植物药用成分定位。

3）送样流程

干冰寄送时，将样本盒埋没于干冰中，保证其上下都有干冰覆盖；

干冰的量根据每天4公斤来计算，使用厚实（2cm以上厚度）的泡沫箱寄送。

4）送样注意事项

在允许的条件下，建议多准备一份样品作为备用；

样本质量是影响实验结果的最关键因素，因此在采集、制备、贮存、运输过程中应尽可能地做到迅速，**限度的缩短样本从采集到实验的时间。