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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，早期主要應用于藥材活性或指標成分鑒定和空間分布研究。通過研究藥材化學成分組織分布規(guī)律，可能對化學成分-組織分布-質(zhì)量研究有一定幫助，島津技術(shù)團隊對相關(guān)文獻做了匯總，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)絡藥理學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制，確定了其組織定位和作用機制。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，進行分部入藥，全歸補血活血，歸頭止血，歸身補血，歸尾破血祛瘀，藥效差異的化學物質(zhì)基礎與藥性緊密相關(guān)。

收獲期當歸的歸頭、歸身、歸尾及根皮部位在正離子模式下進行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，可為當歸不同藥用部位化合物功效差異的原因提供理論基礎。

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行MSI 分析，這表明對諸多類似的樣品進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活性成分的產(chǎn)物。這類信息不僅可以應用于直接由原料制作粉碎產(chǎn)品的情況，還可以應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顯微鏡拍攝的光學圖像和相應的多點質(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，進一步確認人參皂苷類物質(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)容是對研究文獻的概述，如需了解詳細內(nèi)容，可根據(jù)以下文獻目錄搜尋全文。

參考文獻

【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既可以對樣品進行形態(tài)學上的細微觀察，又可以對特定的分子進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

• 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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