[发明专利]进行相关化学制图的系统和方法

说明书

用于样品承载位置的重复分析的方法。样品承载位置可以包括例如组织切片中的与原始切片在空间和时间上相关的取样点。该切片可以整体地或部分地是诸如例如人体器官之类的完整物品或完整物品的一部分。该方法通过提供对目标的完整得多的表征来改进诸如质谱分析之类的分析过程。该方法还允许进行样品的分离和试样的化学/物理改变以增强化学分析。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月1日提交的美国临时专利申请No.62/800,233的优先权和权益，该美国临时专利申请No.62/800,233的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及化学制图(mapping)系统和方法。

背景技术

具有质谱法检测作为一种成像模式的多模态物理/化学成像或制图平台的使用是在生物、材料和其它科学和研究领域中的迅速加速的应用空间(Porta Siegel T等人，(2018)，Mol Imaging Biol,20(6):888-901；以及Sans M等人，(2017)，Curr Opin ChemBiol,42:138-46)和Eberlin LS等人，(2011)，1811(11):946-60。

基于质谱法的化学成像(MSI)是用于可视化元素和分子的空间分布的技术。基于质谱法的化学成像目前涉及材料位置的空间解析取样(即，使物质游离成气相)、从表面游离出的分子物质的交织或随后的气相电离过程以及对这些电离的物质的质量分析。因此，质谱法成像涉及三个主要步骤-取样、电离和质量分析。每一步使用的方法的选择决定了所获得的化学信息的类型和程度。来自从空间配准位置(即，像素或体素)取样的材料的质谱被顺序地获取，直到材料的所期望部分被扫描。使用质谱数据进行跨逐个样品像素(体素)的化学分布的制图。由于取样过程的破坏性性质以及电离和质量分析的串联连接性质，每个空间位置即像素(面积位置)或体素(体积位置)的化学成分只能被检验一次。由于用目前的方法对来自每个位置的材料进行分析的时间极短(＜＜1s)，可进行的不同质谱测量的数量是极其有限的，因此，可经由质谱法在每个像素处收集到的化学信息的深度是极其有限的。

基于质谱法的化学成像领域目前占主导的是二次离子质谱法(SIMS)、基质辅助激光解吸电离(MALDI)、激光烧蚀电喷雾电离(LAESI)和基于解吸电喷雾电离(DESI)(PortaSiegel T等人，(2018)，Mol imaging Biol，20(6):888-901)的表面取样/电离系统，参见图1。也出现了多模态成像的趋势。这些系统的目的是将被调查样品的其它化学或物理图像与其质谱数据一起结合。还理解，结合离子迁移率分离的质谱法可以被用于增强来自复杂样品的质谱导出的化学信息。另外，与基于真空的取样/电离相比，用于取样/电离的环境电离技术越来越被认为是有益的，这是由于在多个质谱法平台上使用这些技术的能力、与基于真空的技术相比制备样品容易以及将这些技术用于其它成像方法的选择权。在质谱仪真空室外的大气压下操作为任何设想到的系统提供了在物理安排上的更大的灵活性。

在推进这些结合质谱法的多模态成像系统方面，存在多种限制和期望的需求。一些更重要的期望的需求包括但不限于：图像共配准以及在一个平台上进行所有成像的能力；目前受制备“标准品”的困难制约的绝对定量；以及，克服限制了广泛基础的的分析物检测/识别/定量的对各像素/体素的时间短的、一次性的分析(通常1s)。

目前基于质谱法的多模态化学成像方法的目的是提供来自样品的更广泛的化学信息，但由于样品分析的破坏性性质和执行质谱法分析的受限的时间，这些方法存在问题。本领域需要改进基于质谱法的化学成像的灵敏度，以从质谱中检测低丰度分子、定量和分子识别。

发明内容

在一些实施例中，提供克服了“一次性”分析限制和重新询问的方法和系统。与目前的程序相比，各种工作流程提供了前所未有的“深潜(deep dive)”化学分析，包括在空间配准格式下。通过设计使用极低样品量的分析过程，更多的样品可用于进一步的分析和重新询问。