We demonstrate the utility of combining silicon nanopost arrays (NAPA) and trapped ion mobility imaging mass spectrometry (TIMS IMS) for high spatial resolution and specificity mapping of neutral lipid classes in tissue. Ionization of neutral lipid species such as triglycerides (TGs), cholestryl esters (CEs), and hexosylceramides (HexCers) from biological tissues has remained a challenge for imaging applications. NAPA, a matrix-free laser desorption ionization substrate, provides enhanced ionization efficiency for the above-mentioned neutral lipid species, providing complementary lipid coverage to matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI). The combination of NAPA and TIMS IMS enables imaging of neutral lipid species at 20 μm spatial resolution while also increasing molecular coverage greater than 2-fold using gas-phase ion mobility separations. This is a significant improvement with respect to sensitivity, specificity, and spatial resolution compared to previously reported imaging studies using NAPA alone. Improved specificity for neutral lipid analysis using TIMS IMS was shown using rat kidney tissue to separate TGs, CEs, HexCers, and phospholipids into distinct ion mobility trendlines. Further, this technology allowed for the separation of isomeric species, including mobility resolved isomers of Cer(d42:2) (m/z 686.585) with distinct spatial localizations measured in rat kidney tissue section.

中文翻译：

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使用硅纳米柱阵列和 TIMS 成像质谱法对中性脂质进行分子绘图。

我们展示了将硅纳米柱阵列 (NAPA) 和俘获离子迁移成像质谱 (TIMS IMS) 结合起来用于组织中中性脂质类别的高空间分辨率和特异性映射的实用性。来自生物组织的中性脂质物质如甘油三酯 (TGs)、胆固醇酯 (CEs) 和己糖神经酰胺 (HexCers) 的电离一直是成像应用的挑战。NAPA 是一种无基质激光解吸电离底物，可为上述中性脂质种类提供增强的电离效率，为基质辅助激光解吸电离 (MALDI) 提供互补的脂质覆盖。NAPA 和 TIMS IMS 的结合能够以 20 μm 的空间分辨率对中性脂质物质进行成像，同时使用气相离子淌度分离将分子覆盖率提高 2 倍以上。与先前报道的仅使用 NAPA 的成像研究相比，这在灵敏度、特异性和空间分辨率方面有了显着改善。使用大鼠肾脏组织将 TG、CE、HexCers 和磷脂分离成不同的离子迁移趋势线，显示了使用 TIMS IMS 进行中性脂质分析的特异性提高。此外，该技术允许分离异构物质，包括在大鼠肾组织切片中测量的具有不同空间定位的 Cer(d42:2) (m/z 686.585) 的迁移分辨异构体。和空间分辨率与先前报道的仅使用 NAPA 的成像研究相比。使用大鼠肾脏组织将 TG、CE、HexCers 和磷脂分离成不同的离子迁移趋势线，显示了使用 TIMS IMS 进行中性脂质分析的特异性提高。此外，该技术允许分离异构物质，包括在大鼠肾组织切片中测量的具有不同空间定位的 Cer(d42:2) (m/z 686.585) 的迁移分辨异构体。和空间分辨率与先前报道的仅使用 NAPA 的成像研究相比。使用大鼠肾脏组织将 TG、CE、HexCers 和磷脂分离成不同的离子迁移趋势线，显示了使用 TIMS IMS 进行中性脂质分析的特异性提高。此外，该技术允许分离异构物质，包括在大鼠肾组织切片中测量的具有不同空间定位的 Cer(d42:2) (m/z 686.585) 的迁移分辨异构体。