CN107429214A - 用于通过质量细胞计数法分析的结构化生物样品 - Google Patents

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Abstract

公开了用于将生物样品递送到质量细胞计数器的ICP源的装置和方法。在载体上的多个离散位点上布置生物材料。多个离散位点配置为保留生物材料并且在应用能量后释放生物材料。将载体置于接近气体导管，并且在从离散位点释放后，生物材料在气流中被夹带，所述气流将生物材料的离散部分递送通过导管到ICP源，以通过质量细胞计数法分析。装置和方法可以对质量细胞计数器提供生物材料的离散部分的连续流。

Description

用于通过质量细胞计数法分析的结构化生物样品
对相关申请的交叉引用
本申请要求2015年1月28日提交的美国临时专利申请62/108,911和2014年12月31日提交的美国临时专利申请62/098,890的优先权和权益，其内容全部并入本文。
发明领域
本公开涉及用于将生物样品引入质量细胞计数器的装置和方法。
发明背景
质量细胞计数法(mass cytometry)是一种新开发用于生物样品研究的技术。该技术最初开发用于研究细胞群体，其中含有各种生物细胞的感兴趣的样品用附着于元素标签的亲和探针如抗体“染色”。附着到每个细胞的给定类型的亲和力探针的量可用于表征每个单独的细胞。每种类型的亲和力探针的量与相关元素标签(elemental tag)的数量直接相关。可以通过使细胞通过质量细胞计数器的电感偶联等离子体(inductively coupledplasma，ICP)离子源测量元素标签化材料(elemental tagging material)的量。最近已经将用具有元素标签的亲和力探针“染色”生物材料的技术扩展到生物组织的成像领域。在成像质量细胞计数法中，用亲和探针/分子标签“染色”感兴趣的组织，并且激光烧蚀可用于从组织上的离散位置(像素)提取元素标签。成像质谱术遵循类似的方法，只是它依赖于对样品中天然存在的原子的检测，而不是元素标签中的标记原子。
质量细胞计数法的限制是将生物样品如细胞引入质量细胞计数器的效率。商业质量细胞计数器的细胞引入效率为约30％。这意味着样品中超过三分之二的生物细胞在可以通过质量细胞计数器记录它们之前丧失。
基于激光烧蚀的成像质量细胞计数法和基于激光烧蚀的成像质谱术的另一个限制是低像素记录速率。像素记录速率受限于激光烧蚀池(laser ablation cell)和连接气体导管(connecting gas conduit)的冲洗时间(washout time)。即使最快的激光烧蚀池具有30ms级的冲洗时间。这比质量细胞计数器或质谱仪的内在记录能力慢得多。在典型的质量细胞计数器中，细胞通量可以高达1000个细胞/秒；然而，激光烧蚀羽流(laser ablationplume)在它行进穿过激光烧蚀装置时的扩散(即冲洗时间)将像素速率限于每秒约30个像素。此外，在激光烧蚀的过程中，物质的每个像素蒸发并转化成气溶胶。然后，经由气体导管将气溶胶羽流转运到ICP源。此方法的问题之一是气溶胶羽流的级份可以污染组织样品的相邻区域，例如相邻像素。在通过将激光烧蚀室连接到ICP离子源的气体导管的转运过程中，气溶胶羽流的一些级份也可以丧失。此外，在转运到ICP源期间气溶胶羽流的气体动态扩散进一步限制了冲洗时间。因此，鉴于这些限制，期望避免远程烧蚀方法和生物样品的气溶胶羽流形成，从而改善成像质量细胞计数法和成像质谱术的通量。
发明概述
电离源(例如ICP源)能够蒸发、解离和电离直接引入所述源中的生物材料，并根据质量细胞计数器的标准功能(或通过质谱仪检测自然存在于样品中的原子，若样品是未标记的话)对标签化组分提供完整的元素响应。换言之，质量细胞计数器的电离源(例如ICP源)完全能够询问和电离表示组织的个别区域或像素的生物材料。通过创建表示在合适气流中夹带的组织的离散区域或单个细胞的个别像素流，可以通过质量细胞计数器或质谱仪分析每个像素。与涉及将气溶胶羽流引入质量细胞计数器或质谱仪的电离源(例如ICP源)的方法相比，该方法具有若干优点。
提供了有助于将生物材料直接引入质量细胞计数器的电离源(例如ICP源)的装置和方法。公开了利用预先结构化的可寻址的生物样品的装置和方法，其能够将离散的材料像素引入气体流中并随后引入质量细胞计数器或质谱仪的电离源，例如ICP源。
在第一个方面，提供了载体，其包含：表面；所述表面上布置的多个离散位点，其中，所述多个离散位点中每个配置为保留生物样品；并且所述多个离散位点中每个配置为在应用能量脉冲后释放所述生物样品。在一些实施方案中，载体可以包含配置为被激光靶向的牺牲层(sacrificial layer)。牺牲层当被激光烧蚀时可以将牺牲层上布置的生物材料喷射到气流中。在一些实施方案中，可以在牺牲层和生物材料之间提供垫层。垫层可以配置为保护生物材料免于牺牲层的烧蚀。
在第二个方面，提供了用于将生物样品引入质量细胞计数器或质谱仪的电离源(例如ICP源)中的系统，其包含：由本公开提供的载体；包含入口和出口的导管，其中，将所述入口布置为接近所述载体的所述表面；并且将所述出口布置为接近电离源(例如ICP源)；气流，其配置为夹带从离散位点释放的生物样品并且通过所述导管将释放的生物样品引导到所述电离源(例如ICP源)。
在第三个方面，提供了制备结构化生物样品的方法，其包括：提供由本公开提供的载体；在所述载体的所述表面上流过包含多个离散生物材料的溶液以使所述生物材料由所述多个离散位点保留；除去过量的溶液以提供结构化的生物样品，其包含所述多个离散位点上保留的生物材料。
在第四个方面，提供了制备结构化生物样品的方法，其包含：提供由本公开提供的载体，其中，所述表面包含配置为切割生物样品的地形特征；并且在所述多个离散位点之间布置所述地形特征；并且将生物样品应用到所述载体的所述表面上以使地形特征对所述生物样品切割并且切片，并且使生物材料的切片由所述多个离散位点保留以提供结构化生物样品。
在第五个方面，提供了制备结构化生物样品的方法，其包含：提供由本公开提供的载体，将生物样品应用到所述载体的所述表面；并且对所述生物样品切片来除去所述多个离散位点之间的所述生物样品的部分，以提供结构化生物样品。
在第六个方面，提供了将生物样品递送到ICP喷灯(torch)中的方法，其包括：提供由本公开提供的载体，其中所述多个离散位点包含生物样品；将所述多个离散位点之一置于接近导管的入口，其中所述导管包含布置为接近质量细胞计数器或质谱仪的电离源(例如电离源，例如ICP源)的出口；在所述离散位点上并且经由所述导管提供气流；从所述离散位点释放所述生物样品；使释放的生物样品被所述气流夹带，其中所述气流将所述生物样品递送到质量细胞计数器或质谱仪的电离源(例如ICP源)；并且将所述多个离散位点的第二个置于接近所述导管的所述入口。
在一些方面，可以提供将生物样品递送到质量细胞计数法系统中的方法。所述方法可以包括：将第一激光点聚焦到支持所述生物样品的膜上以加热所述膜。所述膜的加热可以在不使所述生物样品完全蒸发的情况下将所述生物样品提升到气相。所述气相配置为将所述生物样品递送到所述质量细胞计数法系统。
膜可以与基底偶联。膜可以是基底上离散间隔的分开位点处的膜的多个分开部分。膜的多个分开部分可以限定多个细胞捕捉位点。细胞捕捉位点可以配置为仅捕捉单细胞。膜的多个分开部分之间的缺口表面可以修饰为排斥所述生物样品。
任选地，可以将所述第一激光点聚焦到支持所述生物样品的膜上以烧蚀所述膜。可以在所述生物样品和所述膜之间布置垫层。所述垫层可以配置为吸收来自所述膜烧蚀的能量以限制所述膜烧蚀对所述生物样品的损害。所述垫层的表面可以修饰为优先捕捉靶生物样品。
在一些实施方案中，方法可以包括将切割激光点聚焦到所述膜上以在所述生物样品周围切割，从而从大块的膜分离支持所述生物样品的膜的部分。切割激光点可以来自第一激光，并且所述第一激光点可以来自与所述第一激光不同的第二激光。
在本公开的一些方面，可以提供将生物样品递送到质量细胞计数法系统中的方法，所述方法可以包括：将激光点聚焦到支持所述生物样品的膜上以在所述生物样品附近的位置处烧蚀所述膜。在所述生物样品附近的位置处烧蚀所述膜可以在不使所述生物样品完全蒸发的情况下将所述生物样品提升到气相。所述气相可以配置为将所述生物样品递送到所述质量细胞计数法系统。在一些实施方案中，可以在距离生物样品的不超过(no morethan)5微米的位置处烧蚀膜。
附图简述
下面描述的附图仅用于例示的目的，并不意图限制本公开的范围。
图1显示了根据某些实施方案的用预结构化的样品运行的质量细胞计数器仪器配置的通用描述的示意图。
图2显示了样品载体上的图案化捕捉位点的实例。
图3显示了根据某些实施方案的液体界面和样品载体，其中在样品载体上具有图案化捕捉位点用于将离散的生物样品引入气流中。
图4显示了根据某些实施方案的用于成像应用和相关载体的结构化组织样品的实例。
图5显示了根据某些实施方案的用于成像应用的在分部(subsection)之间具有缺口的预结构化组织样品和相关的载体的实例。
图6显示了根据某些实施方案的配置用于激光解吸的结构化生物样品和相关载体。选择光的性质使得载体实际上是透明的，而捕捉位点处的解吸膜吸收光并引起样品部分的发射(launching)。
图7显示了根据某些实施方案的配置用于激光解吸的结构化生物样品和相关的载体。选择激光的特性，使得光可以以最小损伤穿过样品部分，但是在捕捉位点引起热沉积(例如通过解吸膜的爆炸)。
图8A至图8D显示了烧蚀和解吸以分析生物样品上感兴趣的位置。
现在详细参考设备、装置和方法的某些实施方案。所公开的实施方案不旨在限制权利要求书。相反，权利要求书旨在涵盖所有替代方案、修改和等同方案。
发明详述
结构化生物材料用于将生物材料的离散样品或像素引入质量细胞计数器或质谱仪的电离源，例如ICP源。结构化生物材料是指排列在载体上的离散的可寻址位点中的材料，诸如个别的细胞、组织部分或其它生物材料的聚集。可以从载体中释放结构化生物材料，并且将每个离散材料像素序贯引入质量细胞计数器(mass cytometer)或质谱仪进行分析。与如常规质量细胞计数法或质谱术中的生物样品的随机引入形成对比，序贯引入离散材料像素的优点包括更高的样品处理速率和消除由多个实体的同时到达引起的多聚体，如二聚体，三聚体等。通过消除多聚体，也可以简化数据的处理和分析。
“像素(pixel)”是指在某个时间瞬间引入质量细胞计数器或质谱仪的电离源(例如ICP源)中的材料样品的部分。在某些实施方案中，像素表示细胞或细胞组，并且在某些实施方案中，组织切片的部分或其它离散的生物样品。像素可以具有任何合适的尺寸或形状。例如，像素可以具有从10nm到10μm，从100nm到10μm，在某些实施方案中从1μm到100μm的尺寸。术语“像素”和“离散位置”可互换使用。在从载体释放期间或在转移到电离源(例如ICP源)期间来自像素的材料不蒸发。
图1显示了用结构化样品运行的质量细胞计数法仪器的示意图。具有包含生物材料的离散位点或像素的样品载体充当生物材料的来源。生物材料可以从离散位点单独提升以在载气流中夹带。载气流维持离散生物材料的分离以将离散生物材料注射入电离源，例如ICP源中，在那里将生物材料蒸发和电离，随后通过质谱术分析。
在某些实施方案中，配置有离散位点的载体的表面垂直于或基本上垂直于载气导管安装。载气导管的入口可以位于极其接近载体的表面。流入气体载体管道中的载气可以通过入口和/或接近导管或与导管一起包括的其它孔进入。导管入口可以包含一个或多个撇渣器(skimmers)或圆锥形元件，以便于将解吸的生物样品和/或直接解吸的样品捕捉到气体导管中。有时，载体的表面没有离散位点。这里，烧蚀和解吸的特定方法(例如下面讨论的方法)可用于分析生物样品的特定部分(如细胞或细胞组)而不在离散位点处将样品分割成样品的离散部分。
用于将材料的烧蚀羽流引入载气流中，从而引入电离源(例如ICP源)的各种装置和方法公开在国际申请号WO 2014/169394中，其通过引用整体并入本文。本公开提供的实施方案可以采用相似的装置和方法，用于将生物样品的未蒸发的材料引入载气流中。各种实施方案显示了流过靶物表面的载气流、定向气流、撇渣器和气体导管，其布置在相对于载体表面垂直至水平的任何位置。
载体可以安装在平移台(translation stage)上。平移台可以能够将载体的表面移向气体导管的入口以及远离气体导管的入口。平移台还可以配置成沿着与载气导管垂直的方向移动载体。平移台配置为相对于气体导管的入口以快速的速率将载体从位点移动到位点。通过将载体从位点移动到位点并且在每个位点处解吸生物样品，可将生物材料的离散包(discrete packet)流引入载气中并且转运到质量细胞计数器的电离源(例如ICP源)。
样品载体
本发明提供载体，其包含：表面；所述表面上布置的多个离散位点，其中所述多个离散位点中每个配置为保留生物样品；并且所述多个离散位点中每个配置为在应用能量脉冲后释放所述生物样品。
本发明还提供了载体，其包含：表面，其中所述表面配置为保留生物样品，并且所述表面配置为在施加能量脉冲后释放所述生物样品。在下文中进一步讨论可导致从样品载体释放生物样品(即解吸)的能量种类。
在一些实施方案中，多个离散位点中的每个的特征在于外切直径(circumscribeddiameter)为1μm至100μm的区域。在一些实施方案中，多个离散位点包括配置为保留生物样品的亲和分子。
在一些实施方案中，载体包含在多个离散位点下面的通道，其中通道延伸穿过载体的厚度；并且所述多个离散位点包含与通道以流体偶联的空穴(hole)。
在一些实施方案中，多个离散位点是能个别寻址的(individuallyaddressable)。
如下文在一些实施方案中更详细讨论的，多个离散位点包括配置为释放生物样品的能热解吸的材料(thermally desorbable material)。同样地，下面更详细地讨论，样品可以通过热能、机械能、动能以及任何上述项的组合从样品中解吸。一个实例是在一种称为提升(lifting)(激光诱导的正向转移(laser induced forward transfer)；参见例如Doraiswamy et al.,2006,Applied Surface Science,52:4743–4747；Fernández-Pradas,2004,Thin Solid Films 453-454:27–30；Kyrkis et al.,于Recent Advances in LaserProcessing of Materials,Eds.Perriere et al.,2006,Elsivier)的技术中使用激光辐射能。因此，在一些实施方案中，样品载体包括解吸膜层。换言之，样品载体在载体的表面上具有膜层，其用于接收样品，并且通过吸收激光辐射有助于样品与样品载体的分离。解吸膜可以吸收辐射以引起解吸膜和/或生物样品释放(例如，在某些情况下，样品膜与生物样品一起从样品载体解吸，在另一些情况下，膜保持附着于样品载体，并且生物样品从解吸膜解吸)。
在某些实施方案中，样品载体包含具有窗口的盖。盖可以在解吸之前保护生物样品和/或可以有助于控制载气在样品上流动。载体可以相对于窗口移动以将载体表面上的离散样品带到窗口下。该窗口可以具有促进由气体导管(如载气通道(channeling))捕捉生物样品的特征和/或静电特征。例如，在某些实施方案中，期望载气流是层流的(laminar)，以促进将生物样品的像素系统性引入气流中并随后引入电离源(例如ICP喷灯)的能力。使用具有窗口的盖可以帮助维持一致的样品-样品气体动力学，以促进将离散的生物材料像素夹带到气流中。
在某些实施方案中，样品载体为板的形式。板可以具有基本上平坦的表面或其它合适的表面地形(topography)。在一些实施方案中，载体包含配置为保留生物样品的地形限定表面。例如，在某些实施方案中，板可以具有用于保留生物样品的凹陷特征(recessedfeature)和/或用于保持生物样品的凸起特征(raised feature)。板的表面可以具有通道或其它合适的特征，用于控制穿过板表面的含有样品的气体和/或液体流和/或用于促进解吸的生物样品夹带到载气流中。例如，可以对柱(post)提供捕捉位点。柱几何学(postgeometry)可以配置为通过允许载气流动包封提升的材料来帮助气体动力学。
在某些实施方案中，如当生物样品是组织切片时，样品载体的特征可以在于具有配置为切割和分离应用的组织部分的凸起边缘的波纹状(corrugated)表面特征。当将组织切片应用到具有切割边缘的特征的载体表面时，可以将组织切片分离成彼此物理分离的单个区域或像素。
离散捕捉位点可以具有适合于捕捉特定生物材料的区域。例如，真核动物细胞具有约10μm至约30μm的尺寸。离散的捕捉位点可以包括促进在离散位点上捕捉和/或保留生物材料的性质。性质可以本质上是化学的，如促进吸附或粘附的亲和分子或其它化学相互作用。性质可以是静电的，并且在某些实施方案中，性质可以是物理性的，如具有促进粘附的表面特征，其可以包括粗糙化(roughened)或特别设计的粘附表面，如具有多刺或钩形特征。
在某些实施方案中，离散位点可以具有多层结构，其具有设计用于不同目的的层。例如，外部层或顶层可以配置为捕捉和保留生物样品，内部层可以配置为加热离散位点以从离散位置解吸或释放生物材料，并且下层可以配置用于对基底材料的粘附。在一些实施方案中，顶层可以提供促进捕捉靶生物材料的捕捉位点性质。例如，顶层可以提供与生物材料的优先化学结合(例如，通过亲和分子等)。在一些实施方案中，顶层还可以提供用于吸引生物材料的静电力和/或表面特征(例如，粗糙化的表面特征、钩和/或脊(spines)等)。
在某些实施方案中，载体可以具有其它几何学。载体的功能可以包括捕捉生物样品，保留生物样品和/或促进生物样品从基底表面的选择性释放。因此，尽管可以使用平面基底或板，但也可以采用诸如珠、细丝(filaments)、管、棒、网和其它合适的支持结构的其它结构作为载体。如适合于特定的载体几何学，相关的结构也可用于控制载体表面上的气流。例如，在某些实施方案中，载体可以包括周围的管内的细丝或杆。细丝充当支持物，并且周围的管道引导气流以夹带解吸的生物样品并引入电离源，例如ICP喷灯。
生物样品
在某些实施方案中，生物样品是细胞，并且在某些实施方案中为组织切片。
在某些实施方案中，离散捕捉位点包含单细胞或多个细胞。
在某些实施方案中，生物样品可以是病毒、细菌、亚细胞结构如核或线粒体，或真核植物细胞。
样品捕捉
在某些实施方案中，样品捕捉和释放可以是动态过程，这意味着捕捉和释放过程或多或少(例如几乎)同时发生。例如，可以将生物样品诸如分离的细胞引入流过载体表面的流体中。随着具有夹带样品的流体流过离散位点，样品在离散位点处被捕获。一旦捕获样品，可以激活解吸或提升过程以喷射样品(例如，细胞等)。在一些实施方案中，可以提供样品捕捉检测器，其可以与解吸或提升机构(mechanism)(例如，激光、喷泡型机构(bubble-jet type mechanism))可操作偶联，以将捕捉的样品释放到气相中。捕捉检测器例如可以基于来自捕捉的细胞的前向或侧向散射信息。或者，它可以基于用特定试剂染色以产生荧光信号的细胞的荧光信号的检测。此外，在一些实施方案中，使用捕捉位点的显微镜式观察通过CCD照相机可以检测细胞的外观。可以采用其它方法(不是光学方法)，如探测溶液的电导率(electrical conductivity)，类似于Coulter方法或用高频电信号探测溶液。因此，在一些实施方案中，一些位点可以在捕捉样品，而其它位点在释放样品。
任选地，可以提供与样品捕捉检测器和解吸或提升机构可操作偶联的定时器(timing controller)。当检测到细胞捕捉时定时器可以延迟释放事件，直到数据采集设置中的下一个时间窗口的开始。因此，此类设置和方法可以将流动中的细胞的随机到达转换为气相中相等间隔的时间释放事件中。这种方法可以减少或以其它方式消除由于细胞到达的随机性，当系统在溶液模式下运行时质量细胞计数法中通常检测到的“双峰(doublet)”和其它“多重峰(multiplets)”。
在某些实施方案中，载体可以在外部装载有生物样品，其中在将样品载体引入细胞提升室之前将细胞固定到载体。可以被动或主动加载生物样品。例如，当被动加载时，可以在载体的表面上应用包含生物样品的溶液，并且允许生物样品附加到载体表面上的离散位点。在主动加载的样品的情况下，可以在离散位点处沉积生物材料。离散位点可以具有粘合介质的贴片，使得细胞仅在离散位点处排列。因此，代替载玻片上的随机分散的细胞，细胞可以布置在捕捉位点上，并且任选地，捕捉位点可以以规则的间隔隔开以促进激光的更方便的靶向。在一些实施方案中，捕捉位点配置或定型(sized)为每个位点仅容纳一个细胞。
离散位点可以包括用于结合生物样品的互补位点的亲和部分(affinity moiety)和/或可以由适于捕捉通用或特定生物样品的其它性质或化学官能来表征。例如，捕捉位点可以包括增强与生物材料的离子或疏水-亲水相互作用的分子。
在某些实施方案中，不含捕捉位点的载体表面的区域可以使用细胞不会附着和/或导致生物材料在离散捕捉位点处聚集的材料覆盖。图2中显示了一个实例，其中“排斥”材料层布置在未被离散捕捉位点覆盖的载体表面上。
Wang等人披露了一种捕捉细胞的方法的例子，其中经抗体包被(抗EpCAM包被的)三维纳米结构化底物提供对来自细胞悬浮液的EpCAM阳性细胞的增强的捕捉。Wang etal.,Angew.Chem.Int.Ed.Engl.2009,48(47),8970-8973)。纳米级细胞表面组分和硅-纳米柱阵列的交错结合(interdigitation)增强了局部地形相互作用，导致改善的细胞捕捉效率。Lee et al.,Nano.Lett.2012,12(6),2697-2704中描述了用于捕捉细胞的其它合适的装置和方法。在一些实施方案中，捕捉位点配置为每个位点捕捉一个细胞，使得可以使用质谱术或质量细胞计数法进行单细胞分析。任选地，在一些实施方案中，捕捉位点可以包括结合感兴趣细胞的细胞表面标志物的一种或多种固定化的抗体。
也可以使用机械方法来捕捉细胞。图3显示了具有图案化捕捉位点的载体的实例，其中每个捕捉位点与延伸穿过载体厚度的通道偶联。每个捕捉位点包括一个或多个小空穴。在载体的表面上流动包含生物材料如细胞的溶液，并且当将吸力应用到通道时，可以将通过的细胞拉到捕捉位点上并保留。为了从捕捉位点释放生物材料，可以对通道应用压力，以将生物材料的颗粒喷射通过溶液流并且进入气体流中，用于注射入电离源(例如ICP源)中。如图3所示，生物材料在喷射入气相时可以包含一定量的液体。压力喘振(pressuresurge)可以由压电致动器(piezo actuator)或由创建喷泡效应(bubble-jet effect)的脉冲加热器(pulsed heater)或由生物材料附近的激光辐射吸收产生的压力尖峰创建。
生物材料的气相颗粒物流有点类似于按需滴液(drop on demand，DoD)液滴发生器(droplet generator)的流。由于已知DoD发生器与电离源(例如ICP离子源)一起操作，也可以使由本实施方案产生的颗粒流的蒸汽与电离源(例如ICP离子源)相容。这种布置相对于DoD发生器的潜在益处是捕捉位点可以设计成仅仅保留生物材料如细胞的一个颗粒。捕捉的生物材料可以以相等间隔的时间间隔释放，从而最小化由来自每个颗粒的信号瞬变(signal transient)重叠引起的混淆，这是当细胞随机进入电离源(例如ICP源)时的常见问题。捕捉位点的捕捉功能可以通过简单的机械手段(例如流动中的阻塞)或通过任选的真空吸力通道(其中一些液体在细胞被捕捉部位处的直径收缩件停止时被拉下)来促进。一旦捕捉了颗粒，然后可以使用合适的手段将其喷射到气流中，如通过由瞄准捕捉位点的激光脉冲引起的爆炸性蒸发(explosive evaporation)或通过由布置在每个捕捉靶物下的可个别寻址的微加热器引起的爆炸性蒸发。生物材料的颗粒也可以通过强电场的应用来喷射。捕捉位置上或周围可以并入适当的电极布置，以应用强电场并引起捕捉的材料的喷射。也可以使用基于微机电系统(microelectromechanical systems，MEMS)的微致动器喷射液滴。用于商业数字投影芯片的MEMS微反射镜(micro-mirror)阵列代表密集包装的快速移动微致动器的一个例子。
在某些实施方案中，可以在薄的带(ribbon)或胶带(tape)上发生仅在一个维度上预结构化生物组织。带可以布置在卷轴(spool)中。卷轴可以以下述的方式布置，使得带的每圈与下一圈以缺口分开以避免污染样品。带可以包含用于样品预结构化的捕捉点。当带卷绕在卷轴上时，样品可以通过使液体样品通过毛细管与移动的带接触而记录在卷轴上。当捕捉的生物材料将保持附着到捕捉位点时，可以让液体干燥。
在某些实施方案中，载体支持物不是结构化的，并且生物样品不规则地分布在载体的表面上。例如，可以将生物材料如细胞的溶液应用于支持物。细胞可以随机地粘附到支持物。使用显微术，可以确定和定位(mapped)每个沉积的细胞的位置。根据细胞的定位位置，可以将载体平移到接近气体导管的位置中，并且将细胞释放到载气流中。可以基于功能成像、与相邻细胞的分离和/或其它标准来选择细胞。美国专利申请14/060,125(其内容通过引用并入本文)描述了可以与本文所述的实施方案一起使用的方法和系统，其用于询问样品，以鉴定靶细胞的位置用于位置特异性烧蚀。或者，非结构化载体上的样品可以是组织切片，并且类似地，可以例如通过显微术鉴定感兴趣区域。可以使用本文讨论的技术来解吸感兴趣的区域，如在感兴趣区域处的受控加热，或通过提升(如当样品载体包含解吸膜层时)。
组织
在某些实施方案中，生物材料是生物组织，如活组织检查切片。在这些应用中，载体的功能之一是将组织分开成离散的区域并在释放之前保持区域。当由载体保持时，可以将组织分离成具有例如1μm，2μm，3μm，4μm，5μm，6μm，7μm，8μm，9μm，10μm的尺寸或其它合适的尺寸的离散区域。
组织可以通过具有切割边缘的脊分开，所述脊当将组织安装在载体的表面上时分开组织。在图4中显示了在离散捕捉位点之间具有锯齿状切割边缘的载体的实例。如图4所示，将湿组织切片应用在结构化载体上。在应用期间，表面特征的刀刃切割并分离生物组织，其在干燥期间进一步收缩和分开。切片的样品位于样品载体的离散位点上，所述离散位点配置为促进从载体释放生物材料。在某些实施方案中，湿组织样品可以比分隔相邻区域的壁的高度厚，并且在载体表面上壁比干燥的组织切片稍高或者大致相同高度。
或者，可以将组织安装在具有离散捕捉位点的载体的表面上，并且使用例如机械、电或激光划线(scribe)将组织切割成切片分成离散的区域。
在某些实施方案中，基底脊可以起作用以使用于相邻离散位点或像素上的样品解吸的辐射溢出最小化。由于脊的尺寸可以是光波长的尺度，并且由于光能边界在波长的尺度上弥散(smear)，具有光波长的尺度的脊可以在防止光照射相邻像素中发挥重要作用。图5显示了用于组织成像应用的另一个实施方案。如图5所示，首先将正在研究的组织在样品载体上切割成个别的分部。然后将这些分部序贯喷射到气相中用于进一步分析。可以使用多种工具将每个分部与剩余的组织分开。分部切片(Sub-sectioning)可用于确保当将一个分部发射到进入气相时，其它分部不随它被拖动。组织样品和样品载体之间的界面可以包括粘合层(adhesive layer)，以进一步改善其它分部保留在样品载体上的能力。粘合层还可以具有适合于特定波长的光吸收材料的性质。
来自组织的每个分部的切片可以通过诸如刀片或图章(stamp)的机械工具来实现。或者，可以通过在单独的样品制备装置中激光烧蚀除去分部之间的材料。在某些实施方案中，可以通过使用聚焦的电子或离子束的装置除去材料。聚焦的电子或离子束可以导致分部之间的特别窄的切割(潜在地在10nm尺度上)，导致1μm或在某些实施方案中100nm等级的像素尺寸。
其它实施方案包括与喷射设置在相同的室中组合切割设置的功能。例如，系统可以包含对样品提供光的一个激光，其通过与缺口中的组织材料相互作用和解吸定形(shaped)为切割分部之间的缺口，然后可以使用第二激光与每个分部下的光吸收材料相互作用来发射生物材料的像素进入气相。此类设计的益处在于共享光路的大部分。任选地，可以在生物材料和光吸收/牺牲材料之间提供垫层。可以提供垫层以在光吸收/牺牲层的烧蚀期间保护生物材料。
如图所示，将载体结构化成离散位点本质上是周期性的。然而，在某些应用中，将分析聚焦于在组织或细胞涂片的一个或多个特定区域上，或者靶向来自作为薄层应用的细胞样品的单个细胞可以是合意的。此外，用户还可以想要获得组织或细胞涂片的光学或其它图像，或者通过成像质量细胞计数法或成像质谱术进行分析之前，细胞在载体上扩散，以例如将质量细胞计数法或质谱术结果与细胞或形态结构相关联。此外，通过拍摄光学图像，将能够快速地在大面积上记录图像，然后通过成像质量细胞计数法或成像质谱术来鉴定需要深入表征的感兴趣区域。使用此类方法，像素或离散位点的采样不一定是规则的周期性图案，而会在某些区域中详述。
为了实施策略样品分析，可以首先对切片的组织样品成像和定位。定位可以表示视觉分析。或者，定位可以基于染色材料的分布，其可以是或可以不是与用于质量细胞计数法分析的染色材料相同的染色材料。例如，染色材料可以是荧光团。或者，染色材料可以是使用例如放射摄影术(radiography)成像的元素标签。可以基于定位选择使用质量细胞计数法或质谱术进行更详细分析的感兴趣区域。
用于成像应用的另一种排列涉及将二维样品切割成窄条(预结构化的第一步)，然后将条供给到进一步将条切割成分部的装置(预结构化的第二步)，以及将这些分部转移到气相中，以便通过质量细胞计数器或质谱仪进行分析。在某些实施方案中，将组织样品切割成分部涉及激光切割或机械切割。在某些实施方案中，期望通过操作具有沿着圆周的多个切割区域的旋转切割轮来进行机械切割。例如，切割轮可以以50转每秒(3000rpm)的转速旋转，并且如果轮本身具有20个相等间隔的切割位点，则将该条进行分部切割的速率将为每秒1000个分部(像素)，这是与质量细胞计数器或质谱仪的分析通量匹配的速率。
在一些实施方案中，可以在分部已被预切割之后伸展样品载体。这可以允许避免最小像素尺寸的限制，其由利用聚焦激光束进行像素喷射的系统中的光衍射施加。用离子束或电子束进行预切割可以提供远低于1微米的空间分辨率，从而实现在亚微米尺度上的成像分析。折叠生物材料可用于提供伸展功能。在线性(实际上一维)样品载体的情况下，该方法可以是特别简单的。可以折叠带以形成初始样品载体。然后，可以将生物样品粘附到折叠带的顶侧，然后在每个折叠的接合处预切割。之后，可以展开带以提供预结构化生物样品，其中每个样品像素在空间中通过每个折叠步骤的长度确定的显著距离分开。
在操作中，不必避免由来自相邻像素的材料在检测器处产生的信号的完全重叠。例如，可以期望以更高的像素喷射速率操作仪器，使得在转运到气相期间像素分部的喷射顺序变得混合。如果此操作仅产生序列像素中的少数，则软件算法可用于基于对图像的其余部分的插值来恢复正确的顺序。可以理解，该装置和方法适用于成像细胞计数应用。先前公开的使用组织横截面的激光烧蚀的方法可以是耗时的，并且如本文所公开，样品引入的速率可以受限于气溶胶等离子体的扩散。在本公开提供的方法中，可以在结构化载体上制备组织样品并存储以用于随后的成像质量细胞计数法或成像质谱术分析。此外，在IMC分析之前，可以使用光学、荧光或其它显微术评估样品，以鉴定用于随后IMC分析的特定感兴趣区域。
样品解吸
在某些实施方案中，相对于样品引入装置的其它元件，例如相对于解吸源或气流，不移动样品载体。样品载体的机械移动例如使用平移台可以降低可产生单个像素的速率，从而降低系统通量。如下讨论，可以通过多种技术，包括提升来实现解吸。
术语解吸通常用于指在没有大量蒸发(例如，大部分样品未蒸发)的情况下载体表面上离散位点的生物样品的释放。这些术语包括任何合适的方法，如热、光解、化学或物理。解吸不同于烧蚀和其它过程，在这些过程中生物材料的样品在从它从基底中释放时大量被蒸发。
在某些实施方案中，生物样品可以通过热机制从样品中释放出来。在此类实施方案中，离散位点的表面变得足够热以解吸生物材料。热可由辐射源(例如激光)提供。应用到表面的能量足以解吸生物材料，优选不改变生物样品。可以使用任何合适的辐射波长，其可以部分地取决于表面的吸收性质。在某些实施方案中，离散位点的表面或层可以包被有或包括吸收入射辐射以转化为热的吸收体(absorber)。可以将辐射递送到离散位点的顶表面或穿过载体的厚度到离散位点的底表面。加热的表面可以是表面层，或者可以是离散位点的多层结构的内层。通过加热的解吸可以以纳秒时间尺度发生。此外，当使用皮秒激光脉冲时，支持层的蒸发可以皮秒时间尺度发生。
在某些实施方案中，离散位点可以包含在应用电流时加热的电导体层。在此类情况下，离散位点电连接到电极，并且离散位点是可个别寻址的。
在某些实施方案中，可以将生物样品附着到具有可切割的光反应性部分的离散位点。当用合适的光源照射可切割的光反应性部分时，光反应性部分可以裂解以释放生物样品。
在某些实施方案中，离散位点可以包括化学反应性种类的涂层或层，其对生物样品赋予动能以从表面释放样品。例如，化学反应性种类可以释放气体，如例如H2、CO2、N2或氢氯碳氟化合物(hydrochlorofluorocarbon)。此类化合物的实例包括吹塑剂和发泡剂(blowing and foaming agents)，其在加热时释放气体。气体的产生可以用于对解吸生物样品赋予动能，其可以改善生物样品从离散位点释放的再现性和方向。
在某些实施方案中，离散位点可以具有经历放热反应(exothermic reaction)以产生热用于解吸生物材料的光引发化学反应物(photoinitiated chemical reactant)。
在某些实施方案中，可以将离散位点安装和/或偶联到配置成促进从载体上的离散位点释放生物材料的MEMS装置。
任选地，激光可以聚焦在与提升的样品相邻的位置，而不是在样品位置上。例如，激光可以聚焦在与提升的样品相邻几微米的等级。提升烧蚀(lifting ablation)将非常激烈(就像所有烧蚀一样)，但通过将烧蚀与细胞分开，提升可以是温和的。换言之，激光烧蚀位置与几微米(例如，小于10微米、小于5微米、小于3微米等)的样品位置的分离提供了缓冲，并且提升细胞的作用介质可以是由附近烧蚀产生的压缩波。邻近样品的材料的烧蚀可以将样品从支持物表面提升并进入气相中。
在一些实施方案中，样品可以由支持膜的一部分支持。膜可以附着到基底。激光可以围绕生物样品的边缘聚焦，以将支持膜的一部分与支持膜的其余部分分离。此后，可以温和加热支持样品的支持膜的部分(例如，使用相同或不同的激光)以将样品提升到气相中。这两步切割和分离方法可以减少提升细胞需要的能量的量，并且可以使提升不太猛烈，以减少在提升期间损害细胞的机会。例如，在一些实施方案中，可以使用IR激光来围绕感兴趣的区域切割，同时可以使用UV激光将细胞和膜轻推离基底(若使用基底的话-有时样品可恰好驻留于膜上)。
当不规则地或随机捕捉样品时，这可以是有利的。在一些实施方案中，分析系统可以包含激光转向组件(laser steering component)以相对于样品转向焦点，以便将支持膜的部分与膜的其余部分分离。另外，如上所讨论，可以基于成像技术和/或其它标准来选择细胞。例如，美国专利申请14/060,125描述了可以与本文中描述的实施方案一起使用的方法和系统，用于询问样品(例如荧光显微术)以鉴定靶细胞的位置用于位置特异性分析。当生物材料在样品支持物上具有不规则或随机排列时，此类方法和系统可以是特别有利的。
通过质量细胞计数法的单细胞分析受限于引入速率，并且目前远小于在荧光流式细胞术系统中。与当前的质量细胞计数器的约1,000个细胞/秒相比，荧光流式细胞仪能够分析约30,000个细胞/秒。与激光烧蚀室中和在转运到电离源(例如ICP源)期间的生物样品的气溶胶羽流扩散相关的限制进一步限制了分离生物材料的离散样品的能力。已经开发了使用微流体将诸如包含单个细胞的液滴的生物材料直接引入电离源(例如ICP源)的方法。Verboket et al.,Anal.Chem.2014,86,6012-6018。然而，此类方法似乎限于约300个细胞/秒的样品引入速率，并且这些方法未防止多个细胞在一个液滴中聚集的情况。
使用本公开提供的装置和方法，预期从1,000个细胞/秒到5,000个细胞/秒的样品引入速率是可能的，其优点在于细胞到达的时机的可预测性以及消除多个细胞同时到达的情况。
图6显示了具有布置在载体表面上的离散样品位点的样品载体的实例。每个样品位点包括捕捉层和捕捉层下面的解吸膜。生物材料位于捕捉层上。捕捉层可以配置成在上述任何方法中捕捉生物材料(例如机械、化学、静电、亲水和/或疏水相互作用、其组合等)。在该实施方案中，载体对于某些辐射是透明的，使得例如从载体的背面聚焦到解吸膜上的激光辐射导致样品被释放到载气流中并进入气体导管中。解吸膜可以吸收辐射以引起解吸膜和/或生物样品的释放。在一些实施方案中，解吸膜是薄的。在一些实施方案中，解吸膜可以是100nm厚，或者其可以高达1微米厚。可以选择激光特性(波长，脉冲持续时间)来提供大部分激光能量吸收到膜中。膜可以制成尽可能薄以最小化烧蚀膜所需要的能量。一些材料和激光参数可支持能量吸收到甚至更薄的层，如10nm或30nm。解吸膜可以是各种形式的塑料(例如PEN、PMMA、Kapton等)，并且可以配置为从UV激光吸收能量。任选地，解吸膜可以是三氮烯(triazene)聚合物或金属层。在另外的实施方案中，可以预切割解吸膜，使得将解吸膜从与相邻像素相关的相邻解吸膜分离。在一些实施方案中，可以在使用激光进行样品提升之前预切割解吸膜，所述激光可以是与用于在样品提升期间加热或烧蚀解吸层的激光单独的或相同的激光。预切割解吸膜可以减少将样品提升到气相中所需要的能量的量，并且因此可以降低在提升(例如通过激光烧蚀或解吸膜的加热)期间蒸发或损害样品的可能性。另外，尽管未显示，可以在解吸层和捕捉层之间布置垫层。例如，较厚的塑料层可以沉积在解吸/烧蚀层的顶部。垫层可以是1微米厚，而烧蚀层可以是100nm。在这种情况下，由于垫层的惰性，烧蚀层的速度和加速度在其传播到生物材料时将被减小(缓冲)约10倍。对于垫层，制备其可以是合意的，从而使得提升的区域容易地与垫层的本体(bulk)或其余部分分离。垫层的预切割或图案化可以是有用的。
可以提供垫层以在生物样品的提升期间进一步保护生物样品。例如，如果烧蚀解吸层以从支持物喷射生物样品，则垫层可以配置为吸收来自烧蚀的多余能量以在喷射期间保护生物样品。
图7显示了备选配置，其中将诸如激光辐射的辐射引导到样品的前侧上。激光辐射穿透生物样品并且由解吸膜吸收，从而使样品从捕捉位点释放出来。选择激光辐射的性质，使得生物样品保持完整，并且本身不被激光辐射蒸发或烧蚀。
在某些实施方案中，可以使用纳米加热器、泡沫喷射(bubble jet)、压电体(piezoelectrics)、超声波(ultrasonics)、静电或任何前述项的组合从离散位置释放或解吸生物样品。
这些技术的每个或组合允许样品材料从样品载体的有序分离。然而，通常，感兴趣的样品上的位置不表示可以容易地孤立地提升的离散位置处的离散实体，如单细胞。相反，感兴趣的细胞可以被不需要或不期望分析的其它细胞或材料包围。因此，尝试对感兴趣的位置进行解吸(例如提升)可能将感兴趣的细胞和周围的材料一起解吸。因此，来自样品周围区域(例如来自已经标记的其它细胞)的用于元素标签中的原子例如标签原子(如下文讨论的)，其在除特定位置(例如细胞)外的材料的解吸块中携带，可以污染感兴趣区域的读出。
本发明提供了此问题的解决方案，由此烧蚀和解吸(如通过提升)的技术可以组合成单一方法。例如，为了对在样品载体上生物样品，例如组织切片样品或细胞悬浮液分散体上感兴趣的位置(例如细胞)进行精确解吸，激光烧蚀可用于烧蚀感兴趣的细胞周围的区域，以将其清除其它材料。通过烧蚀清除周围区域后，可以从样品载体中解吸感兴趣的位置，然后通过质谱术根据标准质量细胞计数法或质谱术程序进行电离和分析。根据上述讨论，可以使用热、光解、化学或物理技术来从感兴趣的位置解吸材料，任选地在已经使用烧蚀清除将被解吸的位置周围的区域之后。通常，将采用提升来从样品载体(例如已经用解吸膜包被以帮助提升过程的样品载体，如上文关于从离散位点解吸所讨论)分离材料块。因此，从样品解吸(例如在清除后)的块类似于本文中别处就从结构化样品载体上离散位点解吸的材料而言讨论的“像素”。
图8是组合烧蚀和提升方法的步骤的示意图。在图8A中，第一激光辐射(A)针对样品(B)，其烧蚀样品的部分(如样品碎片(C)和要分析的材料块(D)之间的缺口所示，在图8B和8C中)。样品(B)在样品载体(E)上，并且样品和载体之间是前述段落中讨论的类型的官能化层(F)，如解吸膜涂层，其有助于样品材料从载体表面的解吸。图8B和8C显示了相同步骤，即用激光辐射(G)照射官能化层(F)。图8B和8C是照射的替代模式。8B显示经过样品载体(E)照射官能化层(F)，而4C显示了经过要解吸的样品材料(D)照射官能化层(F)。图8D显示了在将样品材料块(D)喷射到气相中的照射之后通过官能化层(F)产生气体(H)，其中它被气体流(I)带入通向电离系统的管道(J)。在某些情况下，没有通过官能化层的气体产生以喷射样品材料块，而当诸如解吸膜的官能化层吸收激光辐射时发生另一种激光诱导的解吸。
因此，本发明提供了分析样品的方法，包括：
(i)使用激光辐射实施样品的激光烧蚀；
(ii)使用激光辐射解吸样品材料块；并且
(iii)通过质谱术电离样品材料块并且检测块中的原子。
在一些实施方案中，样品的烧蚀产生所产生的样品材料的一个或多个羽流，并且其中羽流被单独电离，并且通过质谱术检测羽流中的原子。在一些实施方案中，样品在包含官能化层的样品载体上，并且激光辐射靶向上文讨论种类(如解吸膜)的功能层，以引起样品材料块的解吸，这将其与样品分离(即提升)。
在本发明的一些实施方案中，通过解吸和通过烧蚀除去的样品部分可以是不同的。例如，在存在细胞簇的情况下，可以进行烧蚀(如以亚细胞分辨率)，以使得能够对簇中的所有细胞进行成像(例如，在对样品材料解吸可以一次除去多个细胞的情况下，这在不需要逐个细胞分析的情况下可以是不期望的)。然而，在相同的样品上，可以存在与其它细胞间隔开的细胞，因此可以得到提升。在一些实施方案中，步骤(ii)在步骤(i)之前进行。
在一些实施方案中，样品是生物样品，如组织切片或分散在载玻片上的细胞溶液(并且任选地固定的)。在一些实施方案中，在步骤(i)之前，该方法包括用一种或多种不同标记原子在样品中标记多个不同靶分子的另外的步骤，以提供标记的样品。由此，除了成像质谱术之外，标记步骤使得能够进行成像质量细胞计数法。
在一些实施方案中，激光烧蚀用于烧蚀感兴趣的位置周围的材料以在感兴趣的位置处的样品材料作为材料块解吸(例如通过提升)之前清除周围区域。然后分析此材料块，例如以与本文别处讨论的像素相同的方式，当采用结构化样品载体时产生。
可以在实施激光烧蚀和解吸(例如通过提升)之前通过另一技术鉴定感兴趣的位置。如前述部分中所描述的成像质谱仪中包括照相机(例如基于电荷偶联器件图像传感器的(CCD)照相机或CMOS照相机或基于有源像素传感器的照相机)或任何其它光检测装置是实现这些技术的一种方式。照相机可以用于扫描样品以鉴定特别感兴趣的细胞或特别感兴趣的位置(例如特定形态的细胞)。一旦已经鉴定出此类位置，可以在激光脉冲针对感兴趣位置周围的区域之后将位置提升，以便在提升位置(例如细胞)之前通过烧蚀来清除其它材料。该过程可以是自动的(其中系统同时鉴定、烧蚀和提升感兴趣的位置)或半自动化过程(其中系统的用户，例如临床病理学家鉴定感兴趣的位置，之后，系统然后以自动方式进行烧蚀和提升)。这实现可以进行分析的速度的显著增加，因为代替需要烧蚀整个样品来分析特定的细胞，可以特异性地烧蚀感兴趣的细胞。
照相机可以从共焦显微镜记录图像。该鉴定可以通过光学显微术进行，例如通过检查细胞形态或细胞大小。有时，可以对样品进行特异性标记，以鉴定感兴趣的位置(例如细胞)。
通常，荧光标记物用于特异性染色感兴趣的细胞(如通过使用标记的抗体或标记的核酸)。这些荧光标记物可用于染色特定细胞群体(例如表达某些基因和/或蛋白质)或细胞上的特定形态特征(如核或线粒体)，并且当用适当波长的光照射时，样品的这些区域是可特异性鉴定的。在某些情况下，特定区域不存在特定种类的荧光可以是特征性的。例如，靶向细胞膜蛋白的第一荧光标记物可以用于广泛鉴定细胞，但是靶向ki67抗原(由MKI67基因编码)的第二荧光标记物然后可以区分增殖细胞和非增殖细胞。因此，通过靶向缺乏来自第二标记物的荧光的细胞，可以特异性靶向荧光非复制细胞用于分析。在一些实施方案中，因此本文所述的系统可以包括用于在用于标记样品的标记物中激发荧光团的激光。或者，可以使用LED光源来激发荧光团。非共聚焦(例如宽场)荧光显微术也可用于鉴定生物样品的某些区域，但具有比共聚焦显微术更低的分辨率。
当激光用于激发荧光团以进行荧光显微术时，在一些实施方案中，该激光是产生用于从生物样品中烧蚀材料并用于提升(解吸))的激光辐射的相同的激光，但以下述注量(fluence)使用，所述注量不足以引起材料从样品中的烧蚀或解吸。在一些实施方案中，通过用于样品解吸的激光辐射的波长激发荧光团。可以通过与烧蚀和/或提升激光源不同的激光源提供激发荧光团的激光辐射。
通过使用图像传感器(如CCD检测器或有源像素传感器，例如CMOS传感器)，可以通过使用控制模块(如计算机或编程的芯片)完全自动化鉴定感兴趣区域，然后烧蚀它们的过程，所述控制模块将荧光的位置与样品的x，y坐标相关联，然后将烧蚀激光辐射指向围绕所述位置的区域，之后将该位置处的细胞提升。作为该过程的一部分，在一些实施方案中，由图像传感器拍摄的第一图像具有低物镜放大倍数(低数值孔径)，其允许测量样品的大面积。这之后，可以使用对具有更高放大倍数的物镜的切换导向目标追踪(home in on)感兴趣的特定特征，其已经通过更高放大倍数的光学成像确定为发荧光。然后，可以提升记录为发荧光的这些特征。使用较低的数值孔径透镜首先具有增加场深度的进一步优点，因此，意味着从一开始就可以以比用较高数值孔径透镜的筛选更大的灵敏度检测样品内包埋的特征。
在使用荧光成像的方法和系统中，从样品到照相机的荧光的发射路径可以包括一个或多个透镜和/或一个或多个光学滤器。通过包括适合于从一个或多个荧光标记物传递所选光谱带宽的光学滤器，该系统适于处理与来自荧光标记物的发射相关的色差。色差是透镜未能将不同波长的光聚焦到相同焦点的结果。因此，通过包括光学滤器，降低光学系统中的背景，并且所得到的光学图像具有更高的分辨率。最小化到达照相机的不想要的波长的发射光量的另一种方式是有意采用透镜的色差，其通过使用设计用于以光学滤器(类似于WO 2005/121864中解释的系统)传播的波长传播和聚焦光的一系列透镜进行。
更高分辨率的光学图像在光学技术和提升的这种偶联中是有利的，因为光学图像的准确度然后决定烧蚀激光源可以定向烧蚀感兴趣的细胞周围区域的精度。
因此，本发明提供了在包含多个细胞的样品上进行质量细胞计数法的方法，所述方法包括以下步骤：(i)用一种或多种不同标记原子标记样品中的多个不同靶分子，提供标记的样品；(ii)用光照射样品以鉴定一个或多个感兴趣的位置；(iii)记录样品上一个或多个感兴趣位置的位置信息；(iv)使用感兴趣的位置的位置信息从感兴趣的位置解吸样品材料块，包括首先进行激光烧蚀以除去感兴趣的位置周围的样品材料，之后使用激光辐射从该位置解吸样品材料块；(v)电离样品材料的解吸块；并且(vi)对电离样品材料进行质谱术，以检测样品材料中的标记原子。
本发明还提供了对包含多个细胞的样品进行质量细胞计数法的方法，所述方法包括以下步骤：(i)用一种或多种不同标记原子和一个或多个荧光标记物标记样品中的多个不同的靶分子，以提供标记的样品；(ii)用光照射样品以激发一个或多个荧光标记物；(iii)基于荧光图案记录样品的一个或多个位置的位置信息；(iv)使用基于荧光图案的位置信息从感兴趣的位置解吸样品材料块，其包括首先进行激光烧蚀以除去感兴趣位置周围的样品材料，之后从位置解吸样品材料块；(v)电离样品材料的解吸块；并且(vi)对电离样品材料进行质谱术，以检测样品材料中的标记原子。
在上述方法的一些实施方案中，样品在样品载体(例如显微镜载玻片或通常在不显著除去载体的原子的情况下可以烧蚀或解吸样品的其它适当的固体平台)上。在一些实施方案中，用于解吸样品材料的激光辐射穿过样品载体定向到样品材料。在一些实施方案中，通过提升解吸样品材料块。在一些实施方案中，样品在样品载体上，该样品载体包含吸收激光辐射以帮助提升样品材料块的层。可以作为在样品载体表面上包被的解吸膜的合适层的实例包括三氮烯聚合物，如Doraiswamy et al.,2006,Applied Surface Science,52:4743–4747的图1所示，或在激光辐射下蒸发的其它聚合物。
在一些实施方案中，没有来自为了清除待解吸的位置(例如感兴趣的细胞)周围的区域而进行的烧蚀记录的数据。在一些实施方案中，从周围区域的烧蚀记录数据。可从周边地区获得的有用信息包括周围细胞和细胞间环境中存在何种靶分子，如蛋白质和RNA转录物。当成像固体组织样品时，这可以是特别感兴趣的，其中直接细胞-细胞相互作用是常见的，并且在周围细胞中表达何种蛋白质等关于感兴趣细胞的状态可以是告知性的。
本发明还提供成像质谱仪或成像质量细胞计数器，其包括编程为实施本部分中阐明的方法的控制模块。
气体导管
从载体解吸(例如通过提升)生物样品之后，可以将生物样品注射入气流中，随后引入电离源，例如ICP喷灯，在那里将生物样品电离，并且然后通过合适的质谱术方法记录离子。
载气可以是用于质量细胞计数法或质谱术的任何合适的气体，包括惰性气体如氩气、氦气或其组合。
载气可以流过载体的表面并且在一端限制到窄流管或通道中。很像流体流式细胞仪，可以气体动态聚焦载气和夹带的生物样品，使得各个像素一次一个进入电离源，例如ICP喷灯。
气体导管的长度可以是任何合适的长度，其目的是将解吸的生物样品从载体递送到质量细胞计数器或质谱仪的电离源，例如ICP源。主要基于实际考虑，气体导管的长度可以为约10cm至约40cm。
气体导管的直径可以是任何合适的直径，再次，其目的是将解吸的生物样品从载体递送到质量细胞计数器或质谱仪的电离源，例如ICP源。例如，在某些实施方案中，气体导管可具有约0.2mm至约3mm的内径。期望气体导管的内径足够大以最小化堵塞。导管在其大部分长度上可以具有一定的直径，但也可以向下逐渐变细到ICP喷灯附近的较小直径，如通常对ICP喷枪注射器实施。再次，建立和操作沿气体导管的动力学，以促进离散的物质像素连续流入ICP源。理想地，像素将位于朝向气体导管的中心，在那里气体速度是最大值并且速度随位置的变化是最小化的。在某些实施方案中，通过导管的载气流的特征在于沿着气体导管的轴具有抛物面轮廓中心的层流气流。
质量细胞计数法分析
在某些实施方案中，用元素标签标记生物样品。包含金属聚合物缀合物的元素标签可以为生物材料提供高度多路复用(multiplexed)的灵敏性测定法；金属原子也称为标记原子。元素标签可以与亲和分子，如抗体缀合，其可用于生物样品的定量蛋白质组学和基因组学。元素标签描述在例如美国申请号2008/0003616中，其通过引用整体并入。使用元素标签的生物材料的分析例如在美国申请公开号2010/0144056，2012/0061561，2014/120550和2014/0121117以及WO 2014/169294中进行了描述，其各自通过引用并入本文全部。通常，这些出版物中公开的材料和方法可以应用于本公开提供的实施方案，其主要区别在于在所述出版物中，将生物材料烧蚀或汽化并作为蒸汽羽流从样品载体转移到电离源，例如ICP源。相反，在本公开提供的实施方案中，生物材料作为未蒸发的材料像素从载体表面解吸(例如，提升，释放或喷射)，其被夹带在载气流中以将材料样品带到电离源，例如ICP源。
生物样品的标记
在一些实施方案中，如上所述，本发明的装置和方法检测已添加到样品的原子(即其通常不存在)。如上所述，这些原子称为标记原子。样品通常是包含细胞的生物样品，并且标记原子用于标记细胞中/细胞表面上的靶分子。在一些实施方案中，实现同时检测超过一种的许多标记原子，允许多重标记检测，例如至少3、4、5、10、20、30、32、40、50或甚至100种不同的标记原子。标记原子也可以以组合方式使用以进一步增加可区分标记物的数量。通过用不同的标记原子标记不同的靶物，可以确定单细胞上多个靶物的存在。
可用于本发明的标记原子包括可通过MS检测并且未标记的样品基本上缺乏的任何种类。因此，例如，12C原子(碳12)由于它们天然丰富而不适合作为标记原子，而理论上可以使用11C原子，因为它是不天然存在的人工同位素。然而，在优选的实施方案中，标记原子是过渡金属，如稀土金属(15种镧系元素，加钪和钇)。这17种元素提供许多不同的同位素，其可以通过MS容易地区分。极其多种这些元素可以以富集同位素的形式可用，例如钐有6种稳定同位素，而钕具有7种稳定的同位素，所有这些均以富集形式可用。15种镧系元素提供至少37种同位素，其具有非冗余独特的质量。适合用作标记原子的元素的实例包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)和钇(Y)。除了稀土金属之外，其它金属原子也适用于MS的检测，例如金(Au)、铂(Pt)、铱(Ir)、铑(Rh)、铋(Bi)等。使用放射性同位素不是优选的，因为它们不太方便处理并且不稳定，例如Pm不是镧系元素中优选的标记原子。
为了促进飞行时间分析，使用原子质量在80-250范围内，例如在80-210范围内，或在100-200范围内的标记原子是有帮助的。该范围包括所有镧系元素，但排除Sc和Y。100-200的范围允许通过使用不同的标记原子进行理论上的101-元(101-plex)分析，同时允许本发明利用TOF MS的高光谱扫描速率。如上提及，通过选择其质量位于未标记样品中看到的质量(例如在100-200范围内)之上的窗口中的标记原子，可以使用TOF检测以生物学显著水平提供快速分析。
标记颗粒通常要求将标记原子附着到特异性结合对(sbp)的一个成员。使该标记的sbp与样品接触，使得其可以与sbp的另一个成员(靶sbp成员)(如果存在的话)相互作用，从而将标记原子定位到样品中的靶分子。然后，本发明的方法在由质量细胞计数器分析颗粒时检测颗粒上标记原子的存在。稀土金属和其它标记原子可以通过已知技术与sbp成员缀合，例如Brückner et al.(2013)Anal.Chem.86:585-91描述了镧系元素原子与寡核苷酸探针的附着用于MS检测，Gao&Yu(2007)Biosensor Bioelectronics 22:933-40描述了使用钌来标记寡核苷酸，并且Fluidigm Canada出售MaxParTM金属标记试剂盒，其可用于将超过30种不同的标记原子缀合到蛋白质(包括抗体)中。
可以将大量标记原子附着到单个sbp成员，并且当将更多的标记原子附着到任何sbp成员时，可以实现更大的灵敏度。例如，大于10、20、30、40、50、60、70、80、90或100种标记原子可以附着到sbp成员。例如，可以使用含有多个单体单元的单分散聚合物，每个含有螯合剂如DTPA。DTPA例如以约10-6M的解离常数结合3+镧系元素离子。这些聚合物可以终止于可用于附着到sbp成员的硫醇反应性基团(例如马来酰亚胺)。例如，硫醇反应性基团可以结合抗体的Fc区。其它官能团也可以用于这些聚合物的缀合，例如胺反应性基团如N-羟基琥珀酰亚胺酯，或者针对羧基或针对抗体的糖基化反应性的基团。任何数量的聚合物可以结合每个sbp成员。可以使用的聚合物的具体实例包括作为MaxParTM试剂可用的直链(“X8”)聚合物或第三代树突(“DN3”)聚合物。也可以使用金属纳米粒子的用途来增加标记物中的原子数。
如上所提及，将标记原子附着到sbp成员，并且将该标记的sbp成员与样品接触，在那里它可以找到靶sbp成员(如果存在的话)，从而形成标记的sbp。标记的sbp成员可以包括适合于附着到标记原子，然后用于根据本发明的检测的任何化学结构。
一般来说，本发明的方法可以基于已知用于确定样品中靶分子存在的任何sbp(例如，如在IHC或荧光原位杂交，FISH中使用)或基于荧光的流式细胞术，但与样品接触的sbp成员将携带可由MS检测的标记原子。因此，本发明可以容易地通过使用可用的流式细胞术试剂来实现，仅通过修饰标记物，所述标记物先前已经用于例如修饰FISH探针以携带可由MS检测的标记物。
sbp可以包含以下任何一种：核酸双链体；抗体/抗原复合物；受体/配体对；或适体/靶物对。因此，标记原子可以附着到核酸探针上，然后使所述核酸探针与样品接触，使得探针可以与其中的互补核酸杂交，例如以形成DNA/DNA双链体、DNA/RNA双链体或RNA/RNA双链体。类似地，标记原子可以附着到抗体，然后使抗体与样品接触，使得其可以结合其抗原。标记原子可以附着到配体，然后使所述配体与样品接触，使得其可以与其受体结合。标记原子可以附着到适体配体，然后使所述适体配体与样品接触，使得其可以结合其靶物。因此，标记的sbp成员可用于检测样品中的多种靶分子，包括DNA序列、RNA序列、蛋白质、糖、脂质或代谢物。
在本发明的典型实施方案中，标记的sbp成员是抗体。抗体的标记可以通过将一个或多个标记原子结合分子与抗体缀合来实现，例如使用如上所述的MaxParTM缀合试剂盒。抗体的靶分子被称为其抗原，并且可以是蛋白质、碳水化合物、核酸等。可用于质量细胞计数法的识别细胞蛋白质的抗体已经广泛用于IHC使用，并且通过使用标记原子替换当前的标记技术(例如荧光)，这些已知的抗体可以容易地适用于本发明的方法，但是有利于提高多路复用能力。与本发明一起使用的抗体可以识别细胞表面上的靶物或细胞内的靶物。抗体可以识别多种靶物，例如它们可以特异性地识别单个蛋白质，或者可以识别共享共同表位的多个相关蛋白质，或可以识别蛋白质上的特定翻译后修饰(例如，以区分感兴趣蛋白质上的酪氨酸和磷酸酪氨酸，以区分赖氨酸和乙酰基-赖氨酸，以检测泛素化等)。在结合到其靶物之后，可以检测到与抗体缀合的标记原子以揭示样品中所述靶物的存在。
标记的sbp成员通常将直接与样品中的靶sbp成员相互作用。然而，在一些实施方案中，可能的是标记的sbp成员间接地与靶sbp成员相互作用，例如一抗可以结合靶sbp成员，然后标记的二抗可以以夹心测定的方式与一抗结合。然而，通常，本发明依赖于直接相互作用，因为这可以更容易地实现并允许更高的多路复用。然而，在这两种情况下，使样品与sbp成员接触，该sbp成员可以结合样品中的靶sbp成员，并且在稍后阶段检测附着到靶sbp成员的标记物。
本发明的一个特征是其检测样品中多个(例如10个或更多个，甚至多达100个或更多个)不同靶sbp成员的能力，例如以检测颗粒，如细胞或珠粒上的多种不同蛋白质和/或多种不同的核酸序列。为了允许这些靶sbp成员的差异检测，它们各自的sbp成员应该携带不同的标记原子，使得它们的信号可以通过MS区分。例如，在检测10种不同的蛋白质的情况下，可以使用10种不同的抗体(每种特异于不同的靶蛋白)，每种抗体都携带独特的标记物，使得可以区分来自不同抗体的信号。在一些实施方案中，期望使用针对单个靶物的多种不同抗体，其识别相同蛋白质上的不同表位。因此，由于这种类型的冗余，方法可使用比靶物更多的抗体。然而，通常，本发明将使用多个不同的标记原子来检测多个不同的靶物。
如果与本发明一起使用超过一种标记的抗体，则优选抗体对其各自的抗原应具有相似的亲和力，因为这有助于确保由MS检测到的不同sbp间的标记原子的量与靶抗原的丰度之间的关系将更为一致(特别是在高扫描频率下)。
如果靶sbp成员位于细胞内，则通常有必要在样品与标记物接触之前或期间透化细胞膜。例如，当靶物是DNA序列，但是标记的sbp成员不能穿透活细胞的膜时，可以将样品的细胞固定和透化。标记的sbp成员可以进入细胞并与靶sbp成员形成sbp。
通常，本发明的方法将检测至少一种细胞内靶物和至少一种细胞表面靶。然而，在一些实施方案中，本发明可用于在忽略细胞内靶物的同时检测多个细胞表面靶物。总体上，靶物的选择将由该方法期望的信息决定。
因此，在一些实施方案中，上文描述的分析方法包括用至少一个标记原子标记样品的步骤。然后可以使用上述方法检测该原子。
最后，应当注意，存在实现本文公开的实施方案的替代方式。因此，本实施方案被认为是例示性的而不是限制性的。此外，权利要求书不限于本文给出的细节，并且具有其全部范围和等同方案的权利。

Claims (37)

1.载体，其包含：
表面；
所述表面上布置的多个离散位点，其中，
所述多个离散位点中每个配置为保留生物样品；并且
所述多个离散位点中每个配置为在应用能量脉冲后释放所述生物样品。
2.权利要求1的载体，其中所述生物样品包含细胞。
3.权利要求1的载体，其中所述生物样品包含组织。
4.前述权利要求中任一项的载体，其中所述多个离散位点的特征在于外切直径1μm至100μm的区域。
5.前述权利要求中任一项的载体，其中所述多个离散位点包含配置为保留所述生物样品的地形限定表面。
6.前述权利要求中任一项的载体，其中所述多个离散位点包含配置为保留所述生物样品的亲和分子。
7.前述权利要求中任一项的载体，其包含，
在所述多个离散位点下面的通道，其中所述通道延伸穿过所述载体的厚度；并且
所述多个离散位点包含与所述通道以流体偶联的空穴。
8.前述权利要求中任一项的载体，其中所述多个离散位点是能个别寻址的。
9.前述权利要求中任一项的载体，其中所述多个离散位点包含配置为释放所述生物样品的能热解吸材料。
10.前述权利要求中任一项的载体，其中所述能量选自：热能、机械能、动能、和任何前述项的组合。
11.前述权利要求中任一项的载体，其中所述多个离散位点包含微机械装置。
12.前述权利要求中任一项的载体，其中所述表面包含配置为切割生物组织的地形特征，其中在所述多个离散位点之间布置所述地形特征。
13.用于将生物样品引入质量细胞计数器(mass cytometer)或质谱仪的电离源中的系统，其包含：
(i)前述权利要求中任一项的载体；或(ii)包含表面的载体，其中所述表面配置为保留生物样品，并且所述表面配置为在应用能量脉冲后释放所述生物样品；
包含入口和出口的导管，其中，
将所述入口布置为接近所述载体的所述表面；并且
将所述出口布置为接近电离源；
气流，其配置为夹带从离散位点释放的生物样品并且通过所述导管将释放的生物样品引导至所述电离源。
14.权利要求13的系统，其包含平移台(translation stage)，其中将所述载体安放到平移台。
15.制备结构化生物样品的方法，其包括：
提供权利要求1-12中任一项的载体；
在所述载体的所述表面上流过包含多个离散生物材料的溶液以使所述生物材料由所述多个离散位点保留；
除去过量的溶液以提供结构化的生物样品，其包含所述多个离散位点上保留的生物材料。
16.制备结构化生物样品的方法，其包含：
提供权利要求1-12中任一项的载体，其中，
所述表面包含配置为切割生物样品的地形特征；并且
在所述多个离散位点之间布置所述地形特征；并且
将生物样品应用到所述载体的所述表面上以使所述地形特征对所述生物样品切割并且切片，并且使生物材料的切片由所述多个离散位点保留以提供结构化生物样品。
17.制备结构化生物样品的方法，其包含：
提供权利要求1-12中任一项的载体，
将生物样品应用到所述载体的所述表面；并且
对所述生物样品切片来除去所述多个离散位点之间的所述生物样品的部分，以提供结构化生物样品。
18.将生物样品递送到电离源中的方法，其包括：
提供权利要求1-12中任一项的载体，其中所述多个离散位点包含生物样品；
将所述多个离散位点之一置于接近导管的入口，其中所述导管包含布置为接近质量细胞计数器或质谱仪的电离源的出口；
在所述离散位点上并且经由所述导管提供气流；
从所述离散位点释放所述生物样品；
使释放的生物样品被所述气流夹带，其中所述气流将所述生物样品递送到质量细胞计数器或质谱仪的电离源；并且
将所述多个离散位点的第二个置于接近所述导管的所述入口。
19.将生物样品递送到质量细胞计数法系统中的方法，所述方法包括：
将第一激光点聚焦到支持所述生物样品的膜上以加热所述膜，其中所述膜的加热在不使所述生物样品完全蒸发的情况下将所述生物样品提升到气相，所述气相配置为将所述生物样品递送到所述质量细胞计数法系统。
20.权利要求19的方法，其中所述膜与基底偶联，并且其中所述膜包含所述基底上离散间隔的分开位点处的膜的多个分开部分。
21.权利要求20的方法，其中所述膜的多个分开部分限定多个细胞捕捉位点，其中所述细胞捕捉位点配置为仅捕捉单细胞。
22.权利要求20的方法，其中所述膜的多个分开部分之间的缺口表面修饰为排斥所述生物样品。
23.权利要求19的方法，其中将所述第一激光点聚焦到支持所述生物样品的膜上以烧蚀所述膜。
24.权利要求23的方法，其中在所述生物样品和所述膜之间布置垫层，所述垫层配置为吸收来自所述膜烧蚀的能量以限制来自所述膜烧蚀的对所述生物样品的损害。
25.权利要求24的方法，其中所述垫层的表面修饰为优先捕捉靶生物样品。
26.权利要求19的方法，其进一步包含将切割激光点聚焦到所述膜上以在所述生物样品周围切割，从而从大块的所述膜分离支持所述生物样品的膜的部分。
27.权利要求26的方法，其中所述切割激光点来自第一激光，并且其中所述第一激光点来自与所述第一激光不同的第二激光。
28.将生物样品递送到质量细胞计数法系统中的方法，所述方法包括：
将激光点聚焦到支持所述生物样品的膜上以在所述生物样品附近的位置处烧蚀所述膜，其中在所述生物样品附近的位置处烧蚀所述膜在不使所述生物样品完全蒸发的情况下将所述生物样品提升到气相，所述气相配置为将所述生物样品递送到所述质量细胞计数法系统。
29.分析样品的方法，其包括：
(i)使用激光辐射实施样品的激光烧蚀；
(ii)解吸样品材料块(slug)，任选地使用激光辐射；并且
(iii)电离所述样品材料块，并且通过质谱术检测该块中的原子。
30.权利要求29的方法，其中所述样品的烧蚀产生样品材料的一个或多个羽流(plume)，并且其中个别电离所述羽流，并且通过质谱术检测所述羽流中的原子。
31.权利要求29或30的方法，其中所述样品是生物样品，并且所述方法在步骤(i)前进一步包括另外的步骤，其用一种或多种不同标记原子/元素标签标记所述样品中的多个不同靶分子，以提供经标记的样品。
32.权利要求29-31中任一项的方法，其中使用激光烧蚀来烧蚀感兴趣的位置周围的材料以清除周围区域，之后从所述样品载体解吸作为材料块的所述感兴趣位置处的所述样品材料。
33.对包含多个细胞的样品进行质量细胞计数法的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)用一种或多种不同标记原子标记所述样品中的多个不同靶分子，以提供经标记的样品；
(ii)照射所述样品以鉴定一个或多个感兴趣的位置；
(iii)记录所述样品上的所述一个或多个感兴趣位置的位置信息；
(iv)使用所述感兴趣位置的位置信息来从感兴趣的位置解吸样品材料块，其包括首先使用激光辐射实施激光烧蚀以除去所述感兴趣位置周围的样品材料，之后从所述位置解吸所述样品材料块；
(v)电离解吸的样品材料块；并且
(vi)对电离的样品材料进行质谱术，以检测所述样品材料中的标记原子。
34.根据权利要求33的对包含多个细胞的样品进行质量细胞计数法的方法，其包括以下步骤：
(i)用一种或多种不同标记原子和一种或多种荧光标记物标记所述样品中的多个不同靶分子，以提供经标记的样品；
(ii)用激光辐射照射所述样品以激发所述一种或多种荧光标记物；
(iii)基于荧光模式记录所述样品的一个或多个位置的位置信息；
(iv)使用基于所述荧光模式的位置信息从感兴趣的位置解吸样品材料块，其包括首先使用激光辐射实施激光烧蚀以除去所述感兴趣的区域周围的样品材料，之后从所述位置解吸所述样品材料块；
(v)电离解吸的样品材料块；并且
(vi)对电离的样品材料进行质谱术，以检测所述样品材料中的标记原子。
35.权利要求29-34中任一项的方法，其中所述样品在样品载体上。
36.权利要求35的方法，其中将激光辐射引导穿过所述样品载体以从所述样品载体解吸所述样品材料块。
37.权利要求29-34中任一项的方法，其中通过提升解吸所述样品材料块。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108593906A (zh) * 2018-04-27 2018-09-28 天津华科泰生物技术有限公司 一种金属离子标记的免疫反应双脉冲检测方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2972500C (en) * 2014-12-31 2023-09-12 Fluidigm Canada Inc. Structured biological samples for analysis by mass cytometry
CA3082352A1 (en) * 2017-11-10 2019-05-16 Perkinelmer Health Sciences Canada, Inc. Multiple analyte ion source
US20210239707A1 (en) * 2018-04-27 2021-08-05 Fluidigm Canada Inc. Reagents and methods for elemental mass spectrometry of biological samples
WO2020055813A1 (en) 2018-09-10 2020-03-19 Fluidigm Canada Inc. High speed modulation sample imaging apparatus and method
WO2020092236A1 (en) * 2018-10-29 2020-05-07 Fluidigm Canada Inc. Inductively coupled plasma torch with reverse vortex flow and method of operation
JP7199054B2 (ja) * 2018-11-07 2023-01-05 国立大学法人東海国立大学機構 サンプル中の元素の質量分析方法、該質量分析方法に用いる分析用デバイス、および、サンプル捕捉用キット
JP7315356B2 (ja) * 2019-03-28 2023-07-26 浜松ホトニクス株式会社 蛍光観察装置
US11020042B2 (en) 2019-05-15 2021-06-01 Know Biological, Inc. Seizure detection device
US11559246B2 (en) 2019-05-15 2023-01-24 Know Biological, Inc. Health monitoring device
WO2021127657A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Fluidigm Canada Inc. Plasma and sampling geometries for imaging mass cytometry
DE112021003417T5 (de) * 2020-07-22 2023-04-27 Elemental Scientific, Inc. Systeme und Verfahren zum Sichern von Stoff-, Papier- und Folienproben zur Analyse durch Laserablation

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5894063A (en) * 1993-05-28 1999-04-13 Baylor College Of Medicine Surface-enhanced neat desorption for disorption and detection of analytes
US6639217B1 (en) * 2002-12-20 2003-10-28 Agilent Technologies, Inc. In-line matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) systems and methods of use
CN1774626A (zh) * 2003-03-14 2006-05-17 日本电气株式会社 质谱系统和用于分析的方法
US7671330B2 (en) * 2007-03-21 2010-03-02 Ut-Battelle, Llc High resolution mass spectrometry method and system for analysis of whole proteins and other large molecules
US20100213367A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-26 Miller R J Dwayne Soft ablative desorption method and system
CN102483369A (zh) * 2009-05-27 2012-05-30 麦迪马斯责任有限公司 用于鉴定生物组织的系统和方法
US20130234015A1 (en) * 2009-04-08 2013-09-12 Forschungszentrum Juelich Gmbh Method and device for carrying out a quantitative spatially resolved local analysis and distribution analysis of chemical elements and in situ characterization of ablated surface regions
WO2014031997A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Yale University System, device and method for high-throughput multi-plexed detection
US20140121117A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Dvs Sciences Inc. Sample analysis by mass cytometry

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6531318B1 (en) * 1999-10-08 2003-03-11 The General Hospital Corporation Methods and apparatus for cell analysis
WO2001046458A1 (en) * 1999-12-20 2001-06-28 The Penn State Research Foundation Deposited thin films and their use in detection, attachment, and bio-medical applications
JP2006170854A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 Tdk Corp 試料分析方法及び試料分析装置
KR101087809B1 (ko) * 2006-04-10 2011-11-29 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 단일 세포 및 콜로니의 수집을 위한 시스템
ES2553141T3 (es) 2006-05-27 2015-12-04 Fluidigm Canada Inc. Marcadores elementales de cadena principal polimérica
WO2008019492A1 (en) 2006-08-15 2008-02-21 Alexei Antonov Apparatus and method for elemental analysis of particles by mass spectrometry
WO2008058004A2 (en) 2006-11-02 2008-05-15 Winnik Mitchell A Particles containing detectable elemental code
JP2009244182A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Nec Corp マイクロチップ及び試料分析方法
JP2012523458A (ja) * 2009-04-13 2012-10-04 ザ オハイオ ステート ユニバーシティー リサーチ ファウンデーション タンパク質ホスファターゼ２ａ活性化剤
GB0909923D0 (en) * 2009-06-09 2009-07-22 Oxford Gene Tech Ip Ltd Picowell capture devices for analysing single cells or other particles
US8879064B2 (en) * 2011-12-23 2014-11-04 Electro Scientific Industries, Inc. Apparatus and method for transporting an aerosol
US9261503B2 (en) 2012-10-26 2016-02-16 Fluidigm Canada Inc. Cell analysis by mass cytometry
AU2013382989B2 (en) * 2013-03-22 2018-06-07 Eth Zurich Laser ablation cell
US10202647B2 (en) 2013-04-12 2019-02-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Mutations in DSTYK cause dominant urinary tract malformations
CA3191952A1 (en) 2013-04-17 2014-10-23 Fluidigm Canada Inc. Sample analysis for mass cytometry
US9443708B2 (en) * 2014-09-10 2016-09-13 Battelle Memorial Institute Ion implantation system and process for ultrasensitive determination of target isotopes
CA2972500C (en) 2014-12-31 2023-09-12 Fluidigm Canada Inc. Structured biological samples for analysis by mass cytometry

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5894063A (en) * 1993-05-28 1999-04-13 Baylor College Of Medicine Surface-enhanced neat desorption for disorption and detection of analytes
US6639217B1 (en) * 2002-12-20 2003-10-28 Agilent Technologies, Inc. In-line matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS) systems and methods of use
CN1774626A (zh) * 2003-03-14 2006-05-17 日本电气株式会社 质谱系统和用于分析的方法
US7671330B2 (en) * 2007-03-21 2010-03-02 Ut-Battelle, Llc High resolution mass spectrometry method and system for analysis of whole proteins and other large molecules
US20100213367A1 (en) * 2009-02-02 2010-08-26 Miller R J Dwayne Soft ablative desorption method and system
US20130234015A1 (en) * 2009-04-08 2013-09-12 Forschungszentrum Juelich Gmbh Method and device for carrying out a quantitative spatially resolved local analysis and distribution analysis of chemical elements and in situ characterization of ablated surface regions
CN102483369A (zh) * 2009-05-27 2012-05-30 麦迪马斯责任有限公司 用于鉴定生物组织的系统和方法
WO2014031997A1 (en) * 2012-08-24 2014-02-27 Yale University System, device and method for high-throughput multi-plexed detection
US20140121117A1 (en) * 2012-10-26 2014-05-01 Dvs Sciences Inc. Sample analysis by mass cytometry

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108593906A (zh) * 2018-04-27 2018-09-28 天津华科泰生物技术有限公司 一种金属离子标记的免疫反应双脉冲检测方法
CN108593906B (zh) * 2018-04-27 2022-02-15 天津华科泰生物技术有限公司 一种金属离子标记的免疫反应双脉冲检测方法

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