• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実施状況報告書

新規なイオン化法を利用したイメージング質量分析の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26505011
研究機関関西大学

研究代表者

荒川 隆一  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (00127177)

研究分担者 川崎 英也  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (50322285)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード白金スパッタ蒸着 / レーザー脱離イオン化 / イメージング質量分析 / タッピング走査プローブエレクトロスプレー / ハイブリッド法 / グリセロ脂質 / ラット脳細胞
研究実績の概要

本研究の目的は,試料表面上に存在する低分子量の有機化合物の分布を簡便に計測するためのイメージング質量分析(IMS)法を開発することである.申請者らが新しく考案した2種類のイオン化法である1) 白金スパッタ蒸着法を利用したレーザー脱離イオン化(Pt-SALDI)と2) タッピング型走査プローブエレクトロスプレーイオン化(t-SPESI)を利用して新規なIMS法の実現をはかる.
今回,特にPt-SALDIによるIMS法の実現に注目した.イメージング質量分析にはマトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)法が一般に用いられる.しかし,脳細胞のMALDI-IMSにおいてはホスファチジルコリン(PC)が大過剰に検出されることで起こるイオンサプレッション(イオン化抑制)効果により,ジアシルグリセロール(DAG)やトリアシルグリセロール(TAG)などのグリセロ脂質を検出することは困難である.そこで,脳細胞表面のグリセロ脂質を検出するために,Pt-SALDIを脂質分析に適用した.Pt-SALDIの特徴は,MALDIとは異なり溶媒フリーかつマトリックスフリーなイオン化法である.MALDIはPCを検出できるが,グリセロ脂質を検出することはできなかった.一方,Pt-SALDIはDAGを検出できるがPCを検出することができなかった.このようにPt-SALDIは脂質の分析において高い選択性を有するイオン化法であることが示された.我々はこれらの脂質を同時に検出するために,MALDIとPt-SALDIのハイブリッド技術を開発した.このハイブリッド法を用いることで,ラット脳細胞表面のPCやPE,DAGなどを同時検出することに成功した.さらに検出されたこれらの化合物のイオン収量は,それぞれMALDI-やPt-SALDI-IMS単独のときよりも高かった.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成27年度の研究計画は,Ptスパッタ蒸着を利用した表面支援レーザー脱離イオン化(Pt-SALD)の研究を主に推進して,生体試料であるたとえばラット脳細胞切片のイメージング質量分析(IMS)へ適用することであった.MALDI-IMSと比較して,Pt-SALDIは乾式法で直接にPtナノ粒子を試料に均一塗布できる簡便な方法である.特にラット脳細胞表面中の脂質の脱離・イオン化について,Pt-SALDIとMALDI法を用いて比較評価した.その結果,MALDIで検出できないが,Pt-SALDIでのみ特異的にグリセロ脂質を検出することができた.さらに,有機マトリックス(MALDI)と無機マトリックス(Pt-SALDI)の両方を用いたハイブリッド技術(matrix-enhanced Pt-SALDI)によるラット脳の脂質のイメージング質量分析を評価し,イオン検出感度の向上を実現することができた.Pt-SALDIは試料調製が簡便であり高い再現性が期待されるため,イメージング質量分析のイオン化法として期待できる.

今後の研究の推進方策

平成28年度の研究計画は,申請者らが新しく考案した1) 白金スパッタ蒸着法を利用したレーザー脱離イオン化(Pt-SALDI)と2) タッピング型走査プローブエレクトロスプレーイオン化(t-SPESI)を利用した新規な2種類のイメージング質量分析(IMS)法の実用化を目指した具体的な技術開発を行う.
1) 浸透性農薬を投与した植物の葉を試料として,植物内における農薬の分散の経時変化をPt-SALDI- IMSによって追跡する.植物の葉は非導電性で,薄片化するには薄すぎるのでMALDIによるイメージング分析には不向きである.そのために,従来はラジオアイソトープ化された農薬を用いて解析される.そこで,Pt-SALDIを用いることで葉表面に分布する農薬の直接質量イメージングが可能であることが検証する.
2) 現在,t-SPESIにおいて先端径30 umのタッピングキャピラリーを使用しているので,その空間分解能は約50 umである.そこで,ESIによる世界初のイメージング分解能10 um以下に挑戦するために,先端径500 nmのナノキャピラリー(ナノピペットと呼ぶ)を用いたt-SPESI-IMSを実現する.ナノピペットは,マイクロプラーを用いてガラス管を加熱しながら延伸することで作製する.ナノピペットのイオン化に影響を及ぼすパラメータの最適化,インクジェット法によるインクのモデルマイクロパターンを用いてイメージング性能を評価する.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Simultaneous detection of phosphatidylcholines and glycerolipids using matrix-enhanced surface assisted laser desorption/ionization-mass spectrometry with sputter-deposited platinum film2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ozawa, I. Osaka, T. Ihozaki, S. Hamada, Y. Kuroda, T. Murakami, A. Miyazato, H. Kawasakia and R. Arakawa
    • 雑誌名

      J. Mass Spectrom.

      巻: 50 ページ: 1264-1269

    • DOI

      10.1002/jms.3700

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-Concentration Synthesis of Sub-10-nm Copper Nanoparticles for Application to Conductive Nanoinks2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Hokita, M. Kanzaki, T. Sugiyama, R. Arakawa, and H. Kawasaki
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 7 ページ: 19382-19389

    • DOI

      10.1021/acsami.5b05542

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical Properties of 2-Methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine-protected Au4 Nanoclusters and Their Fluorescence Sensing of C-reactive Protein2015

    • 著者名/発表者名
      J. Yoshimoto, A. Sangsuwan, I. Osaka, K. Yamashita, Y. Iwasaki, M. Inada, R. Arakawa, and H. Kawasaki
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 ページ: 14319-14325

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b03934

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrazide and hydrazine reagents as reactive matrices for MALDI-MS to detect steroids with carbonyl groups2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shigeri, A. Yasuda, M. Sakai, S. Ikeda, R. Arakawa, H. Sato and T. Kinumi
    • 雑誌名

      Eur. J. Mass Spectrom.

      巻: 21 ページ: 79-90

    • DOI

      10.1255/ejms.1336

    • 査読あり
  • [学会発表] 白金スパッタリング法を利用した表面支援レーザー脱離イオン化の最適化とイメージング質量分析への応用2015

    • 著者名/発表者名
      大坂一生・小澤智行・濱田聡・五百崎太輔・川崎英也・荒川隆一
    • 学会等名
      第63回質量分析総合討論会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城)
    • 年月日
      2015-06-17 – 2015-06-19

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi