近日，我组在基于激光解吸电离质谱（LDI-MS）技术的血清代谢组学新方法开发方面取得重要进展。通过设计一种花状Fe3O4/MoS2异质结纳米材料作为LDI-MS新型基质，显著提升了血清代谢物的检测灵敏度与重现性，并成功应用于肺癌的早期诊断研究。
激光解吸电离质谱作为临床代谢组学分析的重要工具，但传统有机基质在低质量范围内存在背景干扰，对小分子检测的灵敏度不足。为解决这一问题，本研究开发了一种花状Fe3O4/MoS2异质结纳米基质，通过纳米材料丰富的层级表面粗糙结构增加代谢物的吸附位点，同时基于内建电场的异质结界面效应抑制电子-空穴复合并加速电荷转移以及丰富的缺陷结构的协同作用促进代谢物的解吸电离。在LDI-MS的血清代谢组学研究中，与传统基质相比，对小分子的解吸电离性能提高了数十倍，且仅需1 μL血清即可获得高覆盖且重现性良好的代谢谱。将该方法示范性应用于352例临床血清样本的非靶向代谢组学分析，结合机器学习模型能够有效区分早期肺癌患者与健康人群，并鉴定出两种（谷氨酰羟脯氨酸和牛磺酸）潜在标志物（验证集AUC=0.824）。这种基于纳米基质的LDI-MS平台不仅为肺癌早期筛查标志物的发现提供了新方法，还可拓展到其他疾病代谢组学研究。
相关研究“Constructing Built-in Electric Field in Hierarchical-flower Heterostructure for High-Performance Serum Metabolic Assay”为题，发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。该工作的第一作者是我组博士研究生宁涛，通讯作者为许国旺研究员，石先哲副研究员以及刘心昱研究员。上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、大连化物所医工联合基金等项目的资助。（文/图 宁涛）
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.5c01100
