实时无创活体质谱分析技术

隋华杰; 朱腾高; 张小平; 杨彤彤; 刘思敏; 何明晋; 陈焕文

doi:10.12452/j.fxcsxb.25062302

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实时无创活体质谱分析技术

综述 | 更新时间：2025-08-28

- 实时无创活体质谱分析技术
- Real-time Non-invasive Mass Spectrometry Analysis of Living Samples
- 分析测试学报 2025年44卷第9期页码：1810-1821
- 作者机构：
  
  1.江西中医药大学恶性肿瘤中医药诊疗与康复江西省重点实验室，江西南昌 330004
  2.东华理工大学江西省质谱科学与仪器重点实验室，江西南昌 330013
- 作者简介：
  
  陈焕文，博士，教授，研究方向：质谱分析、质谱制备、仪器研制，E-mail：chw8868@gmail.com
- 基金信息：
  
  高灵敏数字化生物气溶胶直接分析仪离子源的研制与应用(2023ZDPY003);江西中医药大学校级科技创新团队发展项目(CXTD22005);国家自然科学基金资助项目(22364002;22376084);江西省自然科学基金项目(20242BAB25138)
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.25062302
  中图分类号： O657.63;G353.11
- 收稿日期：2025-06-23，
  
  修回日期：2025-07-22，
  
  纸质出版日期：2025-09-15
- 稿件说明：
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隋华杰,朱腾高,张小平,杨彤彤,刘思敏,何明晋,陈焕文.实时无创活体质谱分析技术[J].分析测试学报,2025,44(09):1810-1821.

SUI Hua-jie,ZHU Teng-gao,ZHANG Xiao-ping,YANG Tong-tong,LIU Si-min,HE Ming-jin,CHEN Huan-wen.Real-time Non-invasive Mass Spectrometry Analysis of Living Samples[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(09):1810-1821.
隋华杰,朱腾高,张小平,杨彤彤,刘思敏,何明晋,陈焕文.实时无创活体质谱分析技术[J].分析测试学报,2025,44(09):1810-1821. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25062302.

SUI Hua-jie,ZHU Teng-gao,ZHANG Xiao-ping,YANG Tong-tong,LIU Si-min,HE Ming-jin,CHEN Huan-wen.Real-time Non-invasive Mass Spectrometry Analysis of Living Samples[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(09):1810-1821. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.25062302.

摘要

从活体生物中获取化学信息对于揭示生理与病理状态下潜在的分子机制具有重要意义。过去二十年间，实时、在线、非侵入性的直接质谱分析技术因其高灵敏度、高准确性以及快速响应能力，同时具备对生物体无物理损伤和生理应激等优势，逐渐成为活体分析领域的重要手段。该文根据不同类型和特性的活体样本（包括人类、植物和微生物），系统综述了适用于呼出气体与体表样本分析的原位、实时、非侵入性直接质谱方法，如电喷雾萃取电离质谱技术（EESI-MS）、中性解吸电喷雾萃取电离质谱技术（ND-EESI-MS）、质子转移反应质谱技术（PTR-MS）、二次电喷雾电离质谱技术（SESI-MS）、选择离子流管质谱技术（SIFT-MS）和低温等离子体探针质谱技术（LTP-MS）的基本原理与技术特点。最后，从采样方式、电离技术及应用前景（如医学、环境科学、农业与植物科学以及公共安全）三个方面，展望了实时无创活体质谱分析技术的未来发展方向与潜在趋势。

Abstract

In vivo acquisition of chemical information from living organisms is crucial for unraveling the underlying molecular mechanisms of physiological and pathological conditions. Over the past two decades，real-time，on-line and non-invasive direct mass spectrometry approaches are of increasing importance in in vivo analysis，owing to their high sensitivity，exceptional accuracy，rapid response capability，as well as the absence of physical damage or physiological stress inflicted upon the organisms. In this paper，the principles and technical characteristics of in-situ，real-time and non-invasive direct mass spectrometry approaches which are applied to the analysis of exhaled breath samples and body surface samples，including extractive electrospray ionization mass spectrometry（EESI-MS），neutral desorption extractive electrospray ionization mass spectrometry（ND-EESI-MS），proton transfer reaction mass spectrometry（PTR-MS），secondary electrospray ionization mass spectrometry（SESI-MS），selected ion flow tube mass spectrometry（SIFT-MS），and low-temperature plasma probe mass spectrometry（LTP-MS），are comprehensively reviewed，based on the types and properties of living samples（human tissues，plant tissues，microorganisms）. Finally，we outlook the future directions and prospects of real-time non-invasive in vivo mass spectrometry approaches from the perspectives of sampling approaches，ionization techniques，and application prospects（such as in medical science，environmental science，agricultural and plant sciences，and public safety）.

关键词

Keywords

references

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