自Caprioli第一个报道质谱成像后，成像技术发展很快，包括：MALDI成像、DESI成像、SIMS（二次离子）成像，三种方式各有其优缺点。其中，分辨率最高的是SIMS，空间分辨率可达几十纳米量级，但离子束能量高、离子源太“硬”，较难得到完整的分子离子峰。DESI的好处是可在常压下操作，比较容易实验，但空间分辨率在100μm以上。MALDI正好介于两者之间，分辨率1-10μm。“除了分辨率和离子源性能的考虑，我们想做组织成像，看组织分布MALDI最合适，而且今后在医院临床，我认为组织成像最有前途的也是MALDI技术。”聂宗秀说，“国内有很多优秀学者开展质谱成像研究，取得了非常好的研究结果。总的来说，这三种技术相互配合，离开哪个都不行。”
课题组的MALDI成像工作
“我们在质谱成像方面开展的研究工作，在我回到中科院化学所之后开始的，“主要是两方面工作，发展新基质，及质谱成像。由于我们有做颗粒质谱的背景，才有用MALDI成像技术分析病毒、细胞、细菌，或更小的颗粒如纳米材料的想法。”
纳米材料广泛应用于组织工程学、生物等各种领域，这为分析化学工作者提供一个契机。材料学家合成很厉害，但他们迫切需要了解材料在体内的分布和其毒性，就会同分析化学家合作。以前，用质谱研究纳米材料的分布很难。首先，纳米材料的质量范围超出了商用仪器的研究范围；其次体内很多内源性小分子会干扰纳米材料的测定；第三点是生物体内环境很复杂，纳米材料解吸附、电离比较困难。当时课题组参加了万立骏院士的项目就是做质谱成像；购置了布鲁克公司的ultrafleXtreme MALDI TOF/TOF高通量MALDI质谱仪，目标就是做纳米材料的质谱成像。
ultrafleXtreme MALDI-TOF/TOF质谱仪
首先，我们发现用激光溅射碳纳米管时，小分子区域中有很多貌似像杂峰的指纹峰，查了很多文献，都认为它们来自于样品杂质，或来自不干净的腔体表面。但进一步研究发现，这些峰重复性很好，非常奇怪，就想把这事搞清楚。我们尝试很多方法进一步净化样品，把腔体也擦得干干净净，但仍有这些峰；因此怀疑它们来源于样品本身。最后通过仔细研究发现，这是m/z 12、24、36、48的一组峰，每个峰间质量数正好差12，是碳的原子量，因此这组峰是碳材料本身的团簇离子质谱峰。我们就巧妙地将高质量数窗口移到低质量窗口，解决了碳纳米材料的探测的问题。
第二问题是如何解决内源性小分子干扰的问题。我们发现，改变激光波长比如当选择355 nm的紫外激光时没有干扰，这是因为内源性小分子对355 nm激光吸收不多。我们把碳纳米管通过小鼠尾经脉注入其体内后，用355 nm激光进行质谱成像，得到同纯材料非常类似的模式（Pattern）。因此选择合适的激光波长可解决内源性小分子干扰问题，我们成功建立了纳米材料在体内成像的方法。突破了上述几大难点后，以后的定量、研究纳米材料分布、在亚器官的分布就获得了较好的实验的结果。该工作很快被《Nature Nanotechnology》接受。
小鼠肺组织切片MoS2纳米片的LDI MS成像
纳米材料可用作药物载体，我们最近用质谱成像技术研究纳米载体药物的释放。我们选择硫化钼纳米材料，观察硫化钼的信号即可得到纳米材料在体内的分布。选择的药物是紫杉醇，观察其信号可得到药物在体内的分布。我们用质谱成像发现了一个有趣的现象：一般人认为肿瘤里面的材料多，但通过质谱成像发现，肿瘤里的材料很少，正常组织中材料多；肿瘤组织里面药物释放多，正常组织药物释放少，与人们想象的结果相反。
小鼠经24小时静脉注射后肝脏组织中MoS2纳米片的分布及其有效抗癌药物DOX的原位H22肿瘤模型图像
对质谱成像生产厂家的建议
对当前临床所用MALDI-TOF微生物质谱，聂宗秀认为从质谱技术上来看，这些都是线性模式TOF，可以说是相对比较简单的一种TOF。前一阵子有十几家国内厂家都纷纷推出微生物检测MALDI-TOF，表明技术上并无太高的门槛，聂宗秀表达了自己隐隐的担心：过多厂商蜂拥而上会造成恶性低价竞争，最终影响产品质量。
