简化微生物实验室的MALDI工作流程

基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）作为微生物鉴定技术，应用已有十多年了，传统生化方法需要数天时间才能得出结果，而且往往缺乏特异性，而MALDI-TOF 质谱仪则克服了上述局限性。MALDI作为一种用于质谱（MS）的软电离方法，可实现对生物分子（如DNA、核糖体蛋白质、肽和糖）以及有机大分子（如聚合物和其它大分子）的分析。MALDI-TOF质谱仪也因此成为当今最先进的利用蛋白质组指纹技术鉴定细菌、酵母和真菌的技术。

快速准确的分析、便捷的样品制备以及简便的结果生成，使得MALDI-TOF质谱仪非常适合于常规的和高通量的微生物鉴定。为此，微生物样品点在MALDI-TOF质谱仪靶板上的点位，并在分析前以特定的MALDI基质覆盖，随后将所获得的质谱图谱与参考谱库进行匹配。MALDI-TOF 质谱仪靶板通常采用金属、塑料或陶瓷，可将MALDI-TOF 质谱样品点在单个点位上用于分析。MALDI-TOF 质谱仪靶板主要有两种类型，即一次性靶板和可重复使用靶板。其关键的区别在于，可重复使用靶板需要在每次试验之间进行彻底的清洁和检查，而一次性靶板则即时可用。本文将讨论一次性靶板在经济、方便的微生物鉴定工作流程中的优势。

快速、稳定的工作流程

在中、高通量实验室（例如在制药或食品工业）中，快速微生物鉴定是质量控制（QC）和及时交付所必需的，因此，高效、方便、快捷的工作流程至关重要。此外，在受到高度管制的行业（如制药行业），QC方法必须通过实验室验证。可重复使用的MALDI钢质靶板由微生物实验室负责，因为它们需要一个必须经常被记录的额外清洁步骤，作为遵循清洁程序的审查证据。然而，使用一次性靶板可直接支持规定环境下的工作流程，如ISO 15189。

一次性靶板可减轻清洁程序验证的负担，降低先前样本的污染和记忆效应的风险。因此，当使用一次性MALDI靶板时，基于MALDI的工作流中有关质量管理（Quality Management, QM）的部分变得更加简便，并能为管理和实验室团队节省时间，更能专注于其核心任务。

此外，这种即时可用的概念在需要检测紧急样品的情况下尤其有利；例如，在食品工业中，要求快速识别微生物污染，以决定是否召回或保留市场上的产品。

除了可重复使用靶板所需的额外清洁步骤外，一次性和可重复使用MALDI-TOF 质谱仪靶板的工作流是相同的，这使得在保持鉴定程序不变的情况下进行靶板切换变得简单。此外，一次性靶板能提供与可重复使用靶板相同的性能表现。

在MALDI-TOF质谱仪市场上，有一系列不同尺寸和材质的一次性MALDI靶板供应。影响MALDI-TOF 质谱仪微生物鉴定的稳定性的重要因素之一，靶板表面的平整度。某些材料，如塑料，更易受到表面微小变化的影响，这可能导致谱图中的质量偏差，并需要额外的校准孔。相反，构建在陶瓷基底上的靶板（图1），具有完美的平整表面，无需预先确定校准位置，具有可在靶板上的任何位置应用校准物的灵活性，且整个一次性靶板都可以使用。在整个靶板上只需要一个校准位置就可以获得很好的质量精度，这意味着有更多的点位可用于样品检测。此外，陶瓷材料非常坚固，因此，万一靶板从实验台掉到地板上也不会断裂。当一次性靶板尚未完全点满样本时，使用单个靶板进行多次MALDI-TOF采集，在软件和工作流程上并无限制。例如，用户可以先仅点样几个样本并完成MALDI运行，随后可再回来使用该靶板的空余位置点上其它的样本并做检测。

图1：陶瓷一次性MALDI-TOF 靶板。图片来源：Bruker Daltonics

成本因素

虽然一次性MALDI-TOF质谱仪靶板的前期成本可能稍高，但不存在使用或维护方面的隐藏成本。相比之下，对于可重复使用靶板，实验室可能需要购买、储存、使用并处置清洁程序所需的一系列有机化学品。除了所涉财务问题外，还需要额外考虑有机清洁溶剂，例如通风柜的使用及其维护、工作人员的额外安全协议以及适当的处置措施。

总之，在与可重复使用靶板进行直接成本比较时，需要考虑实验室订购、维护和处理此“日常运营”所需的全部时间。此外，有机溶剂的可用性和价格波动，也会给负责实验室库存的人员带来挑战，且有时很难预测未来的成本。

样品制备

在高通量的实验室里，微生物学家们可以通过使用一次性陶瓷靶板来节省等待液体样本干燥的时间，在陶瓷靶板表面干燥要比在不锈钢靶板表面快10%左右。

这些一次性靶板采用了旨在提供环绕亲水性样品位置或“锚点”的疏水表面的技术。这使得液体样品能够均匀地分布在靶点上，而不会在点位之间产生交叉污染（图2）。避免靶板上各点位之间的交叉污染，是MALDI-TOF 质谱仪微生物鉴定工作流程的关键。

这种技术特别适用于慢干的液体样品的制备，这些样品更容易在各点位之间流动并造成交叉污染。由于液滴在疏水边缘停止扩散并停留在亲水锚点上，因此用户能更容易地将样本点在靶点上，避免了液滴在靶点上流动的风险。最后，对于需要添加更大体积（如3-5µl的样本）的特殊样品方案，锚定效应使大体积液滴集中于各自的点位，而不存在交叉污染的风险。

图2：利用专利技术防止样品在一次性陶瓷靶板上的点位之间流动。图片来源：布鲁克 道尔顿。

流程简便的关键

即时可用的功能和简化的工作流程，能带来节省时间的益处，使一次性MALDI-TOF 靶板成为了中、高通量微生物实验室的便捷解决方案。为了提高效率和节省时间，一次性靶板可与现成的细菌试验标准品（BTS）及预配制的HCCA（α-氰基-4-羟基肉桂酸）基质一起使用，以实现简单、安全、快速和准确的微生物鉴定。