质谱完全开机方法

4月11日，中国科学院深圳先进技术研究院医工所传感中心罗茜团队在质谱成像数据分析领域获得重要进展，成功开发了一种多模态融合验证的空间分割新方法，可以准确可靠地确定质谱成像数据的感兴趣区域（regions-of-interest,ROIs）。相关研究成果发表在生物数据科学领域国际知名期刊GigaScience上，深圳先进院郭昂助理研究员为论文第一作者，罗茜研究员为论文通讯作者。质谱成像（Mass Spectrometry Imaging, MSI）是一种具有空间分辨能力的新型分子组学技术，为研究人员提供了理解生物现象背后生化机制的新手段。它通过扫描收集组织切片上各个位置的完整质谱图，可免标签、高通量地同时获得几十到几百个分子的空间分布信息，其能够探测的分子种类包括蛋白质、肽、脂类和代谢物，具有灵敏度高和化学特异性强的特点。在MSI数据的统计分析过程中，一张完整的组织切片通常会被“虚拟地”划分成许多感兴趣区域（Regions-of-interest, ROIs），这些区域往往对应着不同的解剖学或病理学标签。准确划分ROI是挖掘空间分子组学数据的前提，对于发现疾病等因素引起的分子变化至关重要。然而，在现有的ROI划分方法中，传统手动方法依赖主观判断且耗时费力，而基于质谱间相似性聚类算法的空间分割（spatial segmentation）方法，虽然很大程度上实现了自动化，但其结果易受仪器噪声和伪影影响，并且关键算法参数的选取（如直接决定空间分割颗粒度的聚类数/簇数K）仍存在一定的主观性，导致其结果可靠性较差。对此，研究团队提出了一种基于多模态融合思想的“半监督”新方法，即依靠“AI病理师”验证空间分割得到的ROI结果。研究团队创新性地融合MSI中获取的分子组分信息和H&E病理图中获取的组织形态信息，实现了从两个相对独立互补的生物信息源，交叉验证ROI的划分结果，有力保证了其生物学意义上的可靠性。其中，深度卷积神经网络被作为视觉特征提取器，从H&E染色图像中计算切片各位置的组织形态学谱图（Histomorphological Features，HF），然后根据不同位置间的组织形态谱相似性，通过聚类分析实现无监督切片分区。最后，通过Cohen's kappa系数评估基于MSI和基于组织学的两组ROI间的相似性，选取可以最大化相似性的Kmeans聚类算法的关键参数——簇数K，将两种模态判断类别标签一致的区域输出，进而实现不同成像模态生成的ROI进行交叉验证，令生成的ROI具有高可信度。基于多模态融合方法的自动组织分区流程图 科研团队供图团队开发多模态融合方法划分质谱成像数据ROI并应用于小鼠肾组织样本和原位种植肿瘤研究，发现ROI与ground truths完美呼应，且广泛适用于不同类别的组织样本。据介绍，该工作涉及的核心代码与数据将完全开源共享，该方法为以MSI为基础的空间代谢组学和蛋白质组学研究者，提供多模态数据融合技术方法，进一步发展临床病理切片的细胞化学异质性研究。“这篇研究文章中使用的深度卷积神经网络（DCNN）方法是人工注释的一个有趣的替代方法，作者在探索劳动密集型人工注释的自动化替代方法方面值得称赞。”英国爱丁堡大学遗传和分子医学研究所博士的Chris Armit对工作评价道。德国曼海姆质谱和光学光谱学中心（CeMOS）的Stefania Iakab博士则认为：“我高度赞赏作者无私地提供他们的工具，并为所有的数据预处理提供了必要的信息，以及为读者提供测试的示例数据。”

一岁一礼，一寸欢喜！马上回家过年咯！关机要注意什么？转念，很快要开工，开机又要注意什么？来吧，我们一起安心过年，从从容容淡定开工，依旧从从容容 问：如何快速关机？答：点击【实时分析】-【助手栏】-【停止GC】,当进样口、色谱柱和检测器的温度都低于50℃，您就可以安心的关机。为保证用电安全，请断开仪器与外部电源连接。最后不要忘记关所有使用气体。如果有ECD，且安装了bypass的建议氮气不要关。 问：关机后，我还需要做哪些维护？答：1）别忘记对自动进样器进行维护，及时清理自动进样器中的清洗废液；用溶剂（如丙酮）清洗进样针至顺畅；2）使用空压机和氢气发生器的，关机后最好把剩余气体放出。 问：开机前有哪些注意事项？答：1）注意检查气瓶压力是否足够；2）检查氢气发生器的变色硅胶是否需要更换；3）检查衬管类型与进样模式是否匹配，脏的衬管和隔垫需要更换；4）检查进样针杆是否顺畅，针尖是否堵塞。 问：开机后FID检测器点火困难是什么原因？答：检查氢气与空气气瓶是否已打开，流量是否已经设置为On，流量是否设置正确；长期停机后，空气中的水气附着在检测器上可能会导致点火困难；如果氢气发生器变色硅胶已失效，氢气中混入的水气也会导致点火困难，必须更换变色硅胶。 问：开机后基线噪音不稳是什么原因？答：FID检测器在长期停机后可能会积聚了少量污染物，导致基线不稳，一般升高温度适当老化一段时间后即可解决。如使用氢气发生器，也需要检查变色硅胶是否已经失效，及时更换。 问：关机需要哪些步骤？答：1）色谱柱和系统流路冲洗及溶剂置换；2）关闭工作站、电脑电源和仪器电源；3）清空废液瓶中废液及进样器中的样品瓶，并妥善处理。 问：冲洗使用什么溶剂？答：1）反相色谱：如流动相中含有缓冲盐，则先使用10%甲醇水溶液冲洗30 min，再以100%甲醇冲洗30 min。如流动相中无缓冲盐，则直接使用100%甲醇冲洗30 min即可；2）正相色谱：以100%异丙醇冲洗30 min。冲洗流速根据色谱柱规格确定，如常规4.6 mm内径色谱柱通常使用1 ml/min流速，2.0或2.1 mm内径色谱柱使用0.2-0.3 ml/min流速。 问：示差折光检测器（RID）怎样才能把参比池和样品池都冲洗干净？答：无论正相色谱还是反相色谱，在冲洗时点击工作站中“RID 自动冲洗”，即可使溶剂反复交替冲洗参比池和流通池。 问：LC可以实现一键关机吗？答：可以的。如下操作。①点击工具栏关机“小月亮”按钮；②将“关机后关闭仪器电源”前面打上“ √ ”，为保证用电安全，请断开仪器与外部电源连接。 问：节后开机需要哪些步骤？答：1）打开仪器和电脑电源；2）打开工作站，确认仪器通讯正常；3）按照实验所需准备流动相和色谱柱；4）若实验需用含缓冲盐的流动相，则先使用10%甲醇水溶液冲洗系统，后调用方法文件，使用实验所需流动相冲洗系统至平衡。若不需使用含缓冲盐的流动相，则直接调用方法文件，使用实验所需流动相冲洗系统至平衡；5）冲洗系统的同时，对自动进样器进行PURGE操作。 问：可以实现一键开关机吗？答：可以的。关机时，助手栏点击：真空控制-自动关机；关闭“GCMSsolution实时分析”软件；关闭载气，关机步骤完成。开机时记得“先开气，再开机”。开启载气；打开“GCMSsolution实时分析”软件；助手栏点击：真空控制-自动启动，开机步骤完成。 问：开机后多久可以分析样品？答对于一般定性分析，开机后抽真空2h后可以加载分析方法并开始调谐（此时真空度可达5×10-4Pa）；如需精确定量分析，请加载分析方法后过夜抽真空（如项目紧急，建议抽真空时间不少于4h）。 问：调谐结果如何判定？答：NX系列各型号仪器可自行判定调谐结果。若调谐不通过，会给出调谐失败的原因。 问：开机后调谐不通过如何应对？答：通常情况下，NX型号仪器调谐不通过的原因是m/z 69/28过低。可参照下表判断：调谐判定依据质荷比28/32接近4质荷比28/32远离4质荷比69/28 2通过通过质荷比69/28 通常不漏气，需大流量吹扫 问：液质关机需要卸真空吗？答：液质系统关机需要卸真空。具体操作如下：1）关闭液相，质谱待机；2）打开软件“系统控制”模块，点击“自动关机”，待质谱加热模块和DL降温后，分子涡轮泵和机械泵停止，等待关机完成后，即可关闭软件，使用DL Plug堵住DL入口。 问：液质关机分几步？答：液质系统关机分3步：1）冲洗液相系统置换溶液；2）液质系统待机、卸真空；3）关机，关闭液相色谱各单元和质谱单元电源；关闭氮气发生器电源或液氮罐总气阀，关闭氩气钢瓶总气阀；清空废液，检查废气管位置。 问：假期期间需要关机吗？答：通常情况下不建议经常关机，保持日常开机状态有利于真空度维持。如果较长时间不使用，为避免停电对仪器造成损害，可以关机。 问：如何正确关机？答：仪器在待机状态下，通过软件 -“仪器”-“真空泵”关闭真空系统，等待真空系统显示停止，关闭主机电源开关。妥善处理仪器周边的样品、校平器及废液瓶中废液，确保氩气、氦气钢瓶关闭。 问：如何正确开机？答：打开仪器主电源开关，稍作等待后通过软件 -“仪器”-“真空泵”打开真空系统，真空系统显示Ready后，开机完成。 问:假期期间XPS可以不关机，保持待机状态吗？答:可以的，对于假期期间可以正常供电的用户，强烈建议保持待机状态，只需保证X射线源、离子源等处于关闭状态即可。 问:XPS关机时需要关闭各个真空阀门吗？答:需要关闭高纯氮进气阀、离子枪、UPS与主真空连接阀门及三个Backing阀门，确保仪器处在真空状态，对没有空压机客户保持普氮进气阀处于开启状态（使防震气垫正常工作）。 问::XPS开机后需要注意什么？答:注意检查气体、循环水、预抽室与主真空室的真空是否在正常状态，若处在正常状态即可进行测试，测试前建议先对灯丝、阳极靶进行脱气操作 问:仪器完全关机有先后顺序吗？答:有的，但只需要记住一点，就能确保安全关机。先退出仪器软件，最后关闭仪器和电脑总电源，其它无先后顺序。（如使用了载气，不要忘记关闭载气阀。） 问:仪器完全关机后环境是否有特殊要求？如温度、湿度及仪器是否要确保一定的真空度？答:由于仪器基本不涉及真空度，因此对环境无特殊要求，仅需确保常规的环境即可。 问:仪器关机后，探针架及探针如何存放？答:仪器关机后，需将探针架从仪器中取出；如果探针架上还有探针，应取下探针放入探针盒内，将探针架及探针放入防潮柜里干燥保存。 问:仪器长时间关机后，需要开机多久才能进行正常使用？答:由于仪器通常情况下不涉及真空度，因此仪器在通电开启后即可进行正常使用。问:假期电子探针显微分析仪（EPMA）需要关机吗？答:一般我们推荐使用待机模式即可，保持最基本的真空泵运转，节后可快速恢复至工作状态。如长时间不使用，对于EPMA-1720系列，可以整体全部关机，对于场发射EPMA-8050G最好保持电子枪电源的基本供应，以维持电子枪的运行需要。 问:EPMA关机时，各个附属设备有先后顺序吗？答:在软件上操作关机命令后，按提示操作，关闭主机后再关闭电脑、PR气、等20min~1h后关闭循环水，最后关闭所有电源即可。开机时，按相反的顺序操作依次打开。 问:EPMA开机后需要注意什么？答:先检查附属设备的状态，如RP气的气压、循环水的水质和余量、机械泵的泵油情况等等。确保附属设备工作正常后，再打开主机。 *本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

一、单层激子缘体的证据（Nature Physics）众所周知拓扑性和关联性之间的相互作用可以产生各种各样的量子相，其中许多原理仍有待探索。近的进展表明，单分子层WTe2在不同量子相之间具有高度的可调性，这一特点表明WTe2是一种很有前途的材料。这种二维晶体的基态可以通过静电调谐从量子自旋霍尔缘态转化为超导态。然而，关于量子自旋霍尔缘态的带隙打开机制仍不明确。近日，美国普林斯顿大学Ali Yazdani和 Sanfeng Wu（共同通讯作者）等报道了量子自旋霍尔缘体也是激子缘体的证据，它是由电子空穴束缚态(即激子)的自发形成引起的。文章于2021年12月发表于Nature Physics。原文图2，单层WTe2中电荷中性的缘状态相关测量 文章中作者通过巧妙的实验设计，结合电输运测量和隧穿谱测量，揭示了在样品电荷中性点存在一种本征缘状态，并证实了这种电荷中性缘态的相关性质。作者提供的证据证明样品不是能带缘体或局域缘体，并支持了在激子缘体相的存在。这些观测结果为理解具有非平凡拓扑的相关缘体奠定了基础，并确定了单层WTe2是基态激子量子相材料，为以后的应用提供了广阔的前景。原文图4，隧穿光谱揭示的关联特征和金属-缘体跃迁在本工作中作者使用Quantum Design生产的完全无液氦综合物性测量系统PPMS DynaCool 和超全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCool进行了电运输和vdW隧穿的相关测量。OptiCool在2018年面世以来作为新型的强磁场低温光学研究平台受到了很多好评，并获得了当年的R&D100大奖。OptiCool的多种电学通道非常方便用户进行电学测量和栅压调控实验。OptiCool样品台直流通道（左）与腔体直流接口（右）OptiCool样品台交流通道（左）与腔体交流接口（右） 二、扭曲二维材料磁性体系中的磁畴和莫尔磁性的直接可视化（Science）扭曲非磁性二维材料形成的莫尔超晶格是研究奇异相关态和拓扑态的高度可调控系统。近些年来在旋转石墨烯等多种二维材料中都观察到了很多奇异的性质。在该工作中，来自华盛顿大学的徐晓栋教授课题组报道了在小角度扭曲的二维CrI3中出现的磁性纹理。原文图1，层堆叠依赖的磁性和扭曲双层CrI3的磁光测量作者利用基于NV色心的量子磁强计直接可视化测量了纳米尺度的磁畴和周期图案，这是莫尔磁性的典型特征。该篇文章中利用MOKE和RMCD对样品的磁性进行了精细的测量。研究表明，在扭曲的双分子层CrI3中反铁磁(AFM)和铁磁(FM)域共存，具有类似无序的空间模式。在扭曲三层CrI3中具有周期性图案的AFM和FM畴，这与计算得到的CrI3 莫尔超晶格中层间交换相互作用产生的空间磁结构相一致。该工作的研究结果表明莫尔磁性超晶格可以作为探索纳米磁性的研究平台。原文图3，双三层扭曲CrI3的磁光和NV磁强计扫描测量图该研究工作中对扭曲CrI3的MOKE和RMCD测量中使用了基于OptiCool系统的低温磁光测量系统。OptiCool具有多个窗口，超低震动，1.7K-350K超大控温区间等诸多优点可以满足各种高精度的低温强磁场光学测量。为了进一步满足用户的大数值孔径测量需求，OptiCool先后开发出了近工作距离窗口和集成物镜方案，可以满足各种用户的需求。OptiCool近工作距离窗口（左）与外部物镜（右）安装示意图内部集成室温物镜（左）与集成低温物镜（右）定制化方案示意图 三、OptiCool设备简介OptiCool是Quantum Design于2018年2月新推出的超全开放强磁场低温光学研究平台，创新特的设计方案确保样品可以处于光路的关键位置。系统拥有3.8英寸超大样品腔、双锥型劈裂磁体，可在超大空间为您提供高达±7T的磁场。多达7个侧面窗口、1个部超大窗口方便光线由各个方向引入样品腔，高度集成式的设计让您的样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。OptiCool是全干式系统，启动和运行只需少量氦气。全自动软件控制实现一键变温、一键变场、部窗口90°光路张角让测量更便捷；控温技术让控温更智能；新型磁体结合了超大均匀区与超大数值孔径。OptiCool让低温光学实验无限可能。OptiCool技术特点：☛ 全干式系统：完全无液氦系统，脉管制冷机。☛ 8个光学窗口：7个侧面窗口，1个部窗口；可升底部窗口☛ 超大磁场：±7T☛ 超低震动：10 nm 峰-峰值☛ 超大空间：Φ89 mm×84 mm☛ 控温：1.7K~350K全温区控温☛ 新型磁体：同时满足超大磁场均匀区、大数值孔径的要求。☛ 近工作距离：可选3 mm工作距离窗口或集成镜头方案 【参考文献】1、Jia et al., Nat. Phys (2021) https://doi.org/10.1038/s41567-021-01422-w2、Song et al., Science 374, 1140–1144 (2021) 26 November 2021