生体組織中のがん領域や、高分子材料中の添加剤分布などの幅広い応用分野において、物質中の複数の化学成分の分布を、網羅的に捉える技術が求められている。これを実現する技術の一つとして、質量分析イメージング（MSI: Mass Spectrometry Imaging）が挙げられる。

　MSIでは、①物質の局所領域に含まれる化学種を、サンプリング・イオン化し、質量分析装置で成分分析を行う技術と、②ミクロの分析領域を試料表面上で走査する技術、を組み合わせることで、試料に含まれる化学種の二次元分布を可視化することを可能にする。

　我々が研究を進めている、タッピングモード走査型プローブエレクトロスプレーイオン化法（t-SPESI）は、試料の表面処理を行うことなく、大気圧環境下で化学種の分布を可視化することを可能にする。振動するキャピラリプローブを通じて、高電圧を印加した溶媒を試料表面に局所的に供給すると、プローブと試料の間に溶媒の架橋（液架橋）が形成され、試料成分が抽出される。次に、プローブが移動すると共に抽出液が持ち上げられ、エレクトロスプレーイオン化（ESI）に供される。ESIを用いることで、脂質やタンパク質などの生体分子を壊すことなくイオン化することができる。

 　t-SPESIの振動プローブは、抽出・搬送・ESIのそれぞれの過程を時空間的に分離し、高速に実施する機能だけではなく、試料表面の高さを検出する機能も併せ持つ。振動振幅をフィードバック制御することで、試料表面の形状が抽出-イオン化の不安定化に及ぼす影響を動的に補償できる。この振動プローブの多機能性は、従来の連続抽出型アンビエントイオン化法とは本質的に異なる特性である。

　高空間分解能MSIのための基盤技術群の開発により、１細胞内の成分分布を可視化する、シングルセルMSIの実証に至った。我々は今後も、装置開発と疾患組織への応用を両輪として研究を推進する。抽出領域の微細化や、高感度化、計測システムの安定化に挑戦する。疾患組織の細胞ネットワークの不均一化を高精細に可視化し、ライフサイエンスへの貢献を追求する。

概要PDF（英語論文）
Yoichi Otsuka, Advances in tapping-mode scanning probe electrospray ionization (t-SPESI): Instrumental development for high-spatial-resolution ambient mass spectrometry imaging, International Journal of Mass Spectrometry (2026).

大塚は、大阪大学大学院理学研究科物理学専攻と、大阪大学大学院理学研究科化学専攻に所属し、独創的な質量分析装置の研究開発とそれを用いた応用研究を行っています。

質量分析は、物理学・宇宙地球科学・化学・生物学・ライフサイエンス・環境科学・農学など様々な分野と関わっています。当研究室では、物理学をベースとした装置開発を核として、様々な分野の研究者と連携しながら分野横断型の研究を進めています。質量分析に関する装置開発を行っている大学の研究室は、世界でも非常に珍しい存在です。

機械いじりが好きな人、機械工作や電子工作が好きな人、プログラミングが得意な人、ライフサイエンスや医学など異分野の人と一緒に研究をしてみたい人、是非一緒に研究をやってみませんか？これらを今までやったことがない人も大歓迎です。研究室では、機械工作や電子回路工作、プログラミング、さらには質量分析の基本を学ぶ実習を行いますので、興味と熱意のある方大歓迎です。

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