Développement et caractérisation de techniques pour l’amélioration de la sensibilité et de la résolution spatiale des sources MALDI : désolvatation laser et masques

Development and characterization techniques for improving the sensitivity and spatial resolution of MALDI sources : laser desolvation and masks

• Auteur / Autrice : Laurent Diologent
• Direction : Isabelle Fournier, Michael Ziskind
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et lasers, Physico-chimie, Atmosphère
• Date : Soutenance le 18/07/2013
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Protéomique, Réponse Inflammatoire, Spectrométrie de Masse (PRISM) - Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (PhLAM)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Faisceaux laser

Imagerie en biologie

Spectrométrie de masse

Mots clés libres

Mécanismes MALDI

Masques de silicium

Résolution spatiale et spectrale

Augmentation de sensibilité

Résumé

La spectrométrie de masse MALDI est une technique devenue incontournable pour l’analyse des biomolécules et largement employée dans de nombreuses applications. Bien que les performances de cette source soient notoires, celles-ci restent encore limitées en particulier en termes de sensibilité ou encore de résolution spatiale pour des applications telles que l’imagerie MALDI MS. En effet, les rendements de production d’ions sont très faibles en MALDI et chutent encore lorsque la résolution spatiale est augmentée (diminution de l’aire irradiée). Ainsi, les objectifs de ces travaux de thèse ont été de développer et d’étudier deux systèmes permettant d’augmenter la sensibilité. La première partie de ces travaux a donc portée sur la réalisation d’un système permettant la désolvatation des agrégats formés dans le processus MALDI via l’utilisation d’un second faisceau laser interceptant la plume en expansion. Par utilisation d’un laser pulsé émettant à 1064 nm il a été ainsi possible de démontrer une augmentation d’un facteur 2 à 3 de l’intensité des signaux d’analyte. Dans une seconde partie, un système de masques de silicium permettant de réduire les dimensions de la zone irradiée (sans agir sur la focalisation du faisceau laser) a été développé. Les études réalisées pour différentes géométries de ces masques ont permis de démontrer d’une part l’efficacité de ces systèmes pour réduire l’aire de la zone irradiée en coupant le faisceau laser incident tout en maintenant l’intensité des signaux, et d’autre part que certaines géométries particulières permettaient d’obtenir un effet d’augmentation de la sensibilité et de la résolution spectrale.

MALDI Mass Spectrometry is an essential tool for biomolecules analysis and is largely employed in various applications. Albeit performances of this ion source are well known, there are still clear limitations in terms of sensitivity and spatial resolution for applications such as MALDI MS Imaging. Indeed, ion production yields are very low in MALDI and, moreover drop when spatial resolution is increased (decrease of irradiated area). Thus, objectives of this work were to develop and study two systems for improving sensitivity. First part of this work was dedicated to setup a system allowing desolvation of material clusters formed in the MALDI process by using a second laser to intercept the expanding plume. By using a pulsed laser emitting at 1064 nm, it was possible to demonstrate an increase of signal intensity by 2 to 3 folds. In a second part, Silicon mask systems allowing reduction of irradiated area (without involving any focusing of the laser beam) was developed. Studies of various geometries of the mask showed their efficiency to reduce irradiated area by cutting part of the laser beam while maintaining signal intensity. Moreover, for certain geometries it was demonstrated that masks could lead to an increase in sensitivity and spectral resolution.