自Caprioli第一個報道質譜成像后，成像技術發展很快，包括：MALDI成像、DESI成像、SIMS（二次離子）成像，三種方式各有其優缺點。其中，分辨率最高的是SIMS，空間分辨率可達幾十納米量級，但離子束能量高、離子源太“硬”，較難得到完整的分子離子峰。DESI的好處是可在常壓下操作，比較容易實驗，但空間分辨率在100μm以上。MALDI正好介于兩者之間，分辨率1-10μm。“除了分辨率和離子源性能的考慮，我們想做組織成像，看組織分布MALDI最合適，而且今后在醫院臨床，我認為組織成像最有前途的也是MALDI技術。”聶宗秀說，“國內有很多優秀學者開展質譜成像研究，取得了非常好的研究結果。總的來說，這三種技術相互配合，離開哪個都不行。”
課題組的MALDI成像工作
“我們在質譜成像方面開展的研究工作，在我回到中科院化學所之后開始的，“主要是兩方面工作，發展新基質，及質譜成像。由于我們有做顆粒質譜的背景，才有用MALDI成像技術分析病毒、細胞、細菌，或更小的顆粒如納米材料的想法。”
納米材料廣泛應用于組織工程學、生物等各種領域，這為分析化學工作者提供一個契機。材料學家合成很厲害，但他們迫切需要了解材料在體內的分布和其毒性，就會同分析化學家合作。以前，用質譜研究納米材料的分布很難。首先，納米材料的質量范圍超出了商用儀器的研究范圍；其次體內很多內源性小分子會干擾納米材料的測定；第三點是生物體內環境很復雜，納米材料解吸附、電離比較困難。當時課題組參加了萬立駿院士的項目就是做質譜成像；購置了布魯克公司的ultrafleXtreme MALDI TOF/TOF高通量MALDI質譜儀，目標就是做納米材料的質譜成像。
ultrafleXtreme MALDI-TOF/TOF質譜儀
首先，我們發現用激光濺射碳納米管時，小分子區域中有很多貌似像雜峰的指紋峰，查了很多文獻，都認為它們來自于樣品雜質，或來自不干凈的腔體表面。但進一步研究發現，這些峰重復性很好，非常奇怪，就想把這事搞清楚。我們嘗試很多方法進一步凈化樣品，把腔體也擦得干干凈凈，但仍有這些峰；因此懷疑它們來源于樣品本身。最后通過仔細研究發現，這是m/z 12、24、36、48的一組峰，每個峰間質量數正好差12，是碳的原子量，因此這組峰是碳材料本身的團簇離子質譜峰。我們就巧妙地將高質量數窗口移到低質量窗口，解決了碳納米材料的探測的問題。
第二問題是如何解決內源性小分子干擾的問題。我們發現，改變激光波長比如當選擇355 nm的紫外激光時沒有干擾，這是因為內源性小分子對355 nm激光吸收不多。我們把碳納米管通過小鼠尾經脈注入其體內后，用355 nm激光進行質譜成像，得到同純材料非常類似的模式（Pattern）。因此選擇合適的激光波長可解決內源性小分子干擾問題，我們成功建立了納米材料在體內成像的方法。突破了上述幾大難點后，以后的定量、研究納米材料分布、在亞器官的分布就獲得了較好的實驗的結果。該工作很快被《Nature Nanotechnology》接受。
小鼠肺組織切片MoS2納米片的LDI MS成像
納米材料可用作藥物載體，我們最近用質譜成像技術研究納米載體藥物的釋放。我們選擇硫化鉬納米材料，觀察硫化鉬的信號即可得到納米材料在體內的分布。選擇的藥物是紫杉醇，觀察其信號可得到藥物在體內的分布。我們用質譜成像發現了一個有趣的現象：一般人認為腫瘤里面的材料多，但通過質譜成像發現，腫瘤里的材料很少，正常組織中材料多；腫瘤組織里面藥物釋放多，正常組織藥物釋放少，與人們想象的結果相反。
小鼠經24小時靜脈注射后肝臟組織中MoS2納米片的分布及其有效抗癌藥物DOX的原位H22腫瘤模型圖像
對質譜成像生產廠家的建議
對當前臨床所用MALDI-TOF微生物質譜，聶宗秀認為從質譜技術上來看，這些都是線性模式TOF，可以說是相對比較簡單的一種TOF。前一陣子有十幾家國內廠家都紛紛推出微生物檢測MALDI-TOF，表明技術上并無太高的門檻，聶宗秀表達了自己隱隱的擔心：過多廠商蜂擁而上會造成惡性低價競爭，最終影響產品質量。
