各位看官,质谱分析扫盲篇,且看且懂!

作者:冉盛网(大型仪器共享平台) 时间:2019-05-05 17:54:03

  各位看官,作为一位质谱检测领域的非专业人士,我今晚采编一下资料,试图用尽可能浅白的语言,跟不喜欢翻看专业书籍的同行,简介质谱分析检测的基本常识。圈内有不少同学故旧,这些年已经把质谱应用到跟玩儿一样,多指导,少拍砖。为了卖点东西不容易。


  首先得声明,我也是临时抱佛脚。在读书那会,质谱仪可是风毛麟角的宝贝疙瘩,可能在中科院的研究系统里会富余一些,常常是博士阶段才会密切接触。不好意思,暴露年龄了。那时候穷,用不起几百万的设备。许多人远赴美国、德国、日本留学,在实验室用的大杀器就是质谱仪。20年过去了,中国的食品安全、药物分析、生命科学、材料学、石化能源和环境等领域的分析工程师已经普及了质谱的应用。近年来,临床医疗领域,通过质谱检测出的疾病生物标志物也在逐步从科研走向临床。
  
  中国质谱学会理事长,南京大学陈洪渊院士告知我们:质谱分析目前是分析行业中技术含量最高,应用范围最广的一种分析测试方法。回顾质谱的百年发展历史,和质谱科技相关的研究中共有7项诺贝尔奖,其中3项物理奖、4项化学奖共11人得奖。
  
  1910年 世界上第一台现代意义质谱仪在英国剑桥Cavendish实验室出现
  
  1917年 电喷雾(Electrospray) 物理现象被发现 (并非为了 MS)
  
  1918年 世界上第一台实际意义质谱仪在美国芝加哥大学实验室出现(扇型磁场MS)
  
  1943年 世界上第一台商业质谱仪
  
  1953年 四极杆质量分析器质谱仪
  
  1955年 飞行时间质量分析器质谱仪
  
  1960’s 开发GC/MS
  
  60’s-70’s 大气压电离(APcI)源被发现(但并未被广泛应用)
  
  70’s-80’s 开始广泛研究 LC/MS
  
  1979年 传送带式 LC/MS 接口成为商业产品
  
  1982年 离子束LC/MS接口出现
  
  1984年 第一台电喷雾 MS仪宣告诞生
  
  1988年 电喷雾离子源 MS 首次应用于蛋白质的分析
  
  ……
  
  言归正传,什么是质谱分析?用大白话说,就是用电场和磁场,将试样在离子源装置中进行离子化处理,然后生成带电荷的离子,按它们的质荷比予以分离后进行检测的方法。
  
  ü 质量是物质固有特征之一,不同的物质有不同的质量谱
  
  ü 分析物被转化为气相离子而被分析
  
  ü 这些离子按其质荷比 (m/z)被分离而被检测
  
  ü 质谱图即是相关的离子流对m/z的图
  
  质谱仪的基本组成包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器、真空系统和计算机控制与数据处理系统等。目前国内使用的质谱仪基本是以进口为主。这些年,中国也在默默地研发质谱仪,就跟在默默建造大型水面舰艇一样。但是,在离子化器、质量分离分析器、检测器等各项关键技术,离商业化尚有一段距离。简介几家著名的国外质谱仪供应商:
  
  ü 美国应用生物系统公司:世界上规模最大、销售额第一的生化仪器、分析仪器公司,其下属的质谱生产部门AB/SCIEX质谱公司专业制造API/LC/MS/MS仪,拥有世界上最大的LC/MS和LC/MS/MS系统生产基地,领导着LC/MS/MS技术潮流
  
  ü 沃特世科技 (Waters): 位于美国马萨诸塞州Milford的上市公司,其高效液相色谱仪,质谱仪,热分析仪以及流变学产品和服务广泛应用于全球的实验室
  
  ü 安捷伦科技:这是1999年脱胎于惠普(HP)的一家美国分析仪器公司,创始地跟苹果一样,都是始于一个车库。现在这个车库被确认为惠普公司的发祥地和硅谷发展的里程碑。
  
  ü 赛默飞世尔科技:同样是一家美国的上市公司,提供实验室综合解决方案
  
  ü 岛津:那么多美国公司以后,按惯例肯定会出现一家日本公司了。跟美国老大比,自然是价格稍微低端一点,品质感觉也是低档一点
  
  质谱仪的分类,是非专业人士认知的难点,我们只需要搞清楚其应用领域即可。按质量分析器的种类,质谱仪可分为:
  
  ü 四极杆(Quadrupole)质谱:是最常见的质谱仪器,定量能力突出,结构简单、成本低、维护简单。三重四极杆QQQ,则在四极杆基础上增加了提供了串级功能,加强了质谱的定性能力,又保留了权威的定量能力。当然,造价和维护成本也大为提高。当前医学临床检验用得最广泛的是LC-MS/MS(液相质谱联用),质谱仪多采用三重四极杆QQQ
  
  ü 离子阱(Ion Trap)质谱:最简单的串联质谱。具备多级串级能力,在分子结构方面的定性表现,比三重四极杆QQQ要好
  
  ü 飞行时间(Time of Flight,TOF)质谱:所有离子一同起跑,质量小的跑得快,利用时间来分辨,主要用于定性分析,无法广泛应用。目前在临床上主要用于病原微生物的快速精准的鉴定。有不少国产品,因此价格也较低
  
  ü 扇形磁场(Magnetic Sector)质谱
  
  中国质谱学会临床质谱专委会主任委员,解放军总医院(301医院)医学检验中心主任王成彬教授如此评价质谱检测:
  
  ü 检验科的重要功能之一就是为疾病诊治监测标志物。而寻找高灵敏度、高特异性的疾病标志物是比较困难的。质谱在这方面具有突出的优势。就像捕鱼,传统方法就像用一个鱼竿串上鱼饵,一条一条钓鱼;质谱法就像用一张大渔网,撒下网一次就可能捕到几条、几十条鱼。对于正常对照人群和某一疾病人群,质谱可以通过一次实验,鉴定他们之间成千上百种物质的差异;然后再回到临床做进一步的验证。
  
  ü 相对于传统检验方法,质谱分析最大的优势是高通量,一次实验可以检测数十成百上千的项目。随着临床实验室检测项目和检测标本量的不断增加,对高通量检测技术的需求越来越大。同时,质谱的高通量特性又可以降低检测成本。如能充分利用又便宜又快速的临床质谱检验技术,对于检验医学发展很有意义  

         来源:秦粤仁

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