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电荷检测质谱是什么？为何如此引得质谱巨头关注？

ONE

2022/04/08

液质联用（LCMS）

质谱法是一种强大的分析工具，其原理是测量带电粒子质量的方法，当分析样品进入质谱仪后，首先在离子源处使分析物进行游离化以转换为带电离子，进入质量分析器后，在电场、磁场等物理力量的作用下，探测器可测得不同离子的质荷比（m/z），从而从电荷推算出分析物的质量。传统质谱法难以分辨质量大于几百千道尔顿的物质（例如蛋白质复合物）的电荷状态。然而近些年，一种新的质谱方法出现，即电荷检测质谱 (Charge Detection Mass Spectrometry,CDMS) 。

CDMS 是一种通过同时测量单个离子的质荷比（m/z）来确定单个离子质量的单粒子技术。确定数以千计的单个离子的质量，然后将结果合并提供质谱图。使用这种方法，可以测量通常不适合传统质谱分析的异质和高分子量样品的准确质量分布。最新发表的CDMS技术的应用就包括了高度糖基化的蛋白质、蛋白质复合物、蛋白质聚集体（如淀粉样蛋白纤维）、传染性病毒、基因疗法、疫苗和囊泡（如外泌体）。

虽然到目前为止，CDMS 仍然是少数能够自制仪器的科研人员在应用。而随着生物医学的快速发展，研究人员分析分子量超大样品的需求快速增长，传统的质谱方法面临一定的限制，以CDMS为焦点的分析技术也许将成为下一个里程碑。

前沿技术发生革新，行业巨头公司一定是反应最快的。日前，全球著名的质谱仪器公司Waters便发布公告，成功收购了一家专攻电荷检测质谱技术（CDMS）的初创企业，Megadalton Solutions。该公司由美国印第安纳大学的Martin Jarrold和David Clemmer两位教授于2018年创立。

笔者进一步查询到，Martin F. Jarrold 本人在过去十年一直致力于 CDMS技术的研究，也于2015年发表了“Charge Detection Mass Spectrometry with Almost Perfect Charge Accuracy”相关文章。（DOI:https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b02324）。2021年还发表了关于CDMS在生物分子学和生物技术相关的应用进展文章“Applications of Charge Detection Mass Spectrometry in Molecular Biology and Biotechnology”。（DOI：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00377）

2018年，Martin Jarrold和David Clemmer教授因在离子淌度质谱技术上的开创性发明，共同获得了美国质谱学会颁发的质谱杰出贡献奖。不仅如此，David Clemmer教授还曾获得2006年的Biemann奖章。

2018年ASMS质谱杰出贡献奖

可以说，Megadalton Solutions公司是由两位质谱界大佬为了研发CDMS仪器创立的，技术实力很强硬。Waters公司的眼光也非常独到，于2021年就已经将Megadalton的CDMS技术引进到了Waters的Immerse Cambridge创新和研究实验室，并应用于各项先进检测及研发工作。（相关链接：沃特世收购电荷检测质谱技术扩大细胞和基因治疗领域应用）

此外，笔者还注意到了另外一家基于CDMS技术的初创企业，荷兰公司TrueMass。

TrueMass 于 2020 年在荷兰成立，并在英国曼彻斯特设有制造工厂。这家私营投资公司已从天使投资人获得大量资金，公司的使命是提供新技术，帮助全球研究人员和临床实验室推进药物开发和材料技术的研究。该公司于2021年10月26日在宾夕法尼亚州费城举办的ASMS上推出了其研发的CDMS仪器。

笔者也搜索了TrueMass创始人 John Hoyes博士相关的信息，以飨读者。

TrueMass创始人 John Hoyes博士

TrueMass 创始人 John Hoyes 博士在质谱行业拥有 30 多年的从业经验。他于 1989 年在曼彻斯特大学完成了激光物理学博士学位，并在该大学科学技术学院仪器与分析科学系 (DIAS) 担任了一年的博士后研究助理。 Hoyes博士1990 年首次加入 VG Analytical，担任曼彻斯特工厂的开发物理学家。在头两年致力于改进磁扇磁场质谱仪器后，他开始研究飞行时间 (TOF) 质谱仪器。他是 VG Analytical 第一台 TOF 仪器的项目负责人，该仪器采用了 MALDI 离子源。 1995 年，他领导开发了世界上第一台商用 Q-TOF 仪器，该仪器于1996 年底由Micromass（后被Waters收购）推出。 2000 年，他发明了高分辨率光学 TOF 几何结构，并被纳入下一代 Q-TOF 仪器的改进。 2003 年，Hoyes博士离开 VG，成立了一家名为 MS Horizons 的新公司，专门提升该领域现有 Q-TOF 仪器的性能。在此期间，Hoyes博士对离子淌度和飞行时间杂合质谱仪器产生了兴趣，并为此申请了专利。他于 2006 年回到 Micromass（后被Waters收购）担任研究总监，并于 2010 年成为技术总监。在他任职期间，公司推出了 SYNAPT G2、Vion 仪器和 StepWave 离子源等产品。 2013 年，他成为Waters科学研究员，并于 2016 年在 HUPO（人类蛋白质组组织）获得“科学技术奖”。2018 年 4 月，Hoyes博士离开公司，成立了 HGSG Ltd咨询公司。2020年Hoyes博士创立了 TrueMass公司以实现他对商业电荷检测质谱仪器的想法。

总体看来，CDMS技术在复杂生物分析中能够发挥质谱技术的精确性优势，不久之后，质谱巨头们关于CDMS技术一定会动作频频，仪器信息网也将持续带来最新报道，敬请关注。

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刘彦刚

第1楼2022/04/08

应助达人

非常感谢！让我们涨知识了。

0

ONE

第2楼2022/04/08

这有一位国内做CDMS的大咖专家解读CDMS的文章，https://www.instrument.com.cn/news/20220318/609666.shtml
刘彦刚(pxsjlslyg) 发表:非常感谢！让我们涨知识了。

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刘彦刚

第3楼2022/04/08

应助达人

感谢推介！
ONE(Insm_11026418) 发表: 这有一位国内做CDMS的大咖专家解读CDMS的文章，https://www.instrument.com.cn/news/20220318/609666.shtml

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mengzhaocheng

第4楼2022/04/08

应助达人

工作原理和传统质谱仪不一样啊

0

夕阳

第5楼2022/04/08

应助达人

此贴应该放在哪质谱版面里。

0

zyl3367898

第6楼2022/04/08

应助达人

新知识，谢谢分享。

0

ONE

第7楼2022/04/12

CDMS技术的关键是如何准确地测量单个离子的电荷，分析器有科学家用用线形静电阱结合傅里叶变换
mengzhaocheng(mengzhaocheng) 发表:工作原理和传统质谱仪不一样啊

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ONE

第8楼2022/04/12

CDMS关键在处理单个电离，分析器现在科学家用的是线形静电阱结合傅里叶变换
夕阳(anping) 发表:此贴应该放在哪质谱版面里。

0

hujiangtao

第9楼2022/04/12

应助达人

突破传统质谱检测

0

mengzhaocheng

第10楼2022/04/14

应助达人

测试结果应该更加可靠一些。
ONE(Insm_11026418) 发表: CDMS技术的关键是如何准确地测量单个离子的电荷，分析器有科学家用用线形静电阱结合傅里叶变换

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