1. 什么是 TriVersa NanoMate® 多通道纳喷源?
TriVersa NanoMate® 多通道纳喷源,是美国 Advion 公司于 2002 年初推出的基于多通道芯片技术的全自动纳升电喷雾离子源,也属新一代电喷雾质谱的多通道进样系统,特别适合药物及其代谢物、蛋白质、脂质、抗体、ADCs 等样品的高通量分析、组学研究、药物研发、临床分析、精准医学、生物标志物发现与验证等等。
2. TriVersa NanoMate® 的功能是什么? 应用范围有哪些?
五合一功能,简述为:
1)纳升注射分析(nano infusion):全自动 nanoESI 离子化,无需清洗,可无人值守;连续分析达 400 个样品,无残留无交叉。应用于脂质组学、代谢组学、非共(non-covalent)作用、Native MS、PTM、ADCs、Histone、Intact Protein,等等。
2)nanoLC-MS 接口:无缝联接 nanoLC 与质谱,电流感应在线监测喷雾连贯性,可 3 秒自动移换喷雾针,实现全自动、无间断运行。应用于核心蛋白质组学及临床蛋白质组学。
3)在线馏分收集:同步收集的色谱馏分可再以纳升注射分析,长时间累加信号,提升信噪比。用于发现痕量成分,如低丰度代谢物和低丰度蛋白或肽段。
4)实施液滴萃取表面分析(LESA):通过吸取少量溶剂(1 μL)对样品表面的指定位置进行微萃取,再行纳升注射分析,获取化合物的表面分布或轮廓信息。应用于组织切片实现小分子、蛋白、脂质等的无基质成像分布分析、材料表面分析、MALDI 板再分析,等等。
以 LESA 模式对组织或 TLC 薄层板表面萃取分析
5)实施 LESAPLUS:即通过吸取少量溶剂(1 μL)对样品表面的指定位置进行微萃取后,萃取液再以六通阀引致微升柱或纳升柱分离和在线 nanoLC-MS 分析,实现复杂体系的组学或成像分析。
LESA-nanoLC/MS (LESAPLUS)
3. TVNM,LESA 和 LESAPLUS 各代表什么?
TVNM 即 “TriVersa NanoMate” 的缩写,多通道纳喷源;
LESA 即液滴萃取表面分析(Liquid Extraction Surface Analysis);
LESAPLUS 是在 LESA 基础上的最新升级,可通过微升 MicroLC 或纳升 NanoLC 随后在线对萃取液实行分离并实时质谱检测,对复杂体系、抗体分析、蛋白分析等添加新的第四维度的分离。
4. 与常规电喷雾离子化(ESI)或常规 LC-MS 液质相比,TVNM 的优势在哪里?
与常规 ESI 相比,TVNM 有诸多无可比拟的优势,比如:
1) TVNM 是基于纳升电喷雾(nanoESI)原理,在脱附、去溶剂、雾化和离子化效率等方面均明显优于 ESI,如更耐盐、耐基质等等。
2) TVNM 的喷雾流速(20-500 nL/min)远低于常规液质 LC/MS(几百 μL/min 到1 mL/min),即使样品量只有几微升,仍可充分利用并拉长分析,发挥质谱潜能。
3) 最长可实现数十分钟的持续喷雾,能充分利用所联接质谱的多种关联扫描或信号累加功能。常规 LC/MS 无法做到。
4) 实现纳喷阵列!多至 400 个半导体工艺喷嘴,经四十道精密加工工艺制成的芯片,喷雾重现。
5. 与传统的纳升电喷雾 nanoESI 及 nanoLC-MS 相比,TVNM 的优势在哪里?
与传统的 nanoESI(以及 nanoLC-MS)相比,TVNM 具有更多优势,比如:
1)TVNM 的核心是硅基喷雾芯片,上面均匀分布着 400 个精密加工的喷嘴,加工过程的高度一致性使喷雾的重现性大大提高。而且喷嘴是一次性使用,确保零残留。
多通道喷嘴,高度重现
2) 传统纳喷的电场位于喷针和质谱进样口之间,而 TVNM 以喷嘴做反电极(长度为 55 μm,传统喷针约 5 cm,~1000 倍的长度差异!),在喷嘴内的溶液和喷嘴外壁之间形成极强且稳定的电场,强度远高于传统纳喷,显著提升离子化效率,尤其对高水含量和含缓冲液 Buffer 的抗体药及偶联物 ADCs 等的离子化效率极高,获取传统 nanoESI 难以实现的质谱信号。
3) 全自动进样,无需人工干预。
4) 高通量,每天可处理几百个样品,对组学如代谢、脂质、酶反应监测等等研究有特效。
4) 喷雾不易中断(有独特的 Spray Sensing 功能),稳定性高,显著提升数据质量和定量准确度。
5) 在线同步馏分收集功能,对低丰度蛋白质、代谢物和脂质等非常有效。
6) 液滴萃取表面分析,可以对脂质、次生代谢物、蛋白质、药物或代谢物进行分布轮廓分析。这些是 nanoLC-MS 无法实现的。
7) 样品盘可设定低温至 4℃ 保护生物样品及组织。
6. 芯片上的喷嘴是怎么适应不同流量的?如何应对堵塞?
有三种不同内径的喷嘴供选择,分别是 2.5 μm(20-60 nL/min)、4 μm(60-250 nL/min)和 5 μm(200-500 nL/min)。工作站通过“喷雾电流感应”(spray sensing)功能自动识别喷嘴是否堵塞,一旦发生可在 3 秒内自动移至下一个喷嘴。
7. 馏分收集是如何工作的?
TVNM 的馏分收集功能类似于制备液相,可在指定的时间段对经过 LC 分离的组分按设定的时间间隔(如每隔 20秒,收集 67 微升)进行收集。各项参数,如起始时间、采集间隔、采集时长等均在软件中设定,与 LC 同步操作,自动进行。
计算机自动识别对应色谱峰的馏分部位,并在线启动 nanoInfusion 纳升注射分析;或保存后,后续进行离线分析。
8. LESA 是如何工作的?
LESA 首先用扫描仪将样品(动植物组织切片、中药、薄层板、干血斑等平面类样品)扫描成图片,然后通过鼠标点击指定取样位置,软件会将所有的取样位置和对应的仪器方法保存成序列,再配合质谱的序列同步自动运行。
LESA: Drug Profiling 器官切片药物分布
9. LESA 能否用于成像研究?
可以。液滴萃取表面分析(LESA)通过精确定位采样点,用 1 μL 左右的溶剂对样品表面进行微萃取,再对萃取液进行质谱分析,不涉及真空和基质的使用。LESA 的空间分辨率通常为 0.6~1 mm, 最新的 LESAPLUS 约400 μm; LESAPLUS 更通过 microLC 或 nanoLC 对基质和待测物进行进一步分离,提高了复杂体系的检测分辨能力。
10. LESA 除了成像,还能做什么?
LESA 对代谢组学、脂质组学、蛋白质组学、抗体分析,尤其是热门的抗体药物偶联物(ADCs)、非共作用(Non-Covalent)、药物分布分析、次生代谢分析等等都有广泛且成熟的应用,几无缺点。最近发表的数据,首次报导了 LESA 完成 80 万 Da 分子量的蛋白质复合物的分析。这是其他 ESI 或 nanoESI 较难以实现的。
LESA 检测小鼠的体内药物代谢分布
11. 微生物检测是否能通过 TVNM 实现?
可以。一些近期发表的文献报道了通过 LESA 对单独/共培养的细菌和真菌中的蛋白质、抗生素、代谢产物和毒素进行原位分析。(详情来函)
12. 如果初期没有订购 LESA,仅购买了 TVNM 源,以后可以升级吗?
早期的三合一功能的 TVNM 源,可以升级为 LESA 及 LESAPLUS。LESA 是一项独立功能,即使前期没有,也不影响后期添加。
13. TVNM 与质谱的兼容情况?
TVNM 在主流质谱厂商,如 Thermo、Agilent、SCIEX、Waters、Bruker、Shimadzu 的轨道阱、QTOF、FT、三重四级杆、混联质谱等的各型质谱上均可安装。
14. TVNM 适用的分子量范围是多少?
TVNM 对有机小分子和蛋白等生物大分子均适用。据文献报道,通过 Native LESA-MS 检测到的 tetradecameric GroEL 已达 ~800 kDa(分子量达 80 万 Da)。这一质量范围是其他 nanoESI 及 nanoLC-MS 或常规 LC-MS 技术极难实现的。
15. TVNM 适用于哪些组学相关的研究?
很多,如脂质组学、代谢组学、植物次生代谢、糖组学、PTM、核心蛋白质组学等。如广为人知的“鸟枪法脂质组学”(Shotgun Lipidomics)即是以 TVNM 为重要的基础技术支撑。
LESA 直接分析植物根系,研究发育过程
16. 动物如小鼠全身冷切片可以行使 LESA 无基质成像吗?组织会融化变质吗?
可以。(1)行使全身冷切成像;(2)组织不会融化变质。动物体如小鼠全身冷切片,放置在 LESA 载样板上,载样板或样品盘的温度可以保持在低温如 4℃,配合 LESA 进程,避免出现过热或(像其他质谱成像技术那样容易发生的)组织表面因融化引起的凹凸不均质的现象发生,保障成像分析稳定重现。
17. LESA 无基质成像可以定量吗?如何实现的?
LESA 可以做到(1)相对定量成像;(2)绝对定量成像。外标法可判定药物(及代谢产物)在不同部位的相对浓度水平,做到相对定量;有的研究组利用喷涂仪,均匀喷涂内标,获取不同部位的(药物/内标)浓度比,相对定量;最近有学者开始尝试内标(如同位素内标)添加至组织后匀浆再冷冻及切片,和非匀浆法比对,验证绝对定量方法可行性。
18. LESA 能否用于环境比如 PM2.5 的研究?
可以。已经见报诸多 LESA 用于环境毒理学研究的成果。某个研究组利用 LESA 实现了 PM2.5 颗粒物胶带的灵敏分析,剖析了颗粒物的化学组成。详情请来函索取。
19. TVNM 目前的应用情况如何?
TVNM 多通道纳喷源技术已经在 800 多个全球顶尖的实验室安装使用,这些实验室包括美国 NIH 等政府实验室;知名大学和研究机构如 FTMS 质谱发明人 Alan G. Marshall 实验室、Max-Plank 研究所、脂质组学大师 MPI 的 Andrej Shevchenko 实验室、伯明翰大学、ETH、宾州大学、斯坦福大学、PNNL、英国皇家学院、慕尼黑大学、剑桥大学、nanoESI 发明人 Mann Mathias 实验室、UC 戴维斯、波士顿大学、协和、生物物理所、中医药大学、大化所、蛋白质中心、出入境检验检疫中心、等等;跨国公司如 Amgen、诺华、Roche、Merck、GSK、BMS、杜邦、等等。
编辑丨ASPEC 技术团队
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