质谱离子碎片分析

大家好，本周为大家分享一篇2024年发表在Analytical Chemistry上的文章，Panda-UV Unlocks Deeper Protein Characterization with Internal Fragments in Ultraviolet Photodissociation Mass Spectrometry1。该文章的通讯作者是来自北京蛋白质组学研究中心的常乘研究员以及中国科学院大连化学物理研究所的王方军教授。　　在过去的十年里，UVPD (193nm)因其出色的碎裂效率而备受关注。它能够产生a/x, b/y, c/z等多种类型离子，并能够对小于30 kDa的蛋白质提供近乎完整的序列裂解。它是完整蛋白表征的有利工具，能够提供序列、PTM、次级结构等丰富信息。常规的UVPD分析主要依赖于识别N-端或C-端碎片(a/x, b/y, c/z)，尽管已经满足大部分的小分子蛋白质(　　图2. Panda-UV工作流程　　通过在三种模型蛋白质上进行全面基准测试，展示了Panda-UV强大性能(图3)。内部片段的加入使得识别的片段数量提高了26%，并将平均蛋白质序列覆盖率提高到了93%，解锁了模型蛋白质中最大蛋白碳酸酐酶II的隐藏区域。此外，平均65%的内部片段可以在多次重复实验中被识别，展示了Panda-UV识别片段的高置信度。与现有的内部片段匹配软件ClipsMS进行对比，Panda-UV通过对代码框架的优化，搜索模型蛋白的一个质谱数据不超过9分钟，比ClipsMS快50倍。最后，在分析单克隆抗体时，Panda-UV将识别的片段数量翻倍，mAb亚基的序列覆盖率可以提高到86%，并且CDR几乎完全测序，显著提高了mAb的识别准确性(图4)。　　图3. A) B)Panda-UV与C) D)Clips MS解析CA、Mb、Ub三种蛋白的UVPD数据对比　　图4. Panda-UV在mAb UVPD数据分析中的应用　　总的来说，Panda-UV赋予研究人员解锁UVPD数据中内部片段的能力。尽管Panda-UV是专门为UVPD设计开发的，但是用一般解离方法(例如：HCD、ETD)得到的质谱图也是兼容的。Panda-UV揭露了完整蛋白质表征的隐藏深度，为蛋白质组学top-down深度分析提供了帮助。　　撰稿：刘蕊洁编辑：李惠琳文章引用：Panda-UV Unlocks Deeper Protein Characterizationwith Internal Fragments in Ultraviolet Photodissociation Mass Spectrometry　　参考文献　　1. Zhu Y, Liu Z, Liu J, et al. Panda-UV Unlocks Deeper Protein Characterization with Internal Fragments in Ultraviolet Photodissociation Mass Spectrometry. Anal Chem. 2024 96(21): 8474-8483.

近日，中国科学院大连化学物理研究所所仪器分析化学研究室质谱与快速检测研究中心（102组）李海洋研究员团队在现场检测微型质谱及应用方面取得新进展，基于自主研发的现场快速检测微型质谱（Anal. Chem.，2022），开发了简单易控、高碎片化效率的新型多重碎片化碰撞诱导解离技术，可实现单次进样条件下获得丰富碎片离子信息，对于化学战剂、D品的准确识别，以及新型合成D品的结构解析具有重要意义。　　新型D品层出不穷、种类繁多，成为当前D品犯罪案件的突出特点。此外，D品的种类不断翻新，更具伪装性、隐蔽性和迷惑性，使得检测难度大。因此，开发便携式仪器用于新型D品的及早发现，以及传统D品的现场快速准确识别对禁D工作具有重要意义。李海洋团队前期基于微型质谱关键技术，实现了传统D品和新型芬太尼类D品的定性检测（Anal. Chem.，2021；Anal. Chem.，2021；Anal. Chem.，2019；Anal. Chem.，2019），并在云南边境多个检查站开展了推广应用。　　传统共振碰撞解离技术需要多次进样才可以获得多重碎片离子信息。本工作中，基于此前构建的现场检测微型质谱，该团队开发了一种简单易控的新型碰撞诱导解离方式技术，可实现单次进样条件下获取多重离子碎片信息。基于对离子阱内微区电场分布的研究，团队还揭示了该技术的微观本质，即增大离子阱质量分析器的直流偏置电压有利于增强径向电场强度，从而驱动离子进入强射频场获得能量、发生碰撞诱导解离。通过调控电场、离子的初始动能和气压等，该碰撞诱导解离技术可实现100%的碎片化率。该技术还可同时获得多个碎片离子，有利于提升识别准确性，实现痕量D品同分异构体的区分、化学战剂的准确识别等。此外，该技术通过分析母离子以及不同碎片离子之间的质量数差异，可实现对D品的结构解析与分类，适用于新型合成D品早期发现预警，在D品稽查、公共安全等领域具有广阔应用前景。　　相关研究以“Radial Electric Field Driven Collision-Induced Dissociation in a Miniature Continuous Atmospheric Pressure Interfaced Ion Trap Mass Spectrometer”为题，于近日发表在《美国质谱学会杂志》（Journal of the American Society for Mass Spectrometry）上，并被选为封面文章。该工作的第一作者是我所102组博士研究生阮慧文。上述工作得到国家自然科学基金、我所创新基金等项目的支持。（文/图 王卫国、阮慧文）　　文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jasms.3c00324

德国科学家在最新一期《海洋科学前沿》杂志上撰文指出，在过去5年时间里，他们调查了北极海岸塑料碎片的组成及来源情况。分析显示，其中1/3的塑料碎片仍然带有印记或标签，可对其来源进行追踪，其中大部分来自德国。塑料碎片是一个全球性问题，据观察，有相当数量的塑料碎片漂浮在遥远的北冰洋上，但目前尚不清楚这些碎片从何而来。最近，由亥姆霍兹极地和海洋研究中心（AWI）阿尔弗雷德韦格纳研究所开展的公民科学项目提供了第一个有价值的信息。该研究负责人梅勒妮伯格曼博士说：“从2016年起，我们开始与公民科学家合作，调查北极海岸塑料碎片的组成，期间参与活动的游客收集并记录了斯瓦尔巴群岛海岸上的塑料碎片，到2021年他们共收集了23000件物品，总重量为1620公斤。”伯格曼指出，他们调查了那些仍然带有标记、标签或印记的碎片来自何处，结果发现了来自遥远的巴西和美国的碎片，而欧洲特别是来自德国的塑料碎片占总数的8%。他进一步说：“研究和计算机模型显示，塑料污染来自当地和偏远地区。在当地，塑料碎片从船只和废物管理系统较差的北极地区流向海洋；来自遥远地方的塑料碎片和微塑料则通过河流和洋流从大西洋、北海和北太平洋输送到北冰洋。”专家们指出，为有效解决这些问题，不仅需要改善当地的废物管理，尤其是船舶和渔业的废物管理措施，还需要大规模减少全球塑料产量，特别是在欧洲、北美和亚洲的工业化国家。

3月5日，日本共同社报道了一个令人担忧的消息。据报道，日本东京电力公司对福岛第一核电站1号机组反应堆安全壳内部的调查结果显示，来自熔落核燃料(燃料碎片)的物质，当年未全部清理干净，如今很可能仍大范围分布在底部堆积物的表面。随着日本计划在2023年将核废水排放入海，这些核燃料碎片如果随之暴露，将造成何种影响，难以设想……大量放射性核残渣，后患无穷据共同社报道，2022年12月，东电向积水的安全壳内投放了配备辐射检测传感器的水下机器人，向底部堆积物放下传感器。2023年2月根据分析结果发现，检测到燃料碎片散发出的强烈中子射线，以及显示存在燃料碎片所含放射性物质“铕-154”的放射线。此外，东电对支撑装有核燃料的反应堆压力容器的底座外侧进行调查，所有8处均检测到燃料碎片散发出的特有核辐射。据分析，1号机组的燃料碎片冲破压力容器，从正下方的底座开口处流到了安全壳底部。开口处附近出现像是构造物熔化后的堆积物，呈现越远离开口处就越薄的倾向，里面也可能含有燃料碎片。堆积物的厚度、距开口处的距离与测得的铕辐射量等没有相关性，东电认为“堆积物的表面附近存在来自燃料碎片的物质”。燃料碎片是指核燃料和构造物熔化后冷却凝固而成的物体，但也有从碎片上散落的微小粒子，东电认为这些都是“来自燃料碎片的物质”。今后，东电还将使水下机器人进入底座内侧，尝试拍摄内部的损伤情况和压力容器下部等。向太平洋排放核废水，日本“铁了心”虽然福岛核电站真实状况不甚明朗，但近日，日本首相岸田文雄在参院预算委员会会议上，关于东京将核废水排放入海的开始时间明确表示，“预计2023年春季到夏季的这一时间不变”。岸田称，将切实推进反应堆报废工作，并认为“为了实现福岛重建，核废水的处置是无法推迟的课题”。立宪民主党批评称尚未得到渔业相关人士等的理解。事实上，自日本政府早前宣布将核废水排放入太平洋后，日本国内外的反对之声便不绝于耳。对于此事，日本民众首先无法接受。2022年3月，日本福岛县和宫城县的多个民间组织，向东京电力公司和经济产业省提交了一份18万人联合署名、反对将福岛核电站污水排入大海的请愿信，要求采用其他方法处理。日本各界民众还多次自发举行游行集会，质疑政府并未充分听取民意，单方面实行这一决定。日本龙谷大学政策学部教授大岛坚一曾表示，“核污染水排入大海不仅破坏当地渔民赖以生存的渔场，还将影响到周边海域，对全球海洋生态环境造成不良影响”。日方的做法，也引发邻国强烈反对。中国外交部一再重申，福岛核污染水处置关乎全球海洋环境和环太平洋国家公众健康，绝不是日本一家的私事。中方再次敦促日方，切实履行应尽的国际义务，以科学、公开、透明、安全的方式处置核污染水，停止强推排海方案。韩国政府也表示，对日方核监管机构批准排污入海的做法感到忧虑，并将采取应对措施。同时，韩国将就此提升与国际原子能机构合作，加强对国内海洋环境辐射的检测工作。俄罗斯方面也已表示，将关注日方对核废水的处理动向，对其举动表示关切。(完)

1996年Waters公司推出了世界上首台商业化Q-TOF质谱，从那时起Waters就成为引领Q-TOF质谱发展的旗手。2007年Waters创造性地将行波离子淌度（T-Wave）嵌入质谱中，推出SYNAPT HDMS&mdash 一举获得了当年PITTCON金奖。从此质谱不仅可提供质量信息，而且可以根据离子的形态进行分离、分辨。加之在液相领域至今所向披靡的UPLC技术，Waters为使用者呈现出了一个由质量、形态、色谱构成的多维分析空间。SYNAPT已帮助科学家在蛋白质复合体四级结构、蛋白单体变化及聚合物分析等领域，在Cell、Nature等期刊发表诸多论文。 SYNAPT没有止步，它带来了越来越多的惊喜。首先是T-Wave与前后两个碰撞池结合的TriWave技术。这个巧妙的设计使Q-TOF质谱具备了三级质谱性能。更令人兴奋的是，此三级远非常见的三级方法：母离子在第一个碰撞池产生的碎片，可在之后的T-Wave迁移腔中根据形态分离，因此当碎片离子按照形态顺序依次进入第二个碰撞室后，最终产生的三级碎片不仅包含质量信息，而且蕴含了结构信息。这种被称为时间排列平行碎裂（TAP，TimeAligned Parallel Fragmentation）的三级质谱技术，在糖肽结构分析中，可巧妙地分别采集糖链及多肽的碎片信息，为蛋白质糖基化及其它化合物分析提供了全新的策略。 T-Wave还可以提高质谱信号强度，提升信噪比！使用两个T-Wave组成的离轴迁移腔被命名为Step-Wave。它在使分析离子&ldquo 上一个台阶&rdquo 进入质谱分析器的同时，让中性干扰物&ldquo 下一个台阶&rdquo 而远离质量分析器。因此采用Step-Wave的SYNAPT G2-S对痕量物质的分析具有了前所未有的分析能力。较前代产品，SYNAPT G2-S的信号检测强度提高了约30倍，信噪比提高了5-6倍，最低检测限也下探了一个数量级。灵敏度的显著提高、无与伦比的选择性和分析能力、以及离子淌度分离等多重优势，使SYNAPT G2-S能够以在低于任何其它高分辨率质谱仪的分析浓度条件下定性、定量分析物。HDMSE是T-Wave技术的又一创新应用，它使沃特世独有的MSE专利技术进一步升华。MSE通过碰撞池在低、高能量匀速高频切换，分别得到全部母离子与所有碎片离子信息。之后通过母离子与其碎片具有一致色谱行为的性质，进行碎片离子归属，从而得到所有母离子的二级碎片信息。MSE的优势在于它不仅采集了最全的离子信息，而且&ldquo 完美&rdquo 地记录了色谱数据。这对于分析物的定性和定量堪称绝佳的解决方案。 HDMSE技术的推出，进一步对色谱行为相近的分析物通过离子淌度区分，极大地改善了数据的信噪比，使定性结果更加准确（图2左）。使用MSE以及HDMSE采集多肽GVIFYESHGK二级图谱的对比实验中可以看到，在MSE数据中有多达254个碎片信号，其中大部分是干扰信号，如果这些信号都被用来检索，将可能影响鉴定的准确性；而通过HDMSE得到的潜在产物离子碎片仅有35个，也就是说绝大多数干扰信号都被去除了，这极大地提升了最终的鉴定可信度（图2右上）。更让人兴奋的是，HDMSE技术在对复杂体系蛋白鉴定的数量上，较MSE也有了近一倍的提升（图2右下），产生了质的飞跃。 配备MALDI离子源的SYNAPT G2-S还可进行MALDI Imaging实验。较常规的MALDI Imaging技术，通过T-Wave技术的使用，科学家可以得到更加丰富、可信的实验数据，因此得到了广泛的应用。此外，ETD（电子传递解离）等丰富的研究手段都可在SYNAPT G2-S上实现。SYNAPT G2-S还具有最广泛的离子源，包括：电喷雾（ESI）、大气压化学电离（APCI）、双电喷雾和APCi（ASCi）、大气压电离（APPI）、常压气相色谱法（APGC）、NanoFlowR（ESI）、基质辅助激光解吸（MALDI）、大气固体分析探头（ASAP）和微控UPLC（T RIZAIC UPLC）等。它还可与包括DESI（Prosalia）、DART（IonSense）、LDTD（Phytronix）和TriVersa nano Mate(Advion)源在内的诸多第三方离子源兼容。 SYNAPT G2-S质谱作为2011年Waters最新发布的尖端质谱，正在融入生命、材料、环境、食品、农业、中药等领域的研究与实践应用中。 关于沃特世公司 (www.waters.com) 50多年来，沃特世公司(NYSE:WAT)通过提供实用和可持续的创新，使医疗服务、环境管理、食品安全和全球水质监测领域有了显著进步，从而为实验室相关机构创造了业务优势。 作为一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术的开创者，沃特世技术的重大突破和实验室解决方案为客户的成功创造了持久的平台。 2010年沃特世拥有16.4亿美元的收入和5,400名员工，它将继续带领全世界的客户探索科学并取得卓越成就。

科学仪器被称作科学家的“眼睛”。质谱仪作为国际上最尖端的科学仪器之一，是直接测量物质原子量、分子量的唯一手段，被誉称为“科学仪器皇冠上的明珠”。 十多年前，质谱技术在国内基本还是一片空白。海归博士周振把“做中国人的质谱仪器”作为自己的终身奋斗目标。他创办了广州禾信仪器股份有限公司，并带领公司建成了我国第一个质谱仪器正向研发平台，实现了我国高性能飞行时间质谱仪国产化和产业化，使我国成为世界上少数几个掌握飞行时间质谱核心技术的国家之一。 2021年11月，在同一梦想与追求的驱动下，放射化学家、中国科学院院士柴之芳把院士专家工作站设立在禾信仪器。禾信仪器正联合院士团队向质谱仪的关键核心技术发起攻关。他们的目标是自主研制一款超高分辨率、快速分析的EIT质量分析器，质量分析器正是质谱仪的关键核心零部件。打响国产质谱仪“突围战”科学发现往往离不开新工具的发明与使用。相比于天文望远镜与显微镜，大众对于质谱仪却是陌生的。质谱仪便是最精密、最灵敏的科学分析仪器之一，可以准确测定物质的分子量以及根据碎片特征进行化合物的结构分析。 诺贝尔化学奖得主弗朗西斯威廉阿斯顿曾有一句名言：“要做更多仪器，要多加测量。” 阿斯顿便是质谱仪的发明者。质谱仪让阿斯顿在同位素的研究如虎添翼，他先后发现天然存在的287种核素中的212种，提出同位素的普遍存在性，证实“自然界中某元素实际上是该元素的几种同位素的混合体，因此元素的原子量是依据同位素在自然界的占比而得到的平均原子量。” 鉴于质谱技术对引领科学发展的巨大作用，不仅是弗朗西斯威廉阿斯顿，欧内斯特劳伦斯、沃尔夫冈保罗等多位科学家都曾因对质谱技术作出贡献而获得过诺贝尔奖。 高端科研仪器的创新、制造和应用水平，往往考验着国家科技实力和工业实力。质谱仪涉及精密电子、精密机械、高真空、软件工程、自动化控制、电子离子光学等多项技术及学科，研发难度大、周期长、投入大。而中国每年对质谱仪进口额达到上百亿元，这已成为制约我国自主创新能力提升的一个重要因素。 怀抱着质谱强国梦，海归博士周振2004年来到广州创办了中国第一家专业质谱仪器公司一一禾信仪器。“质谱仪是一项对国家科学水平具有标志性意义的尖端技术，中国发展自己质谱仪刻不容缓，这就是我创办禾信的原因。” 周振说。 禾信创立之时，基本没有人相信中国人能造出质谱仪。但是周振带领团队逐步攻克了单颗粒气溶胶在线电离源、双极飞行时间质谱技术、真空紫外光电离源、膜进样系统等核心技术，研发出单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪、VOCs在线监测飞行时间质谱仪、微生物鉴定质谱仪等多款产品。禾信已经成为少数掌握高分辨飞行时间质谱核心技术的企业之一。继续向关键核心技术发起冲击经过十余年的研发积累，禾信仪器已经构建了质谱研发、生产、测试、售后服务、品质控制及应用开发的整套技术创新链条，形成了从基础研究成果向产业化应用转化的技术创新能力体系，包括技术顶层设计能力、产品规划设计能力、产品创新优化能力等。质谱强国梦正逐渐照入现实，但是禾信仪器也面临着挑战。目前国内质谱行业上下游产业发展不成熟，精密电子、精密机械、特殊材料等上游产业的支撑能力还不足。沃特世、丹纳赫、布鲁克、安捷伦、赛默飞、岛津、生物梅里埃等巨头依然合计占据了全球质谱仪市场约90%的份额。“我头脑从来没有发热膨胀的时候。” 周振心里深知，禾信仪器只是打破了完全依赖进口的局面，要发展自己的民族品牌，推动国内质谱仪器行业良性发展，还要靠几代人的努力。为了在这场长跑中实现“反超”，周振正带领团队培育与发展整个质谱产业链，打造质谱生态圈。在2019年于广州举办的首届粤港澳大湾区高端科学仪器产业发展论坛上，禾信及国内科学仪器行业有关单位联合发起的广东粤港澳大湾区高端科学仪器产业促进会进入筹备阶段，禾信更宏大的愿景是推动粤港澳大湾区高端科学仪器创新中心的建立。“我们希望创新中心十年内实现每年培育四五十家仪器制造企业，二三十家核心零部件企业。”周振说，这是一条覆盖“政产学研用金”的完整链条。同样是在这场论坛上，包括柴之芳院士在内的一批行业专家与禾信等产业链企业代表一同发起《关于支持高端科学仪器产业发展的建议书》，共同呼吁将高端科学仪器研发列入广东省各级政府“十四五”和中长期科技发展规划的重点发展领域，培育建立完整的高端科学仪器产业链，制定切实有效的国产科学仪器政府采购政策，支持高端科学仪器创新中心建设。2021年8月广东省政府印发了《广东省制造业高质量发展“十四五”规划》，明确提出，支持广州加快建设粤港澳大湾区高端科学仪器创新中心，以质谱仪器开发为主线，重点攻克相关关键核心技术。攻克高端科学仪器关键核心技术同样一直是柴之芳院士的梦想。在2011年和2017年，禾信曾牵头承担2项国家专项，柴之芳院士担任项目总体组、技术专家组及用户委员会专家，为项目的应用研究及管理提供技术支持。在柴之芳院士看来，没有先进的仪器和方法，是无法做出重大原创性成果的。我国的科学研究高度依赖国外仪器的情况现在虽然正在改变，但仍十分严重，已成为制约我国攀登科学顶峰的一个瓶颈。自主研发EIT质量分析器柴之芳是著名的放射化学和核分析研究专家，曾在2005年摘得国际放射分析化学和核化学领域的最高奖一一乔治冯海维希奖。他将核技术、核分析和放射化学方法应用于一些交叉学科中，在若干重要元素的分子-中子活化分析、铂族元素丰度特征、金属组学、环境毒理学和纳米安全性、核试验快中子谱等方面取得了一批成果。质谱技术起源于同位素的发现，发展初期主要是为了满足核工业领域同位素丰度比值的测定要求，并伴随着物质组分分析技术的发展而逐渐得到完善。随着核工业的兴起和快速发展，质谱技术被应用于核燃料与核材料中杂质分析、核燃料燃耗的测定以及核反应过程中的裂变产额测定等。质谱测量技术的进步推动了核工业的可持续发展，核工业的发展也对质谱技术提出了更新的要求。铀资源勘查、铀矿治、铀同位素分离、同位素应用、核医学、乏燃料后处理和长寿命核素分离嬗变、核保障监督等都离不开先进的质谱测量技术。柴之芳院士专家工作站的研究项目是《超高分辨率、快速分析的静电离子阱质量分析器的研制》。质量分析器是质谱仪的核心，是决定质谱仪检测精度和准度的关键，但高端质量分析器仍被海外龙头企业垄断。而院士专家工作站要自主研发的静电离子阱质量分析器 (EIT质量分析器) 便是一种具备超高质量分辨率、高质量精度、高灵敏度、快速分析等特点的通用型质量分析器。该项目结合柴之芳院士在放射化学、核化学等研究方向中丰富的质谱应用经验，实现EIT质量分析器性能指标达到国际先进水平，并在核物理、放射化学、环境科学等领域的应用。基于该项目的研究成果，可以进一步开发以EIT质量分析器为核心的有超高分辨率、高精度质量分析需求领域的定制产品，也可以开发用于环境监测、食品检测、生物医疗等领域的通用在线超高分辨率大气压电离质谱产品。目前，院士专家工作站已完成EIT质量分析器的原理研究、质谱整机各模块的设计与制造，研制出原理样机，申请发明专利3项，与院士团队联合发表论文1篇。柴之芳院士常教导弟子，有志于科学研究的人要安心，要清净，要踏实。周振率领的禾信同样是一家愿意“十年磨一剑”的科技企业。如今两支有共同梦想的团队聚在一起，正在以共同步调向质谱强国梦继续进发。

TOF-SIMS(飞行时间二次离子质谱)采用一次离子轰击固体材料表面，产生二次离子，并根据二次离子的质荷比探测材料的成分和结构。TOF-SIMS是一种非常灵敏的表面分析技术，可以精确确定样品表面元素的构成：通过对分子离子峰和官能团碎片的分析可以方便的确定表面化合物和有机样品的结构，配合样品表面的扫描和剥离，可以得到样品表面甚至三维的成分图。相对于XPS、AES等表面分析方法，TOF-SIMS可以分析包括氢在内的所有元素，可以分析包括有机大分子在内的化合物，具有更高的分辨率。 　　2013年，德国ION-TOF公司在中国成功安装了4台TOF-SIMS，据介绍该仪器目前在中国的保有量也不过10台左右。在2013 全国表面分析科学与技术应用学术会议召开期间，德国ION-TOF公司中国区总代理北京艾飞拓科技有限公司总经理高聚宁接受了仪器信息网编辑的采访，介绍了德国ION TOF公司的基本情况，以及TOF-SIMS技术目前的发展应用情况。 北京艾飞拓科技有限公司总经理高聚宁 　　Instrument：首先，请您介绍一下ION TOF公司，及其TOF-SIMS产品的技术发展历史? 　　高聚宁 ：国际上对TOF-SIMS分析研究已经有近35年历史，代表性单位是德国ION-TOF公司所在的德国明斯特大学。可以说，ION-TOF的历史就是TOF-SIMS的发展史。下面的照片是1977年在德国明斯特召开的第一届国际SIMS会议的参加者。ION-TOF公司创建于1989年，是专门研究和生产飞行时间二次离子质谱仪器(TOF-SIMS)的高科技公司。其创始人贝宁豪文(Beninghoven)教授是静态二次离子质谱的奠基人，创建并长期担任国际二次离子质谱学会议主席。 1977年在德国明斯特召开的第一届国际SIMS会议的参加者 ION-TOF创始人贝宁豪文教授 　　ION-TOF公司创立前，在Beninghoven教授指导下，明斯特大学物理系已经开发了第一代到第三代的二次离子质谱仪器，公司创建后的产品是从第三代TOF-SIMS开始销售的。2003年10月，ION-TOF推出了第五代TOF.SIMS 5仪器。2005年，ION-TOF推出了具有独立专利的Bi源，可以完全取代原来的Ga源和金源。该分析源对无机物和有机大分子等的分析都可以胜任，并且在不损失系统的空间分辨率的前提下大大提高其质量分辨率。 第一代SIMS(1982年)　　2010年，ION-TOF开发了第二代Bi源，使得空间分辨率和质量分辨率又上了一个新台阶。第二代Bi源还可以提供Mn离子，对国际最新的G-SIMS(Gentle-SIMS)分析提供支持。 　　2012年，ION-TOF公司对分析器新研制了EDR功能，对系统结果矫正和定量分析很有帮助。还推出了可以用于有机大分子和生物分析的Gas Cluster Source。新的研究成果将TOF-SIMS的分析从无机物拓展到有机大分子和生物分析领域，可以广泛应用在半导体，物理，化学，材料，生命科学，医药等领域。 　　Instrument：请您谈谈TOF-SIMS技术未来的发展趋势? 　　高聚宁：TOF-SIMS未来的发展趋势，我认为主要在以下三个方面： 　　一是应用领域的拓展，尤其是在生物和有机大分子应用方面的拓展。这包括多方面的内容，如对有机分析源的开发完善，有机分析源已经从Au，C60，发展到现在的Bi源和气体团簇离子源(GCIB)。对于生物和有机分子的分子离子峰获得已经取得突破性进展。而在另一方面，有机材料的结果非常复杂，需要有经验的专门分析人员。我们正在尝试一种简化谱图的方法，G-SIMS提供了一种思路，但仍有待完善。 　　其次是定量分析。由于Matrix效应，某种元素的离子产额是与当时所处的化学环境相关的。所以TOF-SIMS的定量分析比较复杂，需要对标准样品同时进行分析对比。另外，成份含量可以相差到十几个量级。如何保证在如此大的跨度下不损失，不丢失测试信号也是一个难点。ION-TOF已经有很好的尝试，如与XPS结合，EDR功能的开发等。 　　最后是与其他表面分析手段的结合，如形貌(AFM)，SEM，XPS，LEIS（Low-Energy Ion Spectroscopy），激光共聚焦显微镜等。这些分析手段可以帮助用户获得全方位的表面和界面信息，并通过结果对比，解析出样品表面和界面的原始状态。但这些手段实现原位分析还需要一个过程。ION-TOF正在着手这方面的研究，并已经取得了部分成果。 　　Instrument：您认为TOF-SIMS的市场发展前景怎么样? 　　高聚宁：目前，国际上一致公认TOF-SIMS将是XPS之后的可以广泛应用的分析平台，所以对其前景非常看好。现在，国际上已经安装了约280套TOF-SIMS，每年约20-25台的增长量。相比之下，中国的TOF-SIMS研究刚刚起步，目前仅有约10套系统，这还包括ION-TOF今年安装的4套系统!按照我们的分析，中国TOF-SIMS的保有量和年销量都应该达到世界的1/4。这还需要很多的培训和推广工作。 　　Instrument：您如何看待TOF-SIMS在中国高校科研院所及企业单位的市场需求前景? 　　高聚宁：目前，世界上TOF-SIMS的用户群半导体工厂和科研院所用户各占半壁江山。如韩国Samsung集团就安装了超过10台的TOF-SIMS。然而，随着TOF-SIMS在生物分析领域的拓展，科研院所和高校的需求将会增加。对中国的用户，我们在生物领域的研究已经达到世界先进水平，尤其是中医中药的研究也非常需要TOF-SIMS这样的分析手段，所以我个人非常看好TOF-SIMS在中国科研单位的前景。而对于工厂企业的需求，一些半导体工厂已经在中国设立了研究基地。而配合生产线进行失效分析也会有大量的需求。其他分析领域，如钢材，汽车等领域，国外已经广泛应用TOF-SIMS，而国内仍然需要一定时间追赶国际步伐。

HDX-MS是一种基于蛋白质主链酰胺氢原子与氘水中氘原子交换而获取有关蛋白质高阶结构和动态信息的方法。该技术可以帮助研究蛋白质折叠机制、发现配体结合位点、突出变构效应，在生物医药行业中发挥重要作用。尽管HDX-MS在蛋白质分析中频繁使用，但它通常无法进行高通量分析，且受限于大于150 kDa蛋白的分析。此外，HDX-MS生成复杂的同位素峰型常伴有谱图重叠现象，导致氘代值被错误计算。随着样品复杂性的增加，这一问题会更加加剧。目前，数据处理的方法涉及到手动检查原始数据以筛选谱图，并丢弃有任何信号问题的肽段图谱。然而这种方法随着样品分子量和复杂程度的增加变得难以执行，且容易受到人为错误的干扰（图1）。因此迫切需要一种可以消除手动筛选数据的负担，同时能够兼容更复杂的谱图（来自复杂混合物或整个细胞裂解液样品的谱图）。本文作者使用了一种自动化HDX数据分析的方法，利用data independent acquisition（DIA）采集方法同时从MS1和MS2领域获取氘代数据，并开发了AutoHX软件来挖掘和分析HDX数据。图1.传统HDX-MS数据采集与分析流程和本文使用的数据采集和分析流程比较。针对使用HDX-MS时，碰撞诱导解离（CID）碎裂模式产生的肽段碎片会伴随着气相中的氘重组现象（即scrambling现象），会影响残基水平氘代值的准确测量这一问题，作者定量研究了HDX-MS2数据的特性。作者发现，scrambling与离子传输和碎裂能量有关，且在高传输效率的条件下scrambling较严重，因此首先使用较为温和的离子传输参数和碎裂能量能够降低scrambling程度。随后作者建立了可描述碎片氘代值与该肽段可碎裂位点数量之间的线性关系（图2）。随着碎片离子长度的增加，相应的碎片离子氘代值会线性增加，因此通过回归计算可以计算出整个肽段的氘代率。这种方法不仅利用了CID产生的碎片信息，同时更为准确的计算出肽段的氘代值，排除了肽段谱图重叠对计算氘代值的干扰。图2.在一条给定肽段中，HD scrambling中，氘代值与碎片长度的关系。接着作者提出使用DIA方法来获取HX-MS2实验中MS1和MS2域的氘化数据，以实现在不同质谱平台采集数据、采集复杂样品的信息、分析自动化数据，且使得通过CID产生的MS2中提取肽段氘代值成为可能。首先作者设置了尽可能小的DIA窗口，并使用了较大的窗口重叠区域，以最小化MS2谱图的复杂性并确保每条氘代肽段至少有一个窗口（图3）。同时，作者开发了一个名为AutoHX的软件（作为Mass Spec Studio中的插件），该软件自动选择理想的DIA窗口，并从MS1数据计算前体肽段的氘代值，以及从MS2数据计算所有碎片的氘代值。同时改进了HX-PIPE（为HDX-MS量身定制的搜索引擎），使其搜库结果直接应用于AutoHX的分析。随后AutoHX使用了一系列过滤器来从数据集中解析低质量信号，然后使用基于RANSAC的谱图分析器，为所有肽段及其碎片匹配最佳同位素集合，并绘制动力学曲线图。该方法显著提高了肽段序列覆盖的冗余度（图4），从而提高了测量质量。图3. DIA窗口设计示意。图4. 基于DIA采集模式得到的序列覆盖（糖原磷酸化酶B，phosphorylase B）与基于传统HDX-MS中MS1采集模式的结果比对。接着，软件会通过MS1和MS2数据收集到的肽段前体离子和肽段碎片离子的信息，计算出相应的氘代值，同时将所有重复组计算出的氘化值集合成一个分布（通常为正态分布）,并从该正态分布中，选择最接近平均值的组合，即为精确的氘代值，利用每个时间点的氘代值生成HDX动力学曲线（图5）。作者将手动筛选检查的数据与自动分析法获得的氘代数据进行了比对，结果具有一致性，验证了自动化方法的准确性和可靠性（图6）。同时在做同一样本不同状态HDX比较实验时，AutoHX可以生成氘代差异的显著性差异分析图（Woods plot）（图7），用于比较不同状态下的蛋白结构和构象差异。图5. 氘代曲线的组合方式。图6.手动MS1数据分析和AutoHX自动计算的氘代率对比。图7.氘代差异分析流程示意图。最后作者用两个蛋白体系验证了该方法的实用性和可靠性。第一个体系为DNA聚合酶ϴ （Pol ϴ ）与其抗生素药物novobiocin结合的结构变化。通过比较手动处理与自动化处理的数据，作者发现生成的氘代差异图结果相似，提示该方法具有较好的准确性，并能够定位结合带来的氘代上升和下降区域（图8）。第二个体系是DNA依赖性蛋白激酶（DNA-PKcs）与选择性抑制剂AZD7648的结合。使用AutoHX软件处理了六个HDX-MS实验的数据，快速生成了Woods图，发现大部分可检测到的稳定性增加集中在FAT和激酶结构域（图9b），还包括药物结合位点的铰链环区域（图9c），揭示了药物结合位点及其引起的动态性变化。这部分研究结果展示了自动化数据分析在药物结合研究中的有效性，特别是在分析大型蛋白质复合物和难以纯化的蛋白质时，为药物开发和疾病治疗提供了有价值的信息。图8.手动处理与自动处理的Pol ϴ 与novobiocin-bound Pol ϴ 的HDX数据作差对比。图9. DNA-PKcs+AZD7648的自动化HDX分析流程结果。总的来说，该研究开发了AutoHX软件，通过自动化数据分析和基于DIA的HX-MS2工作流程，显著提高了氢/氘交换质谱技术在蛋白质结构和药物结合分析中的效率与应用范围，使得这一领域技术更加易于使用并可供更广泛的科研社区应用。该工作的亮点，从实验设计上：考虑到了目前HDX-MS流程——数据采集、数据分析——中存在的瓶颈与局限。从方法学考察层面：方法验证科学严谨、周到。从技术上：大大降低了人工处理HDX-MS数据的成本，提高了检测能力，有提高检测通量的潜力。从科学思维上：利用了scrambling的规律，将普遍的问题转化成了机遇。HX-DIA提供了一个概念上的转变，降低了该技术的使用门槛，使该技术“平民化”。本文发表在Nat. Commun.上，题目为“Automating data analysis for hydrogen/deuterium exchange mass spectrometry using data-independent acquisition methodology”，作者是加拿大卡尔加里大学的David C. Schriemer。

《质谱新技术丨原位探针离子化质谱仪DPiMS 第一期》为大家介绍了DPiMS的技术背景和工作流程；《质谱新技术丨原位探针离子化质谱仪DPiMS 第二期》介绍了DPiMS在食品安全、法医学、临床毒理学和生物学研究中的应用实例。 本期将隆重介绍DPiMS家族新成员——DPiMS QT，进一步拓展这一极具潜力的新型离子源的应用边界。 DPiMS QT 特点 1 前处理简单、操作简便、快速完成测定● 只需简单的前处理即可开始分析。● 与Q-TOF质谱仪联用，实现高分辨质谱分析。● 仅需微量样品即可完成分析，大大降低对于MS离子源的污染。 2 只需简单的前处理即可测定液体或固体样品● 使用传统方法分析血液、尿液和其他生物样品所需的时间减少约 50%。● 可以分析食物、组织切片和其他固体样品。● 样品前处理时间显着减少。3 快速定性分析●DPiMS QT定性筛查分析时，无需等待色谱分离的时间，效率更高。4 无残留的分析系统● 每次进样时，仅几十pL的样品粘附在探针上，无需担心质谱仪内部受到污染。也可以通过更换探针来防止样品残留，在测定浓缩样品和未知浓度的样品时无需担心交叉污染。5 在 DPiMS QT 和 Q-TOF LC/MS 之间轻松切换● 移除 DPiMS QT 装置约仅需15秒，即可重新配置为LC-QTOF系统。通过 DPiMS QT 实施初步筛查和定性分析，可以减少 LC-QTOF 分析所需的资源（溶剂和色谱柱），从而减少需要定量分析的样品数量，提高实验室工作效率。应用实例 对添加曲唑酮（500 ng/mL）的全血样品进行定性分析， MS和MS/MS分析在一个序列中同时进行。LabSolutions Insight Explore 支持组成推测、库搜索和结构解析。 1 MS分析检查色谱峰——通过在化合物表中输入分子式或对应的质量数来提取目标离子的质量色谱图。组成推测——从获得的质谱图中，选择任意 m/z 的质谱，并使用组成推测功能按匹配度分数顺序列出预测的分子式。 2 MS/MS分析碎片归属——使用 LabSolutions Insight Explore 中的结构分析归属功能，根据产物离子质谱图对碎片进行归属。通过谱库检索评分——通过使用 LC-QTOF 创建的质谱库，对使用 DPiMS QT 分析得到的质谱图进行评分。

十年一届的“全国生态环境监测专业技术人员大比武”正在如火如荼的进行，其现场操作部分中，各家的便携式气相色谱-质谱联用仪各显神通，帮助环境监测者检测空气中的挥发性有机物。目前市场中的便携式气质联用仪五花八门，原理也不尽相同。本文将对质谱进行简单介绍，并对不同家便携式气质联用仪在原理、和使用上的区别简要分析。 一、质谱的简介与分类质谱，是根据质量的差异对物质进行分析的设备。其具体的分析过程包括1分子的离子化、2离子质量分析、3离子检测三个过程。据此，质谱的分类也就可以根据不同的“离子化的方法”和“离子质量分析方式”两种思路来分类。 目前市售的便携气质均采用相同的离子化方式。按照质量分析器的不同可以分为以下两大类：四极杆质谱、离子阱质谱，如图1。对于不同种类的质谱，我们一般通过对比1质量范围、2检出限、3分辨率、4扫描速度、5最大工作真空度五个维度[1]对其进行评价。 图1 市场中主流便携式气相色谱-质谱联用仪 二、不同类型质谱的原理 不论是四极杆质谱，还是离子阱质谱，其分析原理是相似的，其差别在于具体的分离过程。在离子化的过程中，待测的物质被一定能量的电子束撞击，解离成离子，并碎裂成一系列能反映其物质性质信息的碎片离子。接下来，这些碎片离子被离子阱或四极杆分离并检测，按照质荷比m/z的大小绘制成一张可以体现物质定性信息的质谱图，如图2。图2 有机氯农药DDT的质谱图 四极杆分析不同离子的过程类似于原始的筛选稻谷的过程，如图3。不符合条件的稻谷（如空壳稻谷）会在筛选的过程中被风吹走，所以不会落入最终收集优质稻谷的篮子里。同理，在四极杆质谱仪中，离子化后的离子沿图3中z轴通过四极杆，在离子的飞行过程中，我们通过射频电压RF和直流电压DC产生的四极电场对离子进行操控，使得只有符合一定质荷比条件（如m/z=a）的离子才能到达四极杆另一端的检测器，给出在该质荷比下离子的数量的检测结果。此时如果我们按一定规则持续改变该筛选离子的条件，使得符合其他的质荷比（如m/z=b、m/z = c… … ）的离子可以通过，那么我们就就可以根据每一个质荷比离子数量的多少，绘制出该待测物质的特征质谱图。 图3 四极杆的结构和其分离的过程 离子阱质谱分离的过程类似于喝鸡尾酒的过程，如图4。喝鸡尾酒时，如果我们正常的将鸡尾酒从酒杯中倒出，则不同颜色的酒会依次的流出。与此类似，在离子阱质谱的分析过程中，先操控离子阱的电极电压，将离子储存在离子阱中心的区域中，之后改变该四极场，使离子按照一定的顺序依次从离子阱中弹出。弹出的离子依次到达检测器后被检测器记录，根据不同时刻不同离子弹出数量的多少，我们也就可以绘制一张代表物质定性信息的质谱图。 图4 离子阱的结构和分离过程 以上两种不同的原理，使得两种质谱各自有其各自的特点和适用的领域，如表1。虽然以上的方式筛选离子制作质谱图的原理不同，但是同种物在这两种质谱中离子化后所产生的碎片是相同的，故其质谱图也是相似的。在得到质谱图后，电脑会自动将得到的质谱图与电脑中存储的标准质谱图谱库进行比对，给出物质的定性信息。以上两种质谱均配备了NIST库(美国国家标准与技术研究院National Institute of Standards and Technology) 、NIOSH库（美国国家职业安全卫生研究所National Institute for Occupational Safety and Health）并配备AMDIS解卷积软件（Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System)，均可以可靠的给出物质鉴定的结果。表1 台式四极杆质谱与台式离子阱质谱各自的优势 三、两种质谱小型化后的区别 使用不同的技术路线，两种质谱在使用过程中的多个方面有所不同。 除了上文提到过的5个质谱核心参数的差异之外（见表2），不同的便携式质谱在使用过程中还有一些其他的区别。表2 两种便携式质谱仪在核心参数上的对比 两种质谱对真空的不同需求，会带来使用成本的差异。不同类型的质谱有其不同的适宜工作的真空度，使得使用成本上有近百倍的区别。一般而言，四极杆质谱一般需要10^(-6)的高真空，若真空度没有达到该值，会使得设备无法做到单位质量分辨。而离子阱质谱仅需要10^(-3)的真空[2]，在该条件下其分辨率就可以超过单位质量分辨的需求。由于对真空度需求存在巨大的差异，不同质谱采用了不同的真空泵系统。目前四极杆质谱采用非蒸发吸气剂泵（NEG）和小型溅射离子泵，分别对设备内的活性气体、和非活性气体进行吸附。由于吸附存在饱和，故吸附泵寿命远低于机械泵：NEG泵仅有150小时的使用寿命，到达150小时使用时间后需更换，更换成本接近10万元。与此同时，目前市售的离子阱质谱一般采用涡轮分子泵、隔膜泵的组合。得益于技术的进步，以上两种真空泵不但使用寿命是NEG泵的100倍以上，也不会因现场的震动、跌落而损坏。如果将更换真空泵的成本均摊至每次检测中，便携四极杆质谱的样品检测成本，仅在更换新泵方面就需要200元/每个样品。 离子阱强大的定性能力，在现场分析中仍待进一步挖掘。由于离子阱质谱具备储存离子的能力，故其可以将目标离子存储，碰撞，并再次检测，这就使得了单一的离子阱具有等同于三重四级杆的定性能力。由于目前还没有便携式的三重四级杆气质联用仪，故离子阱在定性方面的优势可谓是一枝独秀。如果能将离子阱质谱的这一优势充分利用，可以帮助应急监测工作者在现场处理更为复杂、棘手的检测难题。 台式四极杆较宽的动态范围，在便携四极杆质谱上并未实现。对便携式气质联用仪而言，线性范围的大小主要依赖于检测方法的多样性。受制于色谱柱容量、真空泵抽速等多个条件制约，目前便携式四极杆质谱、以及离子阱质谱的检测的线性范围都在三个数量级左右，故谁的进样方式更丰富，谁就能能将检测浓度范围进一步扩大。得益于丰富的进样方式（直接进样/定量环进样、吸附-热脱附进样），Mars-400系列的便携式气质联用仪可以在不更换仪器组件的情况下于0.1-1000mL的数量级范围内调整进样量，使得仪器动态范围达到7个数量级。想要达到类似的动态范围，四极杆质谱需手动更换吸附管或定量环。综合使用不同的进样方式后，两种便携式质谱在动态范围上并没有显著差异。图5 Mars-400 Plus线性范围可达7个数量级 参考文献[1] Fitzgerald, Robert L., et al. "Comparison of an ion-trap and a quadrupole mass spectrometer using diazepam as a model compound." Journal of analytical toxicology 21.6 (1997): 445-450.[2] Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry (Third Edition)

赛默飞世尔科技色谱质谱应用经理王勇为博士 　　人参皂甙是人参的主要成分，具有提高动物体机能、抗衰老等多种药理作用。人参皂甙种类繁多，还有各种异构体，从人参中已经分离出39种人参皂甙单体。质谱技术的发展，尤其是高分辨多级质谱技术的使用能够更多、更快地发现人参皂甙可能的新成分。本文用LTQ-Orbitrap高分辨组合质谱仪对东北人参提取物进行了液质联用的5级高分辨质谱分析，得到了近30个人参皂甙成份的母离子和各级碎片离子的精确分子量，质量准确度在1ppm内，由此得到了唯一的分子式。通过和已报道的人参皂甙相比较，可以确定各种皂甙的甙元和糖组成。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 摘 要: /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 随着近年来人们对功能性食品的关注度越来越高，芦笋被认为是对抗高血压比较有效的一种食物。芦笋中所含的Asparaptine是抗高血压的有效成分，但是目前还没有其在芦笋内的分布信息的相关研究。我们利用基质辅助激光解吸质谱成像（MALDIMSI）技术阐释了Asparaptine 在芦笋内的分布情况。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 230px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f446df0a-84bd-404c-a084-cecaa126ce76.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" width=" 300" height=" 230" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 1. 背景介绍 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 已有研究表明芦笋粗提取物有降低血压的功效。长期以来芦笋的降压功效一直被认为是来源于其中所含有的某些含氮化合 span style=" text-indent: 2em " 物，但近些年来，一些研究认为，芦笋的降压功效应该来源于其中的某些含硫化合物而非含氮化合物。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 在这种背景下，2015年的一项研究发现了一种由精氨酸和芦笋酸组成的新物质——Asparaptine1)。这项研究提出，Asparaptine的降血压功效来源于其对血管紧张素转化酶（ACE）的抑制作用。Asparaptine的发现使芦笋作为功能性食品更受欢迎，因而对其也需要进行更加详细的研究。作为研究此物质的一种方法，我们尝试阐释芦笋中Asparaptine的定位信息。近些年来，MALDI-MSI作为一种可直接用肉眼观察到各化合物定位信息的方法而备受关注。这种方法可以通过单次分析实现对大量分子信息的成像，并且由于其具有可区分靶向目标和代谢物的能力，目前已经被广泛应用于诸如神经递质可视化2)和药代动力学成像3)的研究中。此外，除了在医药领域，MALDI-MSI技术也已经被应用于食品领域，涉及食品样品的范围非常广泛，从作为日本的主要粮食的大米4)，到土豆5)和草莓6)。提供“可视化”信息，比如功能性化合物的分布信息，可以从增加食品附加值的角度来吸引消费者。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图1展示了MALDI-MSI的标准操作流程。使用冷冻切片机将冷冻样品切成厚度在10 μm至30 μm之间的切片。将冷冻切片放置 span style=" text-indent: 2em " 在导电板上，例如涂有氧化铟锡(ITO)的载玻片。之后将作为辅助电离试剂的基质涂敷于样品表面，然后进行质谱分析。在MALDI-MSI过程中，我们可以确定被测区域和测量点之间的距离，得到每个测量点的质谱和位置信息。通过选择目标分子在每个测量点的质谱中的质荷比，我们可以从每个测量点的强度数值得到目标分子在样品中的分布信息。在本研究中，我们按照上述流程进行实验，以明确Asparaptine的定位信息。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/38b7a373-f224-416d-96f0-1ca09b8eba71.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 图1 MALDI-MSI的实验流程 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2. 实验部分 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2.1 样品及样品冷冻方法 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 将芦笋按照尖部、中部和下端切成三份，使用切片机（CM1950）将三部分分别制成20μm厚度的切片。芦笋的侧面有三角形的叶片，称为鳞片，其作用是保护枝杆(图2A)。在这项研究中，对这四个部位均进行了成像。目标成分是之前已经描述过的Asparaptine。在MALD-MSI中，样品的冷冻是影响成像结果的一个重要过程。在本研究中，我们将对液氮冷冻法和真空密封袋冷冻法两种方式进行比较(图2B)。前一种冷冻方法是将芦笋包裹在铝箔中，放入液氮中冷冻。后一种方法是将芦笋放入真空袋中，将袋中抽成真空，然后在-80° C的冰箱中慢慢冷冻。为了比较这两种方法，我们使用甲苯胺蓝染色对组织切片进行检查。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2.2 基质喷涂 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 我们通过喷涂的方式将α-氰基-4-羟基肉桂酸(CHCA)加载于样品表面，基质溶液是10mg/mL的浓度(30%乙腈，10% 2-丙醇，0.1%甲酸)进行配制的。使用喷笔（PS-270）将400 μL基质溶液喷涂于样品切片表面，喷枪的尖端与组织表面之间的距离保持在10 cm。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2.3 MSI分析条件 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 我们使用iMScope TRIO& #8482 (图3)来进行MALDI-MSI分析。配置355nm Nd:YAG激光光源，激光频率1000 Hz，每点激光照射次数100，每个像素点累积次数为1次。激光光斑直径为25μm，强度为47，样品电压和检测器电压分别设为3.5 kV和2.1 kV。采集模式为正离子模式，采集范围m/z 100-350, 并以Asparaptine的质子加和产物m/z 307.09作为前体离子进行二级质谱分析。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 270px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/35c9f0fd-485f-47e8-8c46-d661f6a0528a.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" width=" 600" height=" 270" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3. 结果与讨论 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.1 样品冷冻方法比较 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 将通过液氮冷冻和真空密封袋冷冻两种方式进行冷冻的样品切成20 μm 厚的切片，并将切片用甲苯胺蓝染色，然后使用光学显微镜进行检查（图4）。如图4A 中所示，使用真空袋冷冻的样品制备切片有可能不损害样品形态。另一方面，样品经液氮冷冻后，由于在冷冻过程中会产生裂纹，使得样品切片难以保持其形貌。样品冷冻在真空密封袋里，也同样可以保持组织细胞的形态，而用液氮冷冻的组织细胞会被破坏，可观察到很多包含裂缝的部分（图4B）。真空密封袋冷冻的样品之所以能够保持细胞组织形态，其重要原因是高压冷冻法原理发挥了作用7)。通常情况下，当水结成冰时细胞内就会形成冰晶8)。然而，在高压冻结方法中，通过在冻结过程中对样品施加高压(一般在2000 atm 左右)，水的熔点会降低，粘度会增加，所以通过这种方法可以抑制导致细胞组织破坏的冰晶的形成。在本实验中，虽然没有施加2000 atm 的压力，但样品可能在外力的作用下，产生了不同于常压下冻结状态的现象。另一方面，在使用液氮冷冻时，样品本身可能会由于水的膨胀而产生了裂纹。同时，由于样品在液体中沸腾，在样品周围形成一层氮气层。一旦这种现象发生，冷冻效率将被极大降低。此外当使用高压冷冻方法时，水以非晶形态冻结的深度是5 到20 μm，而以液态氮冷冻时,这个深度可达5 到200 μm9）。这种现象在诸如芦笋这样的体积较大且含有大量水分的样本中尤为明显。根据上述原理，真空 span style=" text-indent: 2em " 密封袋冷冻是一种又好又简单的方法，它可以在冷冻植物样品时保持样品组织的形态。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/92efb3ee-ebd0-486c-96dc-c20258228867.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/fedec6ff-3915-4260-816d-5f99173c4594.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.2 Asparaptine 定位信息的可视化分析 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 在本实验中，首先通过成像质谱来进行Asparaptine定位信息的可视化分析。如图5A所示，代表Asparaptine的m/z 307.09的质谱峰被检测到。然后通过在离子阱中的一级质谱筛选出m/z 307.09的碎片，再通过飞行时间质谱分析二级碎片离子信息，从而确认是否m/z 307.09的碎片来源于靶向物质。图5B所示的质谱图是由二级质谱获得的，我们成功检测到来自一级前体离子m/z 307.09的碎片离子m/z 248.05。由于m/z 248.05是Asparaptine结构可以产生的碎片离子，因此m/z 307.09被认为是Asparaptine的质谱峰。因此，采用m/z 248.05碎片离子对Asparaptine进行成像，结果如图6所示。分析结果表明，Asparaptine的分布方式是从中心向外扩展，从下端向尖端扩展。同时在鳞片和维管束周围分布有大量的Asparaptine。通过借助MALDIMSI技术，我们成功实现了对一种此前尚不明晰其分布的物质的详细定位信息的分析和确认。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/bf3940c1-723a-4252-a89f-9bb061662a51.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/caab745a-1d80-44fb-888a-503a995397e9.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 4. 结 论 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 在本研究中，我们首次使用iMScope TRIO 对芦笋中的Asparaptine 进行了定位分析。我们还发现冷冻法在植物样品分析中具有重要的意义。通过借助MALDI-MSI 这种有力手段，我们可以通过可视化的定位信息来获得全新的发现，甚至对于那些合成机理和功能尚未明晰的物质也是如此。今后，把MALDI-MSI 应用于植物和食品样品将有助于我们明确样品中成分的定位信息，并有望在功能性食品的高效开发、目标物质合成机理的阐释等方面得到更多应用。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 5. 参考文献 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 1) R. Nakabayashi et al., J. Nat. Prod., 78, 1179 (2015) /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2) Enomoto Y. et al., Anal. Sci., 34(9), 1055 (2018) /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3) Ohtsu S. et al., Anal. Sci., 34(9), 991 (2018) /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 4) N. Zaima et al., Rapid Commun. Mass Spectrom., 24, 2723 (2010) /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 5) S. Taira et al., Int. J. Biotechnol. Wellness Industry, 1, 61 (2012) /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 6) Anna C. Crecelius et al., J. Agric. Food Chem., 65, 3359 (2017) /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 7) H. Moor, U. Riehle, Proc. 4th Eur. Reg. Conf. Electron Microsc., 33 (1968) /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 8) H. Moor, Cryotechniques in Biological Electron Microscopy, 175 (1987) /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 9) Y. Ito, Plant Morphology, 25, 35 (2013) /p p br/ /p

贾伟 沃特世科技（上海）有限公司实验中心 PEG修饰蛋白及多肽类药物后，可在不产生毒性、不损害药效的情况下，通过增加蛋白类药物的溶解性、减少免疫原性、增加稳定性、延长体内药物半衰期等功效增强大分子药物的疗效。PEG的这种功效在1970年代后期被发现，到了1990年PEG化修饰的Adagen被美国FDA批准，至今已有若干个PEG修饰的大分子药物上市销售，这些药物在癌症、肝炎、痛风、糖尿病等疾病治疗中为患者带来了福音。 明确PEG修饰位点、确定修饰位点的数量、以及表征PEG的聚合度分布性是PEG化大分子药物运用于临床前以及药品质量监控必须且非常重要的工作。由于PEG的高分子聚合物性质，由PEG修饰后的蛋白及多肽的结构变得极为复杂。在早期对其进行质谱分析，特别是对PEG的聚合度分布性分析方面，多使用MALDI离子源类型的质谱。这是因为MALDI源离子化的样品，所带电荷数较少（单电荷离子居多），因此其质谱图相对简单；而通过ESI源离子化的样品将携带多个电荷，这使离子信号复杂，致使其质谱图谱较难解析。随着LC-ESI技术的发展， 美国Indiana大学的Lihua Huang等学者通过在色谱分析柱后加胺的技术，使样品的ESI离子化时的荷电数适当减少，从而使PEG化样品的ESI图谱得到高效的解析[1]。而MALDI TOF类质谱由于质谱分辨率的限制（目前MALDI TOF分辨率在8万内），面对分子量动辄十几万甚至更高的PEG化蛋白，其可获得的数据质量较差，因而MALDI方法可得到的PEG化蛋白的有效结构信息非常有限。 Lihua Huang等学者进一步开发了ESI Q-TOF分析PEG化蛋白的修饰位点的质谱方法[2]。这种方法包括源内裂解（ISF，In Source Fragmentation）与二级质谱（MS/MS）两个步骤。在第一步ISF过程中，PEG化多肽的PEG部分被裂解而变短；在第二步MS/MS过程中，多肽被打碎产生b、y离子碎片。通过分析携带缩短的PEG链的b、y离子信息，最终得出确切的PEG化修饰位点。ISF与MS/MS为什么可以分别 &ldquo 选择&rdquo 碎裂PEG化多肽的PEG与多肽两个部分呢？推测与PEG化多肽的电荷分布有关。在PEG化多肽的离子化过程中，PEG的醚键附着了大量的H+，并在ISF下完全断裂，而使冗长的P EG链缩短到一两个单位大小。之后的MS/MS过程中，由于缩短的PEG链已无H+附着不再断裂。而多肽在MS/MS中获得了碎裂的机会，并产生携带&ldquo PEG短标签&rdquo 的b、y离子碎片。论文中，研究人员运用此方法成功地分析了IgG4与胰高血糖素的PEG修饰位点。 参考文献 (1) Huang L, Gough PC, Defelippis MR. Characterization of Poly(ethylene glycol) and PEGylated Products by LC/MS with Postcolumn Addition of Amines. Anal Chem. 2009, 81, 567-577. (2) Lu X, Gough PC, DeFelippis MR, Huang L. Elucidation of PEGylation site with a combined approach of in-source fragmentation and CID MS/MS. J Am Soc Mass Spectrom. 2010, 21, 810-818

玉米赤霉醇是略带雌激素活性的合成激素，有催生长、提高瘦肉率的药物特性，作为家畜增重的外源激素，效果良好，但对人体生殖系统的形成和血浆中的甲状腺素水平有影响。家畜组织中玉米赤霉醇残留量一般为&mu g/kg水平，尽管极微量，但它仍对人体有潜在的危害。目前，许多国家对玉米赤霉醇用作动物促蛋白合成激素有严格控制，甚至禁止使用。我国农业部第235号公告明确规定玉米赤霉醇禁止用于所有食用动物，所有可食动物尿液。 &alpha -玉米赤霉醇结构式如图1所示。 图1：&alpha -玉米赤霉醇结构图 本文在研究&alpha ‐玉米赤霉醇(&alpha ‐zearalanol)标准物质时，采用高效液相色谱/离子阱－飞行时间/串联质谱仪（HPLC‐IT‐TOF MS）对其中杂质进行定性鉴定。高效液相色谱/离子阱－飞行时间/串联质谱仪是将高效液相色谱和离子阱质谱仪（IONS TRAP）以及飞行时间质谱仪(TOF MS)串联起来，使其在准确质量数和灵敏度方面较之其它多级质谱有较大提高，仪器具备高分辨率性能，能够准确提供分子和碎片离子的结构信息。由HPLC‐IT‐TOF MS 得到杂质的多级谱，对碎片裂解规律进行了探索，利用TOF较高的质量准确度，推测了杂质的可能结构，并用标准品对方法进行验证，结果表明，高效液相色谱/离子阱－飞行时间/串联质谱方法对杂质定性分析是很有效的。 有关玉米赤霉醇及其杂质的离子阱-飞行时间串联质谱定性方法的详细内容请参见http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100277/down_171768.htm。 岛津高效液相色谱‐离子阱‐飞行时间质谱LCMS‐IT‐TOF LCMS-IT-TOF是岛津公司的高端质谱仪，该仪器曾于2005年3月获得了全球著名分析仪器匹兹堡展会的银奖，这是该年度质谱仪整机产品得到的最高奖。而后，又获得了国际权威的分析仪器杂志R&D的2006年新产品大奖。 关于岛津 岛津国际贸易（上海）有限公司是（株）岛津制作所为扩大中国事业的规模，于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司。 目前，岛津国际贸易（上海）有限公司在中国全境拥有12个分公司，事业规模正在不断扩大。其下设有北京、上海、广州分析中心；覆盖全国30个省的销售代理商网络；60多个技术服务站，构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。 岛津作为全球化的生产基地，已构筑起了不仅面向中国客户，同时也面向全世界的产品生产、供应体系，并力图构建起一个符合中国市场要求的产品生产体制。 以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为目标，岛津人将始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn。

在2012年以前，汪福意研究员一直带领团队通过有机质谱，如电喷雾电离质谱(ESI-MS)、基质辅助激光解析电离质谱(MALDI-MS)等进行药物相互作用组学研究、抗肿瘤药物的研究和开发等工作。一次与生物学家偶然的讨论给汪福意带来了启发，他萌生了使用高空间分辨率的二次离子质谱成像进行化学生物学和分子生物学研究的念头。中科院化学所领导对于他的想法非常赞成，在中国科学院和国家自然科学基金委的大力支持下，该团队在2012年购置了一台飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)仪，从此汪福意研究员和他的团队开始了生命科学领域SIMS成像新技术和新方法的研究工作。　　SIMS与其它质谱相比有什么特点?SIMS在哪些领域的应用中具有显著优势?汪福意团队用SIMS这个“庞然大物”在生命科学领域进行了哪些研究?国际上的SIMS相关领域有哪些前沿的创新?日前，仪器信息网编辑围绕二次离子质谱的应用，在中国科学院化学研究所采访了汪福意研究员。汪福意研究员离子源的发展把SIMS带到了生命科学门口　　二次离子质谱(Secondary ion mass spectroscopy，SIMS) 的原理是利用聚焦的一次离子束轰击样品表面，使样品中的化学物质溅射产生二次离子，通过质量分析器后进入检测器记录离子的荷/质比，获得样品表面化学成分的结构信息。配合对样品表面的扫描和溅射剥离，还可获得样品的二维/三维化学成像。SIMS能检测元素周期表中所有元素及其同位素，质量分辨率较高(对29Si的质量分辨率大于11000)，检测限达到ppm到ppb级。SIMS成像的横向分辨率小于100 纳米 基于溅射源的性能，纵向分辨率可达1 纳米。　　根据一次离子束运行方式和质量分析器的不同，SIMS又分为NanoSIMS和ToF-SIMS。NanoSIMS的质量分析器为单聚焦或双聚焦磁质量分析器，其一次离子束为单原子或双原子离子，如Cs+和O2+。聚焦的离子束以连续方式轰击样品表面，溅射产生低质量数的离子碎片。基于这些特点，NanoSIMS多用在天体化学、天体年代学、地质沉积学、地矿探测和材料科学，特别是半导体材料研究等领域。顾名思义，ToF-SIMS的质量分析器为飞行时间质量分析器，其一次离子束以脉冲方式轰击样品表面，电离能量较为温和，与NanoSIMS相比，产生的碎片离子具有较高的质量数。ToF-SIMS的一次离子束经历了长达半个世纪的发展，从早期的Ga+、Aun+ (n = 1 – 5), 到后来更易于聚焦的Bin+ (n = 1, 3), 再到现在的C60+、Arn+ (n 高达4000)等团簇离子。团簇离子源的诞生，使ToF-SIMS 离子化产生的离子的质荷比更高，甚至可获得大分子量物质的准分子离子。因而SIMS数据包含的结构信息更为丰富，这对复杂生物体系的研究具有非常重要意义。可以说，正是离子源的发展将SIMS带到了生命科学研究的门口。　　由日本京都大学教授Jiro Matsuo (松尾次郎)发明的氩气团簇离子源是SIMS技术领域一个里程碑式的事件。氩离子团簇包含上千个氩原子，其离子半径可以通过增加或减少亚原子数目进行调控，最多可达4000个氩原子。氩团簇离子源既可作为溅射源用于生物样品如细胞和生物组织的溅射剥离，也可作为分析源进行生物样品的表面分析。因而，配备氩团簇离子源的ToF-SIMS在生命科学研究领域得到越来愈多的青睐。　　随着一次离子源团簇离子的直径变大，SIMS成像的空间分辨率也会相应降低。对此，汪福意说：“应用SIMS成像进行生物研究的时候，找到离子碎片大小和空间分辨率的平衡非常重要，也就是说在获得质量数较大的、结构信息丰富的碎片离子的前提下尽量保证质谱成像的空间分辨率。”　　在团簇离子源发明之前，SIMS在生命科学领域的应用受到限制，因为强调生物大分子结构解析的生物学研究无法从SIMS产生的小碎片离子中得到足够有用的信息。在上个世纪90年代，开始有人尝试基于SIMS在同位素质谱研究中的优势，从生物代谢的角度去了解生物合成过程。汪福意提到：“在这方面，哈佛大学医学院有一支有名的研究团队，他们自己搭建SIMS装置，研究的重点就是利用SIMS成像探索生物合成和生物代谢过程，如DNA的合成、复制与转录。这种研究不是关注高质量数的离子碎片，只需要获得N-15和C-13等同位素标记的碱基碎片在细胞核内的分布信息，就可以分析研究由化学刺激或抑制作用导致的生化过程。”该研究组利用SIMS在细胞生物学前沿领域的研究中取得了很多高影响力的研究成果，对SIMS在生命科学研究领域的应用起到了极大的促进作用。“强强联手”，SIMS与显微技术共缔超高分辨细胞成像　　作为传统意义上的无机质谱，SIMS与有机质谱都可以应用于生物组织成像研究。“能够用于组织成像的质谱技术有不少，但并没有哪类技术能被取代。利用MALDI-MS、DESI-MS等有机质谱技术进行生物组织成像分析比SIMS更快捷和简单，而SIMS在空间分辨率上的优势是其它质谱成像技术无法超越的。”在介绍不同质谱技术在生物组织成像中的应用和区别时，汪福意说：“SIMS不擅长分析生物大分子，如果想进行多肽、蛋白质或大DNA片段分析，有机质谱是更好的选择。SIMS的空间分辨率很高，即使是用氩团簇离子源也能达到微米、甚至亚微米级的空间分辨率，能够进行单细胞或亚细胞器的成像分析。仪器厂商都在提高质谱成像空间分辨率方面下了功夫，但到目前为止还是SIMS成像的空间分辨能力更有优势。”　　在研究金属抗肿瘤候选药物细胞摄入和分布时，SIMS成像可以通过特征生物碎片，如磷脂碎片和DNA脱氧核糖碎片指示亚细胞器的位置，进而确定金属药物在细胞中的定位和分布。但是，在这些特征生物碎片离子的信号较弱或其指代的生物信息并不唯一时，仅仅基于SIMS离子信号的药物亚细胞器定位可能出现误差。在这种情况下，结合亚细胞器荧光染色的光学显微镜成像可以弥补SIMS信号低，不能准确定位的劣势。常与SIMS结合使用的光学显微镜有激光共聚焦显微镜和超高分辨率的受激辐射耗尽(Stimulated Emission Depletion，STED)显微镜技术。二者的区别在于空间分辨率：激光共聚焦显微镜的空间分辨率在亚微米级，STED荧光显微镜分辨率可以达到30纳米。　　通过这种光学显微镜成像与SIMS化学成像相结合的方法，汪福意团队发现他们自主研发的一种有机金属钌抗肿瘤化合物可同时定位在细胞膜和细胞核上，证实了他们在分子水平上的研究结果，即该化合物可以同时作用于细胞膜上的受体激酶和细胞核内的DNA，具有潜在的双靶向特性。　　利用SIMS与光学显微镜成像的融合，在完成金属抗肿瘤化合物在细胞中的分布研究之后，团队又进行了金属药物损伤DNA在细胞内与蛋白质相互识别、相互作用的机理研究。　　“我们用顺铂等金属抗肿瘤药物中的金属离子指示药物损伤的DNA，用光学显微镜来定位抗体染色或融合荧光蛋白定位DNA结合蛋白。如果光学成像信号与SIMS化学成像信号完全重叠的话，说明它们在细胞水平能相互识别和相互作用。”汪福意表示，这个研究工作能够证实从分子水平研究获得的药物分子作用机制的猜想，“很多人在体外生理模拟环境中做这类研究，但细胞水平上药物损伤DNA与蛋白质相互识别和相互作用的研究还没有文献报道。”目前该工作进展顺利，团队还将继续研究DNA结合蛋白与药物损伤DNA的相互识别可能导致的细胞凋亡等生物过程。　　在用SIMS成像与光学显微镜成像联用，研究细胞内和细胞间生物分子相互识别时，必然需要先后使用两类仪器寻找、定位样品板上微小区域内的同一个或几个单细胞。而在1平方厘米甚至更大面积的样品板上准确定位同一个微米级的细胞，是个不小的技术难题。为了解决这一制约研究进展的技术问题，汪福意团队在硅片或玻璃样品板上以光刻方式刻写上200微米的方形网格，并给每个格子一个标号，制备了一种简单、实用的可寻址样品板。这样对于相同网格内单个细胞的成像数据进行叠加处理就变得简便易行。“通过光刻网格定位单细胞仅是一个很小的技术改造，但确实给我们的研究带来很多方便。”汪福意介绍到。(图)ToF-SIMS与共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)成像联用时的可寻址细胞定位借力微流控技术实现液相反应体系的SIMS实时原位分析　　SIMS是基于高真空的分析技术，分析室内真空度极高，无法分析液态样品，生物样品一般都是采取冷冻干燥或树脂包埋等方式处理后再进行SIMS分析。在2010年前，没有人尝试过用SIMS分析液体样品，直到美国太平洋西北国家实验室的两位华人科学家朱梓华(Zhu Zihua)和于晓英(Yu Xiaoying) 开始研究真空兼容的微流控技术和装置。　　汪福意从2013年初开始与两位科学家合作，进行基于微流控技术的液相SIMS技术研究。其研发技术的核心是真空兼容微流控装置，在留有微通道的聚合物基底上嵌入100纳米厚度的氮化硅薄膜，两端连接上微流控管道，通过一次离子束的轰击可在薄膜上打出2微米的小孔。由于小孔直径很小，即使在高真空中，液体的表面张力也能将微流控池内的液体限制在小孔内。这时的小孔内液面即为分析表面，用一次离子束轰击液面溅射出带电离子，即可进行反应池内化学反应的原位实时分析。　　由于液体表面可以实时更新，所以该装置可以测定瞬时反应中间体。在氮化硅薄膜上镀上一层金属电极，在反应池内嵌入对电极和参比电极，即可构成三电极电化学反应系统，加上电压之后，可进行电化学氧化还原反应过程的原位实时检测。对于液相SIMS分析技术，汪福意评价说：“这样的分析对研究化学和生物反应很有帮助，能让我们更深入地了解化学、生物反应过程。实时和原位分析的优势是能够捕捉到一些转瞬即逝的中间产物。” 据了解，国内外都有不少科学家致力于用电喷雾电离(ESI)和解析电喷雾电离(DESI)等质谱技术进行反应中间体研究，而用SIMS进行(电)化学反应过程和中间体研究的团队相对较少。汪福意团队还将利用此装置开展电池的充放电反应和均相或液相催化反应研究。　　SIMS研究固体样品，无论是矿物质、材料还是生物质冻干切片都是分析其最终状态，而液相SIMS技术让研究活细胞的生物化学过程，如神经递质的释放等成为可能。增进交流与学科交叉，铺就SIMS发展之路　　凭借超高的空间分辨率，发挥在药物及代谢物成像研究和生物反应中间产物分析中的优势，SIMS理应在生物研究领域大有作为。然而，国内用于研究的SIMS仪器数量仍然不多，包括地学和材料分析在内也仅有二十多台。据汪福意分析，目前ToF-SIMS的价格在800万左右，NanoSIMS的价格更高，价格昂贵是限制其广泛应用的主要因素。另外，SIMS仪器维护较为复杂，维护费用高，样品制备等过程对技术要求也比较高，也是制约SIMS广泛应用的因素。　　汪福意对今后SIMS的应用发展并不担忧，他说：“国家在仪器研发和应用研究方面的投入越来越大，相信以后会有更多的实验室引进SIMS仪器。” 在十二五国家重大科研仪器研制项目中，有两个项目涉及二次离子质谱，分别为“高分辨多功能化学成像系统”和“同位素地质学专用TOFSIMS科学仪器”。汪福意参加了中科院化学所万立骏院士领衔的 “高分辨多功能化学成像系统”的研究，负责SIMS和高分辨光学显微镜技术联用成像子系统的研究工作 北京离子探针中心刘敦一研究员领导的 “同位素地质学专用TOFSIMS科学仪器”项目主要研制和开发用于高精度同位素丰度分析的TOFSIMS新技术。　　我国在二次离子质谱在地球科学领域的应用研究与国际上同类研究的水平相当，在一些领域甚至处于国际领先水平。“但是在生命科学领域的应用研究与国际同行相比仍然有较大的差距，推进SIMS在生命科学研究领域的应用需要国内同行共同努力。”汪福意和其他二次离子质谱领域的专家们在不断加强与国际SIMS应用研究同行的联系与交流。他们把每两年一届的国际二次离子质谱大会看作一个让国内研究学者直接接触国际前沿SIMS技术的绝佳平台，在中国物理学会质谱分会等组织的支持下，中国二次离子质谱研究的专家学者们也一直致力于申请该会议的主办权。采访编辑：郭浩楠　　后记：今年10月“第六届中国二次离子质谱会议”将在大连举办。汪福意研究员是此会议学术委员会的共同主席，他与其他SIMS领域的科学家们共同邀请到一些国际SIMS专家来介绍他们的前沿技术和最新研究成果，与国内研究者们共同探讨SIMS技术及应用。正在或有意应用SIMS技术进行科学研究的科学家们希望通过会议或其他各种形式与国内外同行交流、沟通，寻求与其它学科的交叉合作。　　生命科学领域的科学家可能并不完全了解SIMS技术，也不太清楚SIMS技术能解决生命科学研究中的哪些具体问题 而SIMS分析的研究者也可能不太了解生命科学的研究焦点，彼此存在“背靠背”的窘境。希望更多的科学家能够了解SIMS技术，实现多领域跨学科合作以解决更多生命科学难题。附件：汪福意研究员简历　　学习经历　　1999年6月 武汉大学化学系毕业，获理学博士学位　　1991年6月 华中师范大学化学系毕业，获理学硕士学位　　1983年7月 华中师范大学化学系毕业，获理学学士学位　　工作经历　　2007 – 至今 中国科学院化学研究所“百人计划” 研究员、课题组长、博士生导师、北京质谱中心主任　　2002 – 2007 英国爱丁堡大学化学系　英国研究基金会(RCUK) Research Fellow　　2000 – 2002 英国爱丁堡大学化学系　英国皇家学会皇家奖学金Research Fellow　　1997 – 1999 华中师范大学分析测试中心　副教授，副主任　　1991 – 1997 华中师范大学分析测试中心　讲师，无机分析部主管　　1983 – 1988 湖北咸宁师范高等专科学校　助教，讲师　　学术任职　　中国物理学会质谱分会常务理事、有机质谱专业委员会委员 (2008.9 – 2012.8)，生物质谱专业委员会副主任委员(2012.8 –)　　中国生物化学与分子生物学学会蛋白质组专业委员会委员 (2011.4 –)　　美国化学会会员　　中国化学会会员　　国际生物无机化学学会会员

色谱-质谱联用是目前代谢组学分析的主流方法，但是色谱分离速度限制了其在大规模样本分析中的应用。直接进样质谱(DI-MS)虽然通量高，但面临着离子抑制效应导致代谢物检测灵敏度降低、缺少色谱分离使得定性定量困难等挑战。因此，亟需发展与DI-MS相配的高灵敏度质谱数据采集技术和数据分析技术。 　　为此，科研人员提出一种基于纳升电喷雾直接进样高分辨质谱的非靶向代谢组学分析策略：将一级精确质量、同位素分布模式、二级质谱相似度、母离子和子离子强度相关性等结合，使代谢物的定性准确率高于94%；定量方面采用一级母离子结合二级特征碎片离子的方式来实现。此方法稳定可靠，2-3分钟可分析一个样品，适合于大规模样本的高通量代谢组学研究。 　　此外，传统的细胞代谢组学分析方法通常需要数百万个细胞，但许多稀有细胞如循环肿瘤细胞、原代肿瘤细胞、干细胞等，面临着细胞数不足的问题。科研人员在上述工作基础上，建立了基于毛细管微探针的细胞取样、96孔板脂质在线提取、nanoESI DI-HRMS拼接式质谱数据采集的新方法，实现了3分钟内从20个哺乳动物细胞中检测19类脂质、500多种脂质代谢物。该平台在生命科学和临床医学研究中具有应用潜力。 　　相关研究成果分别以Strategy for Nontargeted Metabolomics Annotation and Quantitation Using a High-resolution Spectral-Stitching Nanoelectrospray Direct-Infusion Mass Spectrometry with Data-Independent Acquisition和Lipid Profiling of 20 Mammalian Cells by Capillary Microsampling Combined with High-Resolution Spectral Stitching Nanoelectrospray Ionization Direct-Infusion Mass Spectrometry为题，发表在《分析化学》(Analytical Chemistry)上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等的资助。图1.基于纳升电喷雾直接进样高分辨质谱的非靶向代谢组学分析策略图2.基于毛细管微探针的细胞取样、96孔板脂质在线提取、nanoESI DI-HRMS拼接式质谱数据采集的新方法

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2017年12月9日-11日，由中国化学会质谱分析专业委员会主办、厦门大学承办的“第三届全国质谱分析学术报告会”在厦门成功召开。继开幕首日的13个重量级大会报告后，主题为新仪器新技术、蛋白组学与代谢组学、新型离子源、质谱在医药研究中的应用、有机/生物质谱新方法、无机质谱、环境与食品安全分析、青年论坛的八个分会场报告在10日当天同期召开。180余场报告中，女学者报告数量占据约1/3。厦门质谱大会上，铿锵玫瑰别样红。 /p p 　　 span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 因篇幅有限，仪器信息网以下仅摘录部分女学者报告： /span /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/noimg/9b0435a5-1012-419d-afb5-4770e8fbaf3d.jpg" title=" 34343a05-4fb1-4662-be4a-b8fc3e15e0a5_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong Developing Novel Chemical Tags for Quantitative Multi-omics Studies (发展用于定量多组学研究的新型化学标签) /strong /p p style=" text-align: center " strong 美国威斯康星大学 李灵军教授 /strong /p p 　　质谱技术的最新进展使得基于质谱的组学研究方法成为生物医学研究的核心技术。复杂生物体系中蛋白质、多肽和代谢产物的定量分析是弄清许多生理和病理过程动态变化的关键。多相同量异位素标记在液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析中为许多样品的平行比较分析提供了一种有效的策略。李灵军在报告中介绍了他们课题组对几种新型的化学标签的设计和开发工作的最新进展，包括二甲基亮氨酸(dileu)同位素标记试剂等。这些化学标签可广泛应用于各种组学的研究。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/b090521a-4685-4459-a2b7-c5a2390528fc.jpg" title=" 7V5A0924_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 面向精准医学的蛋白质组分析新技术新方法 /strong /p p style=" text-align: center " strong 中科院大连化物所 张丽华研究员 /strong /p p 　　在细胞、组织、体液等复杂生物样品中发现表达存在明显差异的蛋白质可以为实现疾病的精准诊断、分型、个性化治疗和疗效评价等提供关键数据。为提高规模化蛋白质定量分析的精准度、覆盖度和分析通量，团队构建了集成化蛋白质组定量分析平台，不仅可将样品分析时间由20多小时缩短到2小时以内，而且还可实现全自动蛋白质组定量分析。此外，团队还基于细胞印迹和硼亲和富集相结合的策略，研制了新型人工抗体材料，实现了血液中微量目标细胞的高选择性富集。捕获的细胞释放后仍可保持很好的增殖能力，有望为临床循环肿瘤细胞的捕获和精准分型提供关键技术支撑。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/63bb0bf4-7d3f-48b2-91e9-b9776d712bb5.jpg" title=" 张金兰.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 基于细胞能量代谢和代谢流技术的银杏叶提取物心肌保护作用机制研究 /strong /p p style=" text-align: center " strong 中国医科院药物所 张金兰研究员 /strong /p p 　　代谢组学技术已经广泛应用于中草药研究领域，通过代谢组学研究，能够提供大量的体内代谢物信息，通过生物统计学分析，发现与药效相关的差异代谢物以及潜在生物标志物，但时常会发现这些差异代谢物或者潜在生物标志物涉及多个代谢通路，是多个代谢通路的交叉节点代谢物，其变化也许与一条代谢通路变化引起，也需是多条代谢通路变化的动力学结果。急需代谢组学的后续拓展研究的新技术和方法，团队近年来利用agilent seahorse细胞能量代谢和代谢流技术，开展银杏叶提取物心肌保护作用代谢组学拓展研究，与大家一起思考如何基于代谢组学技术和拓展研究技术更加快速和有效地揭示中草药多成分和多靶点作用机制。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/7616f83d-f10b-45e2-aff6-809ff981c6a8.jpg" title=" 瑕瑜.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 发展自由基反应作为脂质快速衍生的质谱分析新方法 /strong /p p style=" text-align: center " strong 清华大学 瑕瑜教授 /strong /p p 　　团队致力于发展和筛选一系列针对生物大分子的自由基反应来实现毫秒到秒级的快速衍生，从而提高质谱的分析通量及分析能力。利用Paternò -Bü chi(PB)反应和质谱联用，团队实现对多种不饱和脂质双键位置异构体的分析。此外，团队利用硫自由基对C=C双键的特异反应性，在硫烷中引入对电喷雾有高响应的极性基团，以期实现对中性不饱和脂质分子的带电衍生，提高对中性脂质质谱检测的灵敏度。方法已被应用到甾醇脂类、甘油酯类等非极性脂质分子的衍生。后续纳升电喷雾-串联质谱可以提供丰富的结构信息和定量信息，从而实现在脂质混合物中对甾醇和二油酸甘油酯高灵敏度的定性定量分析。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/1dddb8ed-2a9b-417b-9670-4d9f3192a752.jpg" title=" 李攻科.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 复杂样品痕量分析磁分离/微萃取方法研究进展 /strong /p p style=" text-align: center " strong 中山大学 李攻科教授 /strong /p p 　　针对生物、食品和环境等复杂样品痕量分析存在的样品前处理瓶颈问题，团队开展了分子印迹聚合物(MIP)、金属有机骨架(MOFs)、微孔有机聚合物(MOP)以及羟基葫芦脲磁分离/微萃取等样品前处理介质研制与复杂样品痕量分析方法研究。包括：建立微波辅助提取/β-谷甾醇 MIP 磁性微球萃取富集/衍生化 GC-MS 联用分析测定 3 种甾醇类的方法 建立磁固相萃取-GC/MS 联用测定多环芳烃(PAHs)和磁固相萃取-LC-MS/MS 联用测定赤霉素(GAs)的分析方法 建立磁性 PP-CMP 分离富集-HPLC 测定人尿液中羟基多环芳烃的分析方法 建立磁性羟基葫芦[8]脲固相萃取-UPLC-MS/MS 联用检测植物中 5 种超痕量细胞分裂素分析方法等。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/a2068896-d413-4b37-9206-24d37c58bc78.jpg" title=" 崔勐.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 有机小分子与蛋白质相互作用的电喷雾质谱研究 /strong /p p style=" text-align: center " strong 中科院长春应化所 崔勐研究员 /strong /p p 　　研究药物有机小分子与生物大分子之间的相互作用，不仅有助于了解药物在体内的分布、吸收、代谢等，而且对于揭示药物的作用机理及其毒副作用有着重要的意义。团队利用质谱技术，分别研究了药物分子与不同蛋白质的相互作用，发展并建立了药物分子与蛋白质相互作用的自上而下和自下而上的质谱分析方法。采用所建立的质谱方法，不仅能够获得药物分子与蛋白质相互作用的化学计量比，而且还识别了药物分子在蛋白质的多个结合位点。此外，团队还发展了不使用二硫键还原剂的酶解方法，避免了还原剂的使用破坏药物在蛋白上的结合，并结合质谱方法，成功地鉴定药物在蛋白中的结合位点。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/113c3c10-908b-4b31-b28b-3c70723b131e.jpg" title=" 李岩.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 　　基于多级质谱技术高通量鉴定糖链分支结构 /strong /p p style=" text-align: center " strong 　　中科院生物物理研究所李岩研究员 /strong /p p 　　多级质谱技术可以对糖链碎片进行多级断裂，反映出碎片的不同层次的结构信息，因此成为糖链结构鉴定的一项重要技术。目前,多级质谱技术鉴定糖链结构面临两个困难：一是如何准确且有效选择母离子碎片产生下级质谱谱图 二是如何通过众多的多级质谱图解析出糖链的分支结构。为了解决上述两个难题，团队提出一种自动选择最具结构信息的碎片产生多级质谱谱图的方法，然后基于多级质谱谱图信息鉴定出糖链的分支结构，最后应用建立的方法鉴定生物样品中的糖链分支结构。团队建立的多级质谱方法对于自动化鉴定糖链结构具有重要推动作用，并且为高通量糖组学的发展奠定了重要基础。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/15dd5c5b-19a6-4a62-893a-acf0d0ed5b96.jpg" title=" 微信图片_20171211020143.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 新型复合质谱离子源及相关应用研究 /strong /p p style=" text-align: center " strong 北京大学 白玉副教授 /strong /p p 　　常压敞开式质谱(Ambient mass spectrometry，AMS)由于其无需挥着仅需少量的样品预处理，可以在敞开环境下操作，可分析多种形态的样品，基质的耐受性强在近年来广受关注。常压敞开式质谱的发展为复杂体系高通量、原位分析提供了可能和机遇。团队将多种快速的样品预处理技术与常压质谱相结合并尝试了将多种分析仪器与常压质谱的联用。在此基础上，为了突出整合、互补、经济和高效等特点，提出了一种新型复合离子源技术，即 integrated ambient ionization source，iAmIS。这一平台整合了 5 种离子化技术，以及连续波长激光技术，可实现一种离子源多种功能的目的。该离子源为灵活的离子化方式的选择，拓宽被分析物的分析范围，实现复杂体系样品的分析提供了可能。 /p

仪器信息网讯 2012年10月29日，由中国仪器仪表学会分析仪器分会和中国仪器仪表行业协会分析仪器分会主办的“第五届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会(CIOAE 2012)”在北京国际会议中心隆重开幕。根据大会安排，在C报告厅安排了在线质谱、色谱分析专题论坛，部分报告内容摘录如下。 　　 胡少成：在谱在线分析系统对RH精炼炉真空脱气国产的适时动态分析 　　据钢铁研究总院分析测试研究所胡少成报告，RH精炼工艺的主要功能有真空脱碳、脱氢、脱氧、脱氮、脱硫、脱磷以及的温度的补偿和均匀化。在安钢RH精炼设备上的质谱在线分析系统所用的质谱仪是俄罗斯METTEK公司的飞行时间质谱仪，取样和数据传输系统由钢研纳克检测技术有限公司与METTEK公司共同开发。成套系统功能是通过对RH脱气产物中CO、CO2、H2等含量的适时在线分析，结合温度测定系统，利用“炉气分析+测温”监测技术对RH工艺冶炼过程进行控制。在安钢第二炼轧厂RH工艺中应用的质谱炉气分析系统，对真空脱气过程中气体成分的测定快速、准确，各成分的变化同工艺的实际情况完全吻合。 　　 Jian Wei：Extrel在线四极杆质谱仪在煤制气工艺中的应用 　　据来自Extrel CMS,LLC公司Jian Wei报告，气化工艺是将原材料和副产品，如煤炭、石油、或生物燃料等，通过气化反应，转化成各种不同化工产品。为了保证产品质量，有效地利用能源和识别未知或不需要的副产品，控制这些过程的不同阶段非常重要，使用在线质谱仪可以实时分析所有类型的气化工艺。Extrel的MAX300-IG在线四极杆质谱仪，用于监控合成气气化炉的多种组份，其分析速度、测试进度和检测的灵活性均表明其应用在合成气工艺的重要价值。Jian Wei通过举例介绍使用MAX300-IG在线质谱仪控制煤合成氨气工艺的多流路监测。 　　 黎路：在线质谱仪在催化剂研究中的应用 　　据上海舜宇恒平科学仪器有限公司黎路报告，催化过程中的在线检测在各类催化研究中一直备受关注，其中，逸出气体中各种气体的组份及浓度变化能为过程研究提供有效信息。在线质谱技术分子选择性强，准确度、稳定性好、灵敏度高、动态范围宽，一台机器可以实现多点、多组份连续监测，准确快速反映动态过程。黎路通过“金属镍为前体负载型磷化镍催化剂的制备及其加氢性能”、“FeOx负载单原子Ir催化剂上CO水汽变化反应研究”等应用实例说明SHP8400PMS系列在反应机理研究方面的应用。 　　 程平：在线挥发性有机物质谱仪的研制与应用 　　据广州禾信分析仪器有限公司程平报告，挥发性有机物(VOCs)具有浓度低、活性强、危害大等特点，而且具有“三致”作用。传统的VOCs检测手段有GC-MS、NDIR、FTIR、DOAS和TDLAS等，各有优缺点。如：GC-MS需要取样、预处理、富集、解吸附等处理，但是响应慢，耗时长 NDIR响应快、系统简单，但是选择性差 FTIR可以多组分同时检测，响应快，但是体积大，有运动部件，对环境震动敏感 DOAS和TDLAS也各自存在灵敏度差和不能同时测量多种气体等缺点。广州禾信研制的SPI-TOFMS采用SPI/PEI复合离子源，是一种软电离技术，基本无碎片，接飞行时间质量分析器 可以气体或者等灵活进样方式。SPI-TOFMS的灵敏度达到ppb量级，可以对大部分VOCs进行在线检测。在应用方面，对机动车尾气、汽车内饰、烟草和白酒等中的VOCs成分进行了初步分析和研究。 　　 彭永强：Prima PRO在线质谱仪在合成氨过程分析中的应用 　　据赛默飞世尔科技彭永强报告，Prima PRO在线质谱仪采用封闭式双灯丝离子源，质量分析器采用扫描磁扇式，其质量范围在1000eV离子加速电压下为1-150amu，微通道电子倍增管测量范围为10ppb-1000ppm。彭永强通过Prima PRO在典型氮肥生产过程中应用实例，展示了Prima PRO在整个合成流程中的采样点，为合成氨生产过程提供精确的过程优化，如：转化炉中气体混合和燃烧的控制、天然气进料中的H2S、氢/氮比、蒸汽/甲烷比以及甲烷滑脱等，为企业降低了分析成本。 　　 郭东华：安塞LNG项目色谱仪的通讯系统 　　据中国寰球工程公司的郭东华报告，天然气(NG)是从自然气田中开采出来的可燃气体，主要成分又甲烷组成。LNG是在常压下将气态的天然NG冷却至-162摄氏度，使之凝结成的液体，是一种情结、高效的能源。在从NG到LNG的过程中，色谱分析仪对工艺流程各个关键点的组分控制起到了非常重要的作用，为了工艺操作方便，各点的色谱测量数据通过色谱分析网络传至中心控制室，此次技术为安塞LNG流程的开发成功起到了重要的作用。 　　目前石油化工在建项目多采用在线色谱仪的网路系统，实现在线分析仪数据的采集、分析，并记录在线分析仪的工作状态。在线分析仪的网络协议宜采用Modbus，OPC等标准通讯协议。这样的分析系统网络解决方案在实际使用中表现良好。 　　 张英涛：聚乙烯循环气在线色谱的应用 　　据中国石化广州分公司检验中心张英涛报告，气相流化床发是当今世界上生产聚乙烯的主要方法。聚乙烯产品质量的两个重要指标是产品的密度和融熔指数。通过连续调节反应循环气气相组成来实现密度和融熔指数质量控制。在线色谱仪用来分析循环气中各种组分(N2、乙烯、丁烯-1等)的含量，并调节原料乙烯、共聚单体等比例，以控制产品质量。

布鲁克公司在HUPO和JAIMA会议上推出新一代amaZon speedTM离子阱质谱仪 全新的amaZon speed系列显著提高了离子阱性能、分析能力以及对蛋白质组学和小分子分析的整体性能。 商业资讯于2011年9月6日报道：在瑞士日内瓦的第十届HUPO全球年会(http://www.hupo2011.com)，以及在日本东京的JAIMA会议上(http://www.jaimasis.jp)，布鲁克公司推出了最新的高性能amaZon speed和amaZon speed ETD离子阱质谱仪（ITMS），以满足蛋白组学、研究和应用领域日益增长的需求。在原有基础上再次的显著提高成就了amaZon新一代系列产品无与伦比的离子阱性能。 amaZon speed不仅仅是世界上速度最快的离子阱，更是具备最高质量精度和分辨率的离子阱。amaZon speed所有的扫描模式均提供了显著提高的分辨率：扫描速度最快的XtremeScan (52,000 u/sec)模式，对于双电荷离子提供优于0.5u的高质量分辨率；最大分辨模式(5,200 u/sec)能将质量分辨率控制在远低于0.1u的水平，可以在全扫描方式（质荷比高达3000）下分辨8价离子。amaZon speed在硬件和软件上的另一重要改进使得MS/MS周期达到8Hz。 无论采用自下而上（Bottom-up）还是自上而下（Top-down）的方法，amaZon speed离子质谱仪的杰出性能都为蛋白质组学研究人员配备了无可超越的分析能力。再加上SMARTTM模式的母离子隔离和碎裂，amaZon speed LC/MS/MS 可以通过常规单针进样分析，从1μg E. Coli细胞裂解液中确信鉴定约1300个蛋白。只有最近才推出的那些更加昂贵的大型质谱仪才能进行类似操作。蛋白质组学研究需要相当宽的动态范围，amaZon speed可以实现这一性能。对标准蛋白质混合物的检测结果显示，amaZon speed可以覆盖高达5个数量级的浓度范围。 对于自上而下的应用和翻译后修饰（PTM）分析，amaZon speed ETD延续了布鲁克在ETD/PTR技术方面的领先地位，继续提供最灵敏，强大而可靠的设备。结合布鲁克有创新专利的GlycoQuestTM多聚糖搜索引擎，amazon speed能够轻松实现自动检索多糖结构，从而为蛋白质组学研究中最苛求的学科提供了最理想的仪器。 性能的提升使得amaZon speed同样能够为各类小分子研究工作提供更高质量的数据。灵敏快速的 LC-MS/MS方法能在5分钟内定量分析医疗用药。新型软件可以实现自动的碎片离子指认，用于多级质谱得到的代谢物鉴定和结构分析。amaZon speed 是一个特别耐用的系统，非常适合多用户环境，由布鲁克公司独特的Compass OpenAccess软件支持，提供基于网络的客户服务端的多种自动化解决方案，包括质量控制（QC）、重组蛋白的分子量核查和自动库检索等。直观的图形界面（GUI）流程，结合灵活高通量的特点，使得amaZon speed非常适合于工业、临床、合成和教学实验室的日常应用。 “amaZon speed代表了新一代离子阱质谱仪，是速度和性能方面有完美的结合”，布鲁克离子阱质谱仪产品经理Markus Meyer博士如是说，“基于我们专业的离子阱技术，我们为科研和分析领域带来了经久耐用、物美价廉的全新仪器，旨在应对日益扩大和深入的分子检测挑战。”

1.质谱应用广泛成长性高 科研分析仪器是生命科学及医药医疗产业的重要基石，其中质谱仪是市场占比最大，均价最贵，技术壁垒最高的主要领域之一。质谱仪作为高端的检测仪器，在环境监测、食品安全、工业过程分析等领域有着广泛的应用，同时这些下游应用需求带动上游质谱仪市场迅速成长。2021 年全球质谱市场大约450 亿元，预计 2026 年全球质谱仪市场规模可达700亿元。2021年国内质谱仪市场大约150 亿元，占全球市场的30%，年复合增长率高达 20%左右，国产化率大约10%。 2.质谱成为国产替代的首要阵地 在精准医学发展的大趋势下，质谱检验以其高通量、高灵敏度、高精度、高分辨率等诸多优势，在生命科学、生物医药、临床诊断、半导体、环保、食品安全等多领域的检测应用中发挥着越来越重要的作用，但目前国内的市场被赛默飞、SCIEX(丹纳赫)、布鲁克、安捷伦、沃特世、岛津等国外巨头垄断，2020年我国进口质谱规模为105.3亿元，国外厂商在中国质谱市场占有率为74.05%。中美贸易冲突以来，进口质谱的技术限制风险加大，国家陆续出台多项政策支持高端科学仪器的国产化，“十四五”、科技部、工信部相关政策均指出供应链设备需要稳定可控的重要方针，并明确仪器的硬性国产采购比例，同时随着一批国内企业在某些质谱仪产品性能上逐渐达到国际水平，加速了开启国产质谱进口替代的进程。根据海关进口数据，我国质谱的进口依赖度由2014年的94.7%降至2020年的74.05%。 3.质谱应用多元渗透，市场空间可观 美国科研端和生物医药医疗端质谱市场占比约70%，国内对标领域由于下游行业标准及市场空间存在客观差距，应用端渗透仍有较大空间，叠加半导体、环保领域的存量市场，未来国产质谱的市场份额可期。随着生物制药、医疗检测、临床诊断、科研院所的质谱应用多元化渗透，2026年对应质谱仪市场有望达到135亿元，叠加其它赛道国内质谱市场有望达到240亿元。质谱流式细胞仪等新兴领域有望带来质谱市场更大增量空间。表 1：质谱的应用领域广阔 4.质谱仪技术原理介绍 质谱仪是一种通过分析待测物质量获取其结构信息的仪器，基本原理为将分析 样品（气体、液体、固相）电离为带电离子，这些离子被检测器检测后即可得到质荷比与相对强度的质谱图，进而推算出分析物中分子的质量。通过质谱图及分子量测量可以对分析物进行定性分析，利用检测到的离子强度可以进行精确的定量分析。质谱仪器主要由五部分组成：样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统。样品导入系统通过合适的进样装置将样品引入并气化，气化后的样品引入到离子源，在离子源的作用下被转换为气态的阳离子（带正电）或阴离子（带负电），电离后的离子通过适量的加速后进入质量分析器，在质量分析器里磁场与电场的共同作用下，会产生不同的运动轨迹，按不同的质荷比分离，到达检测器上，进而由检测器将其转换为不同的电信号，再由计算机将信号转换为质谱图，质谱图为离子信号与质荷比的函数曲线图，对其进行分析，获得结果。质谱仪器中重要的两个部分是离子源和质量分析器。图 1：质谱仪系统结构示意图4.1离子源随着各种离子化方法不断发展，质谱分析技术广泛地应用于许多领域。多种离子化方法在分析应用价值上各具独特之处，比较常用的离子源有与GC串联的电子轰击电离源（EI）和化学电离源（CI），与LC串联质谱常用电喷雾离子化(ESI)、大气压化学电离(APCI)、大气压光致电离(APPI)，以及基质辅助光解吸离子化（MALDI）等等技术，还包括新型的这些技术除了有宽广的样品适用范围与高灵敏度，还可与色谱仪联用以降低干扰。使用者可根据样品与被分析物的物理化学特性选用适当的离子化方法。表 2：不同离子源原理对比4.2质量分析器不同的质量分析器均有其不同特性，质量分析器分为磁场式与电场式。磁场式分析器有扇形磁场质量分析器与傅里叶变换离子回旋共振质量分析器，电场式分析器有飞行时间、四极杆、轨道阱等质量分析器，每种质量分析器都具有不同的特性与功能。表 3：不同质量分析器原理对比 5.质谱组合方式——串联质谱 串联质谱（MS/MS）通常是指两个以上的质谱分析器借由空间或时间上联结在 一起所组成的分析方式，常以英文缩写 MS/MS 表示。在常见的串联质谱技术 中，第一个质量分析器的功能通常为选择与分离前体离子，分离出的前体离子 碎裂可产生离子群，传送至串接的第二个质量分析器中进行分析，这些产物离子的质荷比信号在第二个质量分析器中被扫描检测后，即可获得串联质谱图以进一步分析。目前串联质谱技术有两大主流应用，其一为应用于蛋白质组学中以自下而上的方式对酶水解后的多肽进行氨基酸的序列分析。另一主要应用在于对特定化合物进行定量分析。 一般而言，串联质谱分析法有两种不同的串联方式：一种为连接两个实体的不同的质量分析器，为空间上的串联方式，另一种则是在同一子储存装置内进行一系列的离子选择、裂解与质量分析步骤，依时间先后顺序进行不同分析步骤，为时间上的串联。• 空间串联质谱：三重四极杆质谱仪（QqQ）是目前最广泛使用的空间串联质谱仪，由三重四极杆质量分析器组成。其中第一与第三重四极杆质量分析器具有质量分析功能， 第二重四极杆作为碰撞室，仅以射频电位方式操作。 由于三重四极杆的碰撞室中的气体压力十倍高于磁场分析器的碰撞室中的气体压力，在三重四极杆中离子束与中性气体分子具有较高的碰撞次数，用于定量分析具有较高灵敏度，因此这是目前串联质谱最广泛使用的形式。另一种常用的是飞行时间串联质谱仪（TOF/TOF），具有为高能量碰撞解离的优点。• 时间串联质谱：串联质谱法也能在某些具离子储存功能的质量分析器上进行时间串联，其离子在不同时间点可分别进行前体离子选择后储存、离子活化、产物离子分离、扫描后排出等模式，反复进行离子选择、储存与解离的步骤，即可在此类具有离子储存功能的串联质谱仪上得到不同阶段的MS结果。目前具有离子储存及活化解离功能的质谱仪，以傅里叶变换离子回旋共振分析器与离子阱为主。• 杂合质谱仪：在串联质谱仪中，如果不同种类的质量分析器串接，则称为杂合质谱仪。杂合的主要目的是撷取各式不同质量分析器的特点，经组合后可获得更佳的串联质 谱分析结果。 四极杆飞行时间杂合质谱仪（Q-TOF）是杂合质谱仪的主流形式，因为其结合了四极杆分析器具有较高碰撞裂解效率的特点，以及飞行时间分析器具有高质荷比分辨率、非扫描式及高灵敏等优势，具有高解析与高灵敏度的优点，被广 泛应用于蛋白质组定性分析。此外还有离子阱飞行时间（IT-TOF）杂合质谱仪等各类杂合类型。 6.三重四极杆质谱仪（QqQ）知多少？目前主流质谱仪品类已实现商业化，包括单四极杆、离子阱、飞行时间质谱，并能实现三重四极杆的自主可控生产，对应市场端覆盖率超过80%。2019年7月，国家重大科学仪器设备开发专项 2011年首批启动项目——“三重四极杆串联质谱系统的研制及其在痕量有机物分析中的应用(2011YQ060084)”完成综合 验收。该专项围绕国家“十二五”科学和技术发展规划，针对复杂体系中痕量有 机物高通量、高灵敏度和自动化检测需求，研制三重四极杆串联质谱系统产品和配套自动化前处理装置及其它关键部件，开发基于三重四极杆串联质谱系统的痕 量有机物分析平台，在蛋白组学、代谢组学、环境及生态毒理学、食品安全等领域开展分析技术研究与应用示范，实现三重四极杆串联质谱系统的国产化和产业化。当前中国每年10,000台的质谱销量中，无论是台套数还是金额，占比最大的就是液相色谱串联四极杆联用仪（LC-QqQ），每年销量达3000台。随着农兽药残留、药典等新国标的出台，气质联用仪也将会更多地被GC-QqQ取代。LC-QqQ同样也是临床质谱最受关注的技术。据预测，2030年，我国的质谱年市场销量将达到20,000台，LC-QqQ将达到6000-8000台，随着优秀的国产厂商加入，未来将有2000台的新增国产LC-QqQ。这其中包括两大利好因素，首先是政策释放老市场：随着国产设备的稳定性和可用性提高， 2~3年内会出现市场选择和政府扶植的双重增长，年增长率约50%。其次是专用设备的新市场：低竞争、高毛利，配合国内高检测量、实时在线、政府监管的需求，将产生一批过亿的细分市场。因此，国产质谱的未来都是光明的。6.1四极杆质谱仪的几个关键指标解读• 分辨率是指分开两个峰的能力，刚刚分开时两峰之间的质量距离是DM，分辨率英文的原义是Resolution，常用简写R表示，计算公式：R＝M/DM，M可理解为两个刚刚分开的峰的平均质量。最严格的分辨率定义是磁质谱的，要求相邻两峰10％峰谷分开才算真正分开，磁质谱的分辨率（即M/DM）不随质量变化，所以磁质谱都用R＝M/DM来表示分辨率，磁质谱中，R不变，DM是变化的，质量M越大，DM越大。所以，磁质谱表示分辨率都用R，常常可以见到R＝10,000的说法。今天我们讨论的四极杆质谱，都是要求50％峰谷刚刚分开就算分开，这个定义没有磁质谱严格。同时，这个分辨率R随质量变化，而DM不变，即M越小，R越大。所以有机质谱并不用R来表示分辨率，而用DM表示。因为实际工作中很难找到恰好在50％峰谷分开的峰，所以又简化为用单峰法表示，即测定一个峰的半峰高处的全峰宽Full width half Maximum（简写为FWHM），FWHM应近似等于DM。由于采用原始定义，即R＝M/DM，DM 不变，M在变，所以R在变，为方便起见还可以用R表示，所以又简化为用FWHM的倒数表示R，R=1/DM。若采用单峰法，则认为R＝1/FWHM。这个值也不变化。我们一般称FWHM＝0.5为单位质量分辨率；定义宽松一点时，认为FWHM=0.7称单位分辨率；严格一些时，说FWHM＝0.4为单位分辨率。反正，不管是0.7、0.5、0.4，一般都认为是指单位质量分辨率。换算下来，R＝2M或R＝2.5M也都指单位质量分辨率。这些都是我们常见的分辨率的表示方法。所以，我们又常常看到有机质谱用FWHM来表示，比如FWHM＝0.25。• 质量准确度是非常重要的指标，代表质量是否准确称量，测定值和理论值之间的误差。随着质谱的长期使用，室温的变化、灰尘的累积、电子元件的老化……这些因素均会导致电学参数发生变化，进而影响到仪器正常运行。四极杆质谱因为其独有的筛选机制 — 固定的RF与DC电压能允许固定质荷比的离子通过，故微小的电压偏差就可能造成质量轴的偏移。由于质荷比大的离子需要较高的RF与DC电压方可通过四极杆，会将漂移的结果放大。同为0.1%的漂移，可能只会造成100 Da的离子峰出现在99.9 Da处，但2000 Da的离子峰则可能会出现在1998 Da处。因此对于大分子分析来说，保证质量准确性就变得更加重要。当质量轴发生明显漂移时，对于使用Scan模式的定性分析，会出现目标峰与理论值偏差增大；对于使用SIR/MRM的定量分析，则是MS1/MS2放行的质荷比与实际离子的质荷比不匹配，导致离子通过率减小，灵敏度下降。所以，我们建议您每隔3~6个月使用已知的标准品进样，质谱通过Scan模式采集信号，检查标准品m/z与实际采集到质谱峰的峰顶处m/z的偏差，如果超过0.2 Da，就需要考虑进行质量轴校正了。如果仪器使用的环境发生较大变化，如一场秋雨让室温从夏天的25度降到秋天的18度，最好立刻检查质量轴漂移情况。• 灵敏度/信噪比。常用的信噪比计算方法有两种：均方根（RMS），峰峰比（S/N）。均方根（RMS）计算方法信噪比最高，峰峰比方法信噪比最低。均方根（RMS）计算方法信噪比最高，对质谱公司的宣传有利；峰峰比方法信噪比最低，对满足用户的要求不利• 滞留时间。Duty Cycle中的两部分Scan1和ISD(恢复原有状态)两部分组成；Dwell time滞留时间，指Scan 1和ISD两部分时间。Dwell Time越长，Duty Cycle越少，扫描越慢，灵敏度越高，数据点越少，分辨率越低！反之依然！• 扫描型仪器（QqQ/Ion Trap）性能制约的黄金三角规则：提高分辨率就会降低扫描速度和灵敏度；提高灵敏度就会降低分辨率和扫描速度；提高扫描速度就会降低灵敏度和分辨率。但，非扫描型仪器（TOF）性能不受黄金三角规则制约，可以同时提高分辨率、扫描速度、灵敏度。6.2三重四极杆质谱仪的几种工作模式解读三重四极杆质谱仪作为目前最灵敏的MS定量技术，可用结构标志物进行选择性测定 ，比如母离子扫描、子离子扫描、中性丢失扫描等。• Q1 MS 全扫描Q1 全扫描 (开始 – 停止)，Q1 永远 作为单级 MS 分析器，主要用来鉴定母离子 ，Q1 采用RF-only模式。Q1 SIM - Selected Ion Monitoring (or multiple ions): Used to optimize analyzer for specific ions for MS/MS，SIM used for quantitative analyses• Q3 MS 全扫描Q3 全扫描 (开始 – 停止)：Q3 永远 作为单级 MS 分析器，主要用来鉴定母离子或用做IDA， Q3 采用RF-only模式。Q3 SIM - Selected Ion Monitoring (or multiple ions): Used to optimize analyzer for specific ions for MS/MS，SIM used for quantitative analyses。• MS/MS – 子离子扫描: 选择特定化合物鉴定碎片离子。Q-1设定 ， Q-2碰撞活化 ， Q-3扫描• MS/MS – 母离子扫描: 发现能产生特定子离子的所有母离子。Q-1扫描 ，Q-2碰撞活化 ， Q-3设定（寻找特征离子的来源）,应用于化合物筛选，代谢产物鉴定，蛋白质修饰分析。• MS/MS – 中性丢失扫描：发现能丢失中性分子的所有母离子。Q-1扫描，Q-2碰撞活化, Q-3扫描，同时保持Q-1和 Q-3的差值不变 （丢失同一质量的中性碎片），应用于检测失去H2O，H3PO4，HCl，NO2，CO2，SO3，糖分子等的离子。• MS/MS – MRM多反应监测：快速筛查（定性）和定量。Q-1设定，Q-2碰撞活化, Q-3设定（常用于定量）综上所述，三重四极杆质量仪具有超高的 NCI灵敏度；超高的MRM MS/MS 灵敏度；同时检测更多的 MRM离子对（100)；工作模式丰富包括SIM、NCI/SIM、NCI/MS/MS、LC/MS/MS、PI，PR，NL，MRM。（未完待续）

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " strong span style=" text-indent: 2em " 仪器信息网讯 /span /strong span style=" text-indent: 2em " 以 ESI 为代表的大气压离子化技术（API）产生以来，质谱技术与许多分离技术的联用日渐成熟，在环境监测、药物研发、法医鉴定、组学研究等诸多领域发挥出越来越重要的作用。但是与需高真空环境的经典离子源如电子电离源（EI）相比，API用于质谱定性分析存在明显缺陷。这主要是由于API离子源往往基于软离子化机理，化合物经软电离过程得到的多为偶电子离子，很难得到奇电子离子；常压离子化过程能量有限，得到化合物的碎片很少，不能获得丰富的“指纹“信息，无法全面地反映出目标化合物的结构。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 目前已有的质谱解离技术或碎裂模式局限（如碰撞诱导解离往往发生中性丢失）或无法与API进行方便联用（如电子捕获解离和高能诱导裂解需要高真空仪器环境），因此，API用于质谱定性分析的缺陷并没有得到根本性的解决和弥补。& nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 近日， strong 中国科学院上海有机化学研究所郭寅龙课题组发展了一种基于电弧等离子体的新型质谱解离（APD）技术 /strong ，使大气压环境下有机化合物分子的指纹图谱质谱分析得以实现，很好地弥补了上述缺陷。电弧放电产生的热等离子体同时具备高温、高能和特殊的化学反应性能，对分析物实现离子化的同时还伴随明显的碎裂现象。 span style=" text-indent: 2em " 这种基于电弧等离子体的解离装置（APD）利用施加有约20千伏高压的两个电极，即可很方便地在常压环境下产生稳定的电弧等离子体。APD引起的化合物碎裂包含电荷诱导、自由基诱导以及等离子体独特的化学反应性诱导的断裂，可同时产生大量奇、偶电子碎片离子，所得化合物的“指纹”质谱图包含丰富的结构信息。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 题为《Arc Plasma-Based Dissociation Device: Fingerprinting Mass Spectrometric Analysis Realized at Atmospheric Condition》的成果近期发表在& nbsp Analytical Chemistry& nbsp 上，文章的第一作者是上海有机所博士生朱苏珍。（DOI: 10.1021/acs.analchem.0c03127 ） /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 232px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/634aa914-21a3-49af-b66a-7a51bf7fef8d.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" width=" 600" height=" 232" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图1. APD装置示意图（左）和APD分析所得芬太尼指纹图谱（右） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " APD的优异解离性能在多种化合物类别中都已得到确认，包括毒品类化合物（甲基苯丙胺等）、精神活性类化合物（芬太尼等）、甾体激素类化合物（地塞米松等），不仅可分析极性化合物，对黄酮类、酚类、蒎烯类等ESI信号响应不好的化合物同样能取得良好解离分析效果。且当与纳升电喷雾电离源（nano-ESI）和零压纸喷雾（zero volt PSI）两种经典的API技术联用时，能很好地实现两种毒品类化合物的指纹图谱分析。利用APD与零压纸喷雾联用装置作者分析了一份来自吸毒者的原尿样品（由上海司法鉴定研究院提供），通过谱图比对，成功鉴定出其中的毒品甲基苯丙胺(冰毒)。此外，作者还发现APD解离模式中存在可能源于等离子体化学的消除亚甲基和芳构化两种特殊碎裂过程，并将后者成功应用于4-丁基苯胺和N-丁基苯胺两种同分异构体的区分中。 /span br/ /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 443px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/ff54c960-bbe3-4396-9775-d1ee0abe2e98.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" width=" 600" height=" 443" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图2. APD装置与nano-ESI联用装置（a）分析美沙酮标准品所得谱图(c)；APD装置与zero-volt PSI联用（b）分析甲基苯丙胺标准品所得质谱图（d）分析原尿样品所得质谱图（右下） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 该解离技术有望实现基于APD的化合物指纹图谱库的构建，并进一步与液相色谱联用，成为一种有效的定性分析手段。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " strong 郭寅龙研究员简介 /strong /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/2966ca54-17b6-44e5-b59c-9b477e45d647.jpg" title=" 郭.jpg" alt=" 郭.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 郭寅龙，中国科学院上海有机化学研究所研究员, 国家大型科学仪器中心上海有机质谱中心主任。主要从事质谱学研究，在新型离子源研发、反应机理研究、质谱衍生化试剂研发和质谱成像等领域，取得了突出的创新性成绩，2000年以来，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、 Nat. Catal.、Anal. Chem.等国内外著名期刊发表研究论文近300篇，获得发明专利20余项。& nbsp /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 论文链接 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " ： /span a href=" https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.0c03127" target=" _blank" style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.0c03127 /strong /span /a /p

大家好，本周为大家分享一篇最近发表在 Journal of the American Chemical Society上文章，Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes1。该文章的通讯作者是美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的Joseph A. Loo教授。非变性质谱(native MS，nMS)通常用于揭示蛋白及其复合物的分子量大小和化学结合计量比，但若要进一步阐明深层次的结构信息，则需要与串联质谱结合，即非变性自上而下质谱（nTDMS），通过对母离子进行二级甚至多级碎裂可获取额外的序列、翻译后修饰(PTMs)以及配体结合位点信息。此外，nTDMS能以构象敏感的方式断裂共价键，这样就可以从碎片模式推断出有关蛋白高级结构的信息。值得注意的是，使用的激活/解离方式会极大地影响得到的蛋白质高阶结构信息。电子捕获/转移解离(ECD、ETD或ExD)和紫外光解离(UVPD)等快加热的活化方式因其能够在保留蛋白整体结构的情况下先对共价键进行断裂而被广泛应用于nTDMS分析中。而慢加热的活化方式如碰撞活化解离(CAD)会在断键前进行能量重排，导致一些较弱的非共价相互作用先发生破坏，例如：亚基的释放和展开，因此对高阶结构表征没有帮助。而此次Joseph A. Loo课题组的研究结果显示使用基于orbitrap的高能C-trap解离(HCD)同样也可以从天然蛋白复合物的中直接获得序列信息，并且碎片模式可以提供有关其气相和溶液相高阶结构信息。此外，CAD还可以生成大量的内部碎片(即不包含N-/ C-端的片段)用于揭示蛋白质复合物的高阶结构。为了研究蛋白复合物HCD的碎裂化情况，作者比较了酵母来源的乙醇脱氢酶四聚体（ADH）在Complex-down MS (psedo-MS3)和nTDMS两种分析策略下的碎片模式。如图1所示，在Complex-down MS分析中，ADH经源内解离（ISD）释放出单个亚基，该亚基经HCD碎裂生成肽段b/y离子。而在nTDMS分析中，肽段离子则可以从复合物中直接获得。如图2（上）所示，在Complex-down MS分析中总共获得了24个b离子和18个y离子，能够实现11.8%的序列覆盖率。近乎相等数目的b、y离子表明Complex-down MS分析中释放的ADH亚基N-端和C-端均具有较高的表面可及性，即亚基发生去折叠。此外，碎片模式也揭示了N-端乙酰化、V58T突变体以及Zn2+结合位点等信息。相比之下，nTDMS分析则更反映ADH的高阶结构，如图2（下）所示，在nTDMS分析中主要检测到b离子，几乎没有亚基信号，说明b离子是直接由复合物中共价键断裂产生的。ADH的nTDMS分析共产生了60个N-端b离子和3个C-端y离子（17.6%序列覆盖率）。由HCD产生的大量N端碎片类似于ADH基于电子和光子解离技术产生的nTDMS产物。将这些片段映射到ADH的晶体结构上可以看出，N端区域比C端区域更容易暴露于溶剂，而C端区域主要形成复合物的亚基-亚基界面。ADH的碎片离子中来源亚基界面断裂的仅占8%，大部分碎裂都发生在溶剂可及的N-端。图1 Complex-down MS和nTDMS分析流程图1 Complex-down MS（上）和nTDMS（下）碎片模式比较ADH的nTDMS分析充分展现了CAD在蛋白复合物高阶结构表征上的潜力，为了进一步验证，作者还选择了其他的蛋白复合物进行实验，如醛缩酶同源四聚体、谷胱甘肽巯基转移酶A1二聚体、肌酸激酶二聚体等。这些蛋白复合物在n-CAD-TDMS分析中都产生了与结构对应的碎片离子，说明基于CAD的nTDMS分析是具有普适性。当然也会存在一些例外，膜蛋白水通道蛋白(AqpZ)同源四聚体在nTDMS分析过程中产生了高丰度的单体亚基、二聚体、三聚体信号，这应该归因于AqpZ四聚体亚基之间的弱疏水结合界面，导致亚基的释放发生在共价键断裂之前，因此产生的b/y离子无法反映蛋白复合物的空间结构。相较而言，以盐桥为主要稳定作用的蛋白复合物，如ADH、醛缩酶等则更容易在nTDMS分析中产生肽段碎片离子。此外，基于CAD的nTDMS分析中还发现了大量的内部碎片，ADH产生的大部分内部碎片来源于溶剂可及区。尽管内部碎片难以辨认，但可以大幅度提高序列覆盖率，提供更精细的结构信息。一个从小分子裂解衍生到大分子解离的假设是，在实验的时间尺度内，由碰撞引起的激活是完全随机化的，并以沿着最低能量途径引导碰撞诱导的解离。然而，这些假设没有考虑到熵的要求，缓慢重排可能是释放亚基所必须的，例如重新定位盐桥将一个亚基与其他亚基相连。在碰撞次数或每次碰撞能量不足以碰撞出能释放亚基的罕见构型的情况下，以释放出更小的多肽碎片(具有更少的约束) 代替重排可能具有更高的竞争性。总之，本文展示CAD在nTDMS分析中的应用，无需基于光子或电子的活化方式，CAD可直接从蛋白复合物中获得肽段离子，并且该碎裂离子能够反映蛋白复合物的空间结构。撰稿：刘蕊洁编辑：李惠琳原文：Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes参考文献1. Lantz C, Wei B, Zhao B, et al. Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes. J Am Chem Soc. 2022 144(48): 21826-21830.

高分辨率成像质谱应用于大鼠视网膜中氯喹的分布分析 在药物研发过程中，候选化合物的体内药代动力学分析是非常关键的步骤。该分析不仅可以掌握其药效药理，还可以得到和毒性评价有关的信息。通常，使用放射性自显影技术(Autoradiography: ARG)和荧光色素标记细胞的方法进行分析。但是，使用ARG的方法成本高，而且一方面这些方法无法区别原药和代谢物，另一方面标记物质的行为可能与未标记物存在差异。 因此，最近成像质谱分析法，即不进行标记即可对候选化合物进行检测的方法备受瞩目。质谱成像法除了能够在无标记的情况下对各种物质的分布进行分析，还能够使用同一切片同时分析原药及其代谢物，有望在今后的药物研发领域得到应用，取得新的突破。本文为您介绍使用成像质谱显微镜iMScope TRIO对氯喹给药后大鼠视网膜进行检测的示例。 1.大鼠视网膜中氯喹的高空间分辨率成像在本次分析中，对给予抗疟剂药物氯喹的大鼠视网膜进行分析。图1为氯喹的结构式。使用氯喹标准品进行分析，对基质及测定模式进行优化，表1为组织切片的分析条件。图1 氯喹的结构式 表1 分析条件 使用成像质谱显微镜iMScope TRIO进行高空间分辨率成像，发现在约10μm厚的视网膜色素上皮周围有氯喹的分布(图2和图3)。 图2 组织切片上的MS/MS质谱图图3 光学图像和MS/MS质谱图像 在测定氯喹时，如果使用成像质谱分析法常用的MS模式，因受到生物体衍生杂质带来的离子抑制、干扰的影响，无法得到清晰的MS图像(此处数据省略)。在本次分析中，通过iMScope TRIO的MS/MS模式进行测定，提高灵敏度，能够获得10μm的高空间分辨率下的MS/MS图像。 2.大鼠眼球中氯喹的高速成像在药代动力学研究过程中，为了阐明药物分子在细胞及器官水平的特征分布区域，分别需要在高空间分辨率及中等空间分辨率获得药物分子的分布信息。本实验使用MS/MS模式测定在中等分辨率(50μm)下测定大鼠眼球整体的氯喹分布情况，分析条件如表2所示。 表2 分析条件图4 组织切片上氯喹的MS/MS产物离子质谱图，激光直径50μm 虽然使用了更大的激光直径，有可能带来存在噪音高、离子抑制等问题，iMScope TRIO依然能够检测得到具有较高信噪比的氯喹特征碎片，并获得清晰的质谱图像。成像质谱实验的采集速度取决于目标检测区域中所包含的点数。iMScope TRIO能够独立更改激光直径及采集间隔等参数，从而能够轻松控制采集速度及图像尺寸，并且不会影响数据质量。 3.基质涂敷方式的比较在氯喹成像质谱分析中，比较了2种不同的MALDI基质涂敷方式。图5显示了有升华法获得的成像结果(基质升华方式的示意图如图6所示)。基质升华有iMLayer升华仪自动完成，而喷雾方式由手动完成。喷雾方式获得成像结果如图7所示。对比两种方式的检测结果，升华法获得了更加清晰尖锐的氯喹分布图像，而喷雾的结果则看起来会有一些扩散，如图7所示。前处理方式的优化依然取决于组织切片的特性以及所使用的基质类型。如示例中的结果，前处理步骤对最终成像结果的图像质量有显著的影响，不仅仅是切片制备的条件同时基质涂敷的过程也很重要。图5 升华法获得的氯喹分布质谱图像图7 喷雾法获得的氯喹分布质谱图像图6 基质升华方式示意图 4.在相同切片上进行MS和MS/MS成像分析成像质谱分析中，在同样位置只能采集一次数据。但是，使用iMScope TRIO可以调整激光直径及采集间隔，因此可以在采集点之间留下未采集区域，从而实现更多次的成像分析。图8显示了使用激光直径为5μm，采集间隔为10μm时，在同一采集区域内进行4次成像分析的方式。 图8 在同一测定区域进行1次MS分析及3次MS/MS分析的数据采集设置方式示例 文献题目《High spatial Resolution Imaging by iMScope TRIO -Imaging of Chloroquine Distribution in Rat Retina-》使用仪器岛津iMScope TRIO 声明1、本文不提供文献原文。2、所引用文献仅供读者研究和学习参考，不得用于其他营利性活动。

p 　　近日，美国宇航局(NASA)的“卡西尼”号探测器还在继续产生着令人惊讶的发现，而早在一个多月前，这架探测器已经在任务结束后于土星大气中烧毁。来自“卡西尼”号探测器的新数据表明，土星的宏伟光环正在将微小的尘埃颗粒注入到行星的上层大气中，从而形成了一种复杂且意想不到的化学混合物。 /p p 　　“卡西尼”号探测器上的一台质谱仪检测到这种奇特的化学物质——该探测器在最后的5个月里一直在土星和土星环之间环绕飞行。 /p p 　　马里兰州劳雷尔市约翰· 霍普金斯大学应用物理实验室行星科学家Mark Perry说：“我们真的是中头彩了。”10月17日，他在犹他州普罗沃市召开的美国天文学会行星科学分部的一次会议上报告了这一发现。 /p p 　　该项目科学家曾希望“卡西尼”号探测器的质谱仪能够在土星和土星环之间发现水分子的特征。在上世纪七八十年代，NASA的先驱者号探测器和旅行者号探测器在土星的最上层大气中发现了比预期更少的带电粒子。在这些数据的基础上，研究人员在1984年提出，脱离土星环的水分子——主要以冰的形式——起到催化剂的作用，将带电粒子从大气中分离出来。“卡西尼”号探测器的最后几个月给了科学家们第一次直接测试这个想法的机会。 /p p 　　但吸引卡西尼团队的并不是突然出现的水的证据。质谱仪的数据揭示了一个巫师般存在的化学物质，其中包括甲烷，这种分子可能是一氧化碳和更复杂的分子。这些化学物质的浓度在土星的赤道和高海拔地区是最大的，这表明这些物质正在从土星环中脱落。 /p p 　　“卡西尼”号探测器进入土星大气层的深度越深，测量值就愈发奇怪。Perry对与会者说，“卡西尼”号探测器以最近距离掠过土星表面揭示了大量的重分子。科学家还没有确定每种分子的类型，但很明显，除了水之外，还有很多其他分子。 /p p 　　通过分析可能从土星环上脱落的物质的类型，Perry的研究小组得出结论，这些碎片必定是微小的尘埃颗粒的片段，这些颗粒的尺寸仅为1至10纳米，但相对较重。当这些粒子从土星环上落下并撞击“卡西尼”号探测器的质谱仪时，它们被粉碎成小碎片。 /p p 　　这些粒子究竟是如何从土星环飘落到大气层的还有待观察。“我们有很多工作要做，以了解它们是如何到达那里的。”Perry说，“没有一个模型能预测到这一点。” /p p 　　在这些最后的俯冲过程中，“卡西尼”号探测器沿着土星的引力牵引，以每秒钟30公里的速度加速，这一速度超过了质谱仪设计所能承受的4倍之多。“这些速度比它所经历的任何时刻都要高。”Linda Spilker说，他是加利福尼亚州帕萨迪纳市喷气推进实验室的行星科学家，也是卡西尼项目科学家。 /p p 　　在如此巨大的速度下，“卡西尼”号探测器所撞击的任何东西都会分裂成碎片。 /p p 　　今年9月15日凌晨4时55分，数百名科学家见证了“卡西尼”号探测器在火焰中涅槃。“卡西尼”号探测器在土星的大气层中解体，这样做是为了防止探测器污染土星的卫星，包括土卫六和土卫二，这些卫星上可能存在生命迹象。 /p p 　　“卡西尼”号探测器1997年10月15日发射升空，沿途造访过金星、地球、月球、小行星和木星，并于2004年抵达环土星轨道。近20年间，“卡西尼”探测任务大幅刷新了人类对土星的认识，包括它的复杂光环、类型多样的卫星体以及磁场环境等。它曾获得一系列重大发现，如土卫二存在全球性海洋、土卫六上存在液态甲烷海洋、在土卫二喷出的羽流中探测到氢等。 /p p 　　与土星相伴的13年间，“卡西尼”号探测器曾发回大量数据资料，仅图像就差不多40万张。科学家依据这些信息，已发表了约4000篇科学论文。NASA还依据这些信息设计了前往木卫二的探测计划，以及未来十年间的其他太空探测项目。 /p p 　　尽管“卡西尼”号探测器已经结束了自己的使命，但科学家表示未来仍有可能带来重大发现，例如，来自探测器的数据将有助于确定土星环的实际年龄及其磁场的持久性。 /p p 　　(原标题：土星大气发现神秘粒子 卡西尼数据显示或来自土星环) /p p /p

p style=" text-indent: 2em " 2017年12月11日，为期三天的“第三届全国质谱分析学术报告会”在美丽的厦门圆满闭幕。本届会议开设“新仪器新技术”、“蛋白组学与代谢组学”、“新型离子源”、“质谱在医药研究中的应用”、“有机/生物质谱新方法”、“无机质谱”、“环境与食品安全分析”七个主题分会场。仪器信息网节选了“新仪器新技术”分会场部分精彩报告。 /p p style=" text-align: center " img title=" 12.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/edb796b4-cdcd-4996-8ae2-b994cea553d9.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong “新仪器新技术”分会场 /strong /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/e31f72cb-54ac-495a-8bd7-3732274396cc.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 清华大学教授 欧阳证 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：血液中脂肪酸类生物标志物的原位采样质谱分析新方法 /strong /p p 　　脂质是哺乳动物细胞的主要组成成分，其变化与疾病的发生、发展密切相关。生物样品特别是血液中的脂质研究，可揭示一些重要的生物标志物，为疾病诊断和治疗提供重要的依据。质谱技术是目前脂质组研究的最主要工具，可用于复杂生物样品中不同类型脂质的定性、定量分析。然而，无论是LC-MS 法还是Shot-gun MS 法都需要较长时间的样品前处理或分离过程，样品消耗量也较大，无法实现快速、实时的脂类疾病诊断生物标志物筛选、鉴定和定量。欧阳证介绍了他们课题组提出的一种快速采样-直接质谱分析方法，可直接对血液等样品中的脂质进行快速鉴定及定量分析。该方法基于多孔有机聚合物薄层修饰的毛细管内微采样技术，利用多孔聚合物的桥梁作用，实现脂肪酸分子在生物体液样品与有机溶剂之间的快速转移和富集。与纳喷法联用，可对脂肪酸进行直接质谱分析。该方法可在2 min 内得到2-5 μL 血液样品中的脂肪酸种类信息。与Paternò –Bü chi(PB)光化学衍生化方法联用，可实现血液中不饱和脂肪酸的快速定量及C=C 异构体分析。该方法已应用于Ⅱ型糖尿病患者(40 例)血液中脂肪酸的分析，对约30 种游离脂肪酸实现了快速鉴定，结合PB 反应-中性丢失扫描(NLS)串联质谱方法，发现了若干C=C 位置异构体，并对代表性的不饱和脂肪酸进行了定量分析。与健康人血浆比较，发现部分不饱和脂肪酸含量存在生物学显著性差异。他指出，基于多孔聚合物薄层修饰的快速采样-直接质谱分析法是血液生物体液样品中脂肪酸分析的有效方法，同时也提示血液中部分不饱和脂肪酸可成为Ⅱ型糖尿病的潜在生物标志物。 /p p style=" text-align: center " img title=" 2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/6853f263-4a33-40c4-8604-9d06b763a1ad.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 台湾中山大学教授 谢建台 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：Thin Layer Chromatography-Mass Spectrometry (TLC-MS) /strong /p p 　　薄层色谱(TLC)是将化学和生物化学混合物在硅胶(或其他填料)薄层板上分离的技术。该技术具有独特的优势，包括样品用量少，无需样品制备，操作方便，性价比高，容量大，一次性使用，多个样品同时分离等。这使得TLC相较于柱色谱技术有更为广泛地应用。TLC板上分离的样品斑点通常用化学或光学方法来观察，但这些检测方法无法提供分析物的分子量和结构等信息。薄层色谱与质谱联用(MS)能实现在TLC板上直接表征化合物。谢建台介绍了他们课题组在过去的几年中开发出的几种敞开式质谱接口，如overrun TLC-ESI/MS、 TLC-ELDI/MS和TLC-LIAD-ESI/MS，可用于直接、快速、高通量表征薄层板上分离的样品斑点。利用高通量TLC-ELDI/MS 法分析染料、胺、原油、植物提取物和药物片剂等样品，其检测限低于纳克水平，每天可以筛选超过400个薄层板。最近，谢建台课题组又开发出了火焰诱导解吸常压化学电离源(DFAPCI)。DFAPCI是通过微型火焰热解吸和电离样品表面物质，与TLC-MS联用可快速鉴定薄层板上的挥发性和半挥发性有机化合物。由于通过微型火焰火炬只有极少量的热能被带到系统，成功地避免了 TLC板上的分析物产生过多离子碎片。 /p p style=" text-align: center " img title=" 3.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/79dafc10-ac76-45ac-b984-5cf4c9a75184.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 中国科学院大连化学物理研究所教授 李海洋 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：高分辨离子迁移谱新技术及其应用 /strong /p p 　　离子迁移谱(ion mobility spectrometry, IMS)是一种利用离子的迁移率差异在均匀电场中分离和测量的技术。由于其简单、快速和高灵敏等特点，在炸药和毒品的现场稽查、化学战剂的工业有毒气体的监测和过程在线分析等方面发挥不可替代作用。针对目前常用电离源存在的问题以及IMS分辨能力等方面，李海洋介绍了他们课题组的研究进展：(1)提出了一种基于VUV 光电离新型负离子电离源，可以高效产生CO sup 3 /sup sup - /sup 和CO sup 4 /sup sup - /sup 反应离子，而且可以控制气流方向进行快速切换。不仅提升了硝基类炸药的灵敏度，减小误报率，而且避免放射性63Ni 的安全风险。(2)提出了一种试剂增强的光电离正离子电离源，结合动态热解析分离技术，可以在复杂基质中高灵敏测量TATP 和HMTD 炸药的方法。结合原位酸化，提出了黑火药和难挥发无机盐炸药的IMS 测量方法。(3)提出高电场萃取离子迁移谱技术，通过电离区施加一个高速切换的高压脉冲与离子门同步， 大大提高离子的穿透效率，将离子利用率从1%提高到20%，DMMP 的灵敏度提高30 倍以上。 /p p style=" text-align: center " img title=" 10.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/2945d784-c429-4183-afd2-b2c10d79b12b.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 厦门大学教授杭纬 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：近场纳米分辨成像质谱仪的研制 /strong /p p 　　随着现代纳米科技的迅猛发展，如何在微纳尺度下实现对新型纳米材料、微电子学、生命科学等研究领域原位表征及成像，成为了科学家们亟需解决的科学问题。目前对无机材料或有机生物样品的表面形貌及化学成分分析主要采用扫描探针显微镜(SPM)和质谱(MS)。与扫描探针显微镜相比，质谱可以提供除了样品形貌信息以外的所有分子及元素组成信息。目前，主流的纳米空间分辨的质谱成像技术只有二次离子质谱(SIMS)。而SIMS 由于操作繁琐，造价与维护费用昂贵，基体效应严重而应用受限。激光采样技术由于衍射极限的限制，常见的空间分辨率一般为5-200 微米，无法满足当今微纳尺度分析及成像的前沿需求。杭纬着重介绍了他们课题组自主研发并搭建的近场激光解吸/激光后电离飞行时间质谱仪。该质谱仪可同时且原位地获得高空间分辨率的微区样品表面三维形貌图以及质谱成像图。与传统的大气压近场剥蚀系统只能获得低微米分辨率不同，该仪器的近场剥蚀及电离过程都在高真空中进行，避免了大气压下的传输损失，同时激光后电离源的引入大大提高电离效率及仪器的灵敏度，降低了绝对检出限，因此可以获得亚微米甚至纳米空间分辨率的质谱成像。作为仪器离子源的一部分，AFM 系统的引入使该仪器同时具备了质谱成像及样品表面三维形貌成像的功能，可进行真实的XYZ 三维重构后的化学成像图，拓展了质谱技术在微纳尺度原位表征的能力。 /p p style=" text-align: center " img title=" 4.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/479077c2-f05a-4680-bfce-c695ddeee4e4.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 西北核技术研究所研究员 李志明 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：激光共振电离质谱技术及应用 /strong /p p 　　激光共振电离质谱是激光共振电离技术与质谱技术相结合所形成的一门新型质谱分析技术，能有效避免热表面电离质谱、电感耦合等离子体质谱等商用质谱仪固有的同量异位素干扰问题，能实现强基体干扰下的超痕量核素的同位素分析，在地质、环境、天体物理等领域具有较好应用前景。李志明介绍了他们课题组在激光共振电离质谱关键技术研究和设备研制方面的工作，成功研制了基于磁电双聚焦质量分析器和飞行时间质量分析器的激光共振电离质谱仪。仪器的质量分辨率达到500 以上，丰度灵敏度达到10 sup -10 /sup 。通过在核科学和国家安全敏感领域开展应用技术研究，建立了铀、钚、钐、钕、锡等5 种核素的样品前处理、原子化源制样技术以及激光共振电离质谱的分析测试技术和方法，对低丰度U-236测定丰度灵敏度好于10 sup -10 /sup ，探测灵敏度达亚飞克量级 对于大量铀下Pu-238 的同位素选择性达到107，仪器对Pu 绝对探测限好于105 原子。研发的激光共振电离质谱仪不仅用于核测试、核保障、核安全及核取证等领域中复杂基质中低丰度同位素测试，以解决国家安全和敏感领域的长寿命核素分析难题 还可拓展用于新能源堆中关键核参数测定，以及用于长寿命核素示踪研究的环境、生物、生命等众多科学领域以及国民经济众多场合。 /p p style=" text-align: center " img title=" 5.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/bfe419da-78f0-48ca-9d94-f1959e814bd7.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 清华大学教授 莫宇翔 /strong /p p style=" text-align: center " strong 报告题目：真空紫外光脱附/电离质谱成像(VUVDI-MSI)新装置 /strong /p p 　　质谱成像广泛应用于材料，生物，药学等领域的研究。目前广泛使用的质谱成像方法为SIMS(二次离子质谱)、MALDI(基质辅助激光解吸电离质谱)和DESI(解吸电喷雾电离质谱)。SIMS 的空间分辨率可达亚微米，但仅能获得小质量的样品碎片成像信息(m/z& lt 500) MALDI 可以得到大质量(高达105 Da)母体离子，但由于基质效应，该方法的空间分辨率仅能达到10 微米级别，难于实现微小尺寸样品(如单细胞)质谱成像。DESI 是一个软电离方法，能探测质量大于100 的分子，但是其空间分辨率很低，接近150 微米。波长为120-150 nm(单光子能量10.3–8.3 eV)的VUV 光源能电离气相中的大部分生物化学分子且容易被样品吸收、作用深度浅。为了获取较高的空间分辨率以及较大质量的样品分子信息，莫宇翔团队最近研制的一台真空紫外光脱附/电离质谱成像(VUVDI-MSI)装置。他向与会者介绍了这方面工作。将三束准直基频光通过恒温的汞蒸气池，利用四波混频产生波长为125.4 nm 的高强度VUV 激光(约为100 微焦耳/脉冲)。通过设计分光和聚焦光路，将VUV 光聚焦在石英片上， 溅射孔的直径约为4 微米，面积约为8 平方微米。利用该仪器,测试了很多样品的质谱，如:染料分子Nile red(m/z 318)和肽段FGB(m/z 1570)。通过这些测试发现：灵敏度比SIMS 方法高， 碎片率比SIMS 方法少。通过对果蝇大脑切片进行质谱成像，发现VUVDI-MSI 能获得清晰的样品轮廓信息和果蝇复眼结构。质谱信号集中在质量数100-600， 而SIMS 质谱信号集中在质量数100 以内。莫宇翔表示，他们团队将进一步提高VUVDI MSI 装置的空间分辨率和质量分辨率。 /p p style=" text-align: center " img title=" 6.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/72115657-b876-43c2-a4fb-533e3e493e69.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 复旦大学教授 丁传凡 /strong /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " strong 报告题目：高阶场对四极质谱性能的影响及其高分辨分析方法 /strong /p p 　　丁传凡向与会者介绍了提高四极质谱仪分辨率的方法研究。在主射频(RF)电源顶部使用两个交流电源，可以通过在第一稳定区域尖端附近的X边界处创建一条窄且长的稳定带，从而对第一质量图进行适当的修改。这些新开发的x波段稳定区类似于高稳定区，具有高质量分辨率和快速质量分离，能克服四极杆正常运行的局限性，保持使用第一稳定区的优势。新的工作模式下质量分辨率为10000，离子停留时间仅为100个射频周期。此外，离子传输效率不仅受x波段使用的影响，而且高于正常工作模式。该模式的特点是一维质量过滤(X方向)，特别是对用圆棒构建的四极质量滤波器来说，对非线性场失真不敏感。通过对轨道不稳定性指数增量的模拟和理论计算，达到更快的质量分离。由于x波段位于第一稳定区域的尖端附近，该模式保留了传统技术克服边缘场效应和提高离子传输效率的优点。模拟结果表明，该方法不需要任何机械结构的修改，只需要稍微复杂的电气应用方法。 /p p style=" text-align: right text-indent: 2em " strong (注：按报告时间先后排序) /strong /p

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 摘 要: /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 质谱成像(IMS)需要应用到特殊的样品前处理方法，从而使目标化合物的可视化分析具有高灵敏度和高分辨率。在分析类固醇激素时，基质辅助激光解吸离子化的效率往往较低。此外，类固醇激素也不能用现有的IMS 前处理方法进行分析。本报告描述了一种组织衍生化方法，借助iMScope i TRIO /i 质谱显微镜实现皮质酮的可视化和高灵敏度、高分辨率的IMS 分析。另外，我们还介绍了一种通过离子阱三级质谱鉴定皮质酮结构异构体的技术。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 1.研究背景 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 质谱成像(IMS)包括直接对组织表面进行质谱分析以检测被成像的目标物质。IMS 是一种分子成像方法，可以显示成像目标物的位置、类型和数量，且无需进行靶向标记。现有的IMS 样品前处理方法主要是将基质溶液喷涂于组织表面，形成直接诱导电离的基质-晶体层。然而，尽管我们已经知道这种方法有助于并在组织表面大量存在的极性的磷脂的可视化分析，但是对于非磷脂分子的可视化却没什么效果。因此，一些研究者认为IMS 技术只能对磷脂进行可视化分析。然而,IMS 其实同样可用于检测与现有的高灵敏度质谱方法相同的那些目标分子，前提是采用适当的样品前处理方法。实现这种可视化的技术包括两步法基质涂敷和组织衍生化方法。我们描述了一种IMS 分析方法，使用这两种技术成功实现大鼠肾上腺组织上的皮质酮的可视化分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 1.1 两步法基质涂敷 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 非常精细的基质晶体可以提高基质辅助激光解吸电离(MALDI)得到的谱图的信噪比(S/N)。因此，在组织表面形成非常精细的基质晶体不仅有助于提高IMS 的S/N，同时也有助于提高成像结果的空间分辨率。然而，IMS 分析的组织样品在测试前通常不清洗，其表面包含大量的盐和污染物。在这种类型的表面上涂敷基质会导致形成的基质晶体聚集，从而在某些区域形成非常薄的基质层。晶体层的这种不均匀性影响了图像的成像质量，使所获得的成像数据十分难以解释，因为目标分子浓度的变化可能仅仅是由于晶体层的不均匀性造成的。为了改善这种情况，我们开发了两步法基质涂敷技术(以下称为两步法)(图1)。两步法的第一步是使用iMLayer 系 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 统对基质晶体进行升华，第二步是用基质溶液进行喷涂。使用iMLayer 进行升华会在组织表面产生非常精细的基质晶体。而第二步在基质溶液的喷涂过程中，组织表面的这些细小晶体可以作为基质晶体生长的核心进行外源生长。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/854041eb-dace-41db-92d1-f351db385434.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图 1. 两步法基质涂敷的操作流程 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 用扫描电子显微镜捕获图像如图2 所示，我们比较了两步法和传统的直接喷涂法得到的基质晶体的形态。这两幅图像都以相同的放大倍数显示，两步成像法(图2a)得到的晶体比喷雾法(图2b)得到的晶体要精细得多，间距也更密。众所周知，这种非常精细和间距致密的晶体层的形成会使目标分子(包括药物和生物代谢物等化合物)的质谱峰强度增加数十倍 sup [1,2] /sup 。进行高分辨IMS 分析也需要这样精细的晶体层。当我们想实现高分辨分析（间距≤20μm）时，通过喷涂法会在组织表面形成非常大的基质晶体，这将导致成像结果会直接受这些基质晶体形状的影响和改变 sup [3] /sup 。基于上述情况，两步法被认为是获得高灵敏度、高分辨率结果的一种必不可少的前处理方法。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e2775274-1fb4-47bd-b926-b5f288e97d45.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图2 基质晶体的扫描电镜图 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " (a) 两步升华法 (b) 喷雾法 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 1.2 组织衍生化处理 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 衍生化是一种进一步提高灵敏度的前处理方法，近年来备受关注。在进行液相色谱测试时，在溶液中衍生化可提高其检测灵敏度 sup [4] /sup 。在组织切片制备后，将相同的衍生化试剂喷洒在样品上，也可提高IMS 的灵敏度。这种处理方法甚至可以使以前无法检测的分子被检测出来。在本报告中，我们选择一种有效的类固醇检测衍生化试剂吉拉德试剂T 作为衍生化试剂[5]，皮质酮([M+H]+: 347.22)与吉拉德试剂T 在室温下快速反应，然后形成衍生化皮质酮([M]+: 460.31)作为检测目标物(图3)。由于三甲胺基团的加入，衍生化的皮质酮表现出更高的离子化效率。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/39921082-faaa-4eae-9f8b-42a3a181427a.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图3. 使用吉拉德试剂T 对皮质酮进行衍生 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 2.实验方法 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 衍生化试剂:吉拉德试剂T (购于Sigma-Aldrich)，浓度10mg /mL，以20%醋酸水溶液制备。样本组织:将冷冻的大鼠肾上腺切片置于ITO 载玻片上（Matsunami Glass 100Ω, span style=" text-indent: 2em " 无镁铝硅酸盐涂层)。基质溶液：α-氰基-4-羟基肉桂酸（α-CHCA，纯度≥98%，购于Sigma-Aldrich），浓度10mg /mL，以30%的乙腈、10%的异丙醇和0.1%的甲酸混合物作为溶剂进行配制。显微镜图像采集:在样品预处理前，用iMScope i TRIO /i 显微镜采集样品的光学图像。衍生化试剂喷涂:使用喷笔(GSICreos Procon BOY)将衍生化试剂喷涂于组织表面。喷涂量大约为60μL /组织切片。在喷涂过程中，在确认表面略有湿润的情况下，我们需要对组织表面反复干燥，当衍生化试剂喷涂完成后，样品在室温下放置90 分钟。基质涂敷：衍生化反应完成后，使用α-CHCA 在250℃条件下升华3分钟，以在组织表面形成一层基质薄膜，然后用喷笔将基质溶液喷到组织表面，喷涂量为100μL /组织切片，喷涂方法与衍生化试剂相同，但是衍生化试剂和基质需要采用独立喷笔。IMS 分析:使用iMScope i TRIO /i 质谱显微镜。IMS 激光光斑直径选择d = 2 即像素大小约为25μm,d = 1 即像素大小10μm。所有IMS 采用二级质谱进行分析。对每个激光光斑直径对应的激光强度和碰撞能量进行优化，以保证产物离子质谱峰强度最大化。通过对溶液中衍生化的皮质酮标准品的分析，确定最佳实验条件。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f53f3658-d8f1-4846-8eb4-c69f65645f43.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span br/ /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图4 MS/MS 质谱图的比较。(a) 非衍生皮质酮(前体离子: m/z347.22) (b) 衍生后皮质酮(前体离子: m/z 460.31) 上图:标准物质 下图: 肾上腺组织上的皮质酮 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3 实验结果 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.1 标准品与组织样品的皮质酮产物离子谱图 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 比较皮质酮标准品和组织样品的产物离子质谱图如图4 所示。图4a 显示了未衍生化皮质酮的产物离子谱图。标准品谱图通过测试在ITO 玻璃上滴加10 mg/mL 皮质酮标准品获得。质谱图显示了皮质酮的分子离子峰m/z 347.22，以m/z 347.22 为前体离子，其主要产物离子为m/z329.21。该产物离子是皮质酮脱水产生的。对肾上腺组织进行同样的分析，得到的谱图皮质酮信号。这一结果表明，在未进行衍生化的情况下，无法对皮质酮进行有效成像。图4b 展示了使用衍生化皮质酮进行相同分析的结果。衍生化皮质酮的质谱信号为m/z 460.31，可以将之理解为[M]+。选择m/z 460.31 作为前体离子进行二级质谱分析，得到碎片离子m/z 401.24，如图4b 所示，由三甲胺基团发生中性丢失产生。对组织样品进行分析获得高信噪比的产物离子质谱图，与标准品的谱图完全一致。这些结果表明，组织衍生化是检测皮质酮的有效方法。除了在衍生化皮质酮分析中检测到的m/z 401.24 处的质谱峰外，另一个主要峰值出现在m/z 373.25 处，为丢失-CO 基团的皮质酮。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.2 肾上腺组织中皮质酮的成像 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 根据上述实验条件，我们对大鼠肾上腺组织进行衍生化，获得其质谱成像数据。大鼠肾上腺组织的二级质谱成像结果（前体离子m/z 460.31，产物离子m/z 401.24）如图5 所示。肾上腺为分层结构，包括(由内而外)髓质、网状带、束状带、肾小球带和被膜。使用专为iMScope 设计的成像质谱分析软件，将二级质谱成像结果与光学图像相叠加，显示皮质酮在束状带内积累。对包含髓质、网状带和束状带的区域进行高空间分辨率检测，发现髓质中含有少量皮质酮，皮质酮主要在位于分析区域的最外层的束状带中积累。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/84c3d869-d851-4978-b790-2bed2cd4f5f3.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图5 肾上腺组织的MS/MS 成像结果(m/z 460.31，m/z 401.24) /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 上图, 标尺: 400μm, 像素大小: 25μm /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 下图: 标尺: 100μm, 像素大小: 10μm /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 3.4 在生物组织中应用多级质谱分析 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 除使用大气压MALDI 源实现高分辨IMS 分析外，iMScope i TRIO /i 还可以被用于多级质谱分析。 双羟孕酮(图6b)是类固醇激素皮质酮的结构异构体。能否对结构异构体进行有效区分对于实现皮质酮分布的精确成像十分重要。使用目前的衍生化法，双羟孕酮的二级质谱也为丢失三甲胺产生的碎片，因此现有的方法无法区分皮质酮的不同结构异构体。但是，iMScope i TRIO /i 可以利用离子阱进行三级质谱分析，从而可以间接确定出成像结果中是否存在结构异构体产生，这也是通过对标准品和组织样品的三级质谱分析比较，所获得的结果。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 然而，常规前处理可能无法产生足够强度的质谱峰来进行组织上的三级质谱分析。在本实验中，我们将两步法基质涂敷和组织衍生化方法相结合，成功地进行了组织上的三级质谱分析，获得了足够强度的三级质谱信号。图7 是由二级碎片离子m/z 401.24 得到的三级质谱结果。虽然质谱图中相对噪音较高，但组织样品上的三级质谱图依然具有较高的信噪比，与标准品获得的主要三级碎片一致(图7 底部)。基于这些发现，图5 所示的IMS结果能够比较准确地展示皮质酮的分布。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 4 结论 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 本报告介绍了利用两步法基质涂敷和组织衍生化技术的IMS 靶向物质可视化分析技术。我们通过样品前处理方法的发展以及应用仪器的技术创新，实现了IMS 分析灵敏度的提高。我们相信，随着IMS 应用范围的扩大，对更加适合的样品前处理方法的需求也会增加，未来我们将开发多种如此文中所介绍的方法，从而更加深入地挖掘IMS 技术的巨大应用潜力。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 【参考文献】 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " [1] Shimma S, Takashima Y, Hashimoto J, Yonemori K, Tamura K, Hamada A. Alternative two-step matrix /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " application method for imaging mass spectrometry to avoid tissue shrinkage and improve ionization ef.ciency. span style=" text-indent: 2em " J Mass Spectrom. 48, 1285–90, 2013. /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " [2] Shimma S. Characterizations of Two-step Matrix Application Procedures for Imaging Mass Spectrometry. span style=" text-indent: 2em " Mass Spectrum. Lett. 6: 21–25, 2015. /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " [3] Taira S, Sugiura Y , Moritake S, Shimma S, Ichiyanagi Y , Setou M. Nanoparticle-assisted laser /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " desorption/ionization based mass imaging with cellular resolution. Anal. Chem. 88: 4761–6, 2008. /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " [4] Higashi T, Yamauchi A, Shimada K. 2-Hydrazino-1-methylpyridine: a highly sensitive derivatization r /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " eagent for oxoster oids in liquid chromatography–electrospray ionization-mass spectr ometry. J. Chromatogr. B span style=" text-indent: 2em " 2: 214–222, 2005. /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " [5] Cobice DF, Mackay CL, Goodwin RA, McBride A, Langridge-Smith PR, Webster SP, Walker BR, Andr ew /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " R. Mass Spectr ometry Imaging for Dissecting Steroid Intracrinology within Target Tissues. Anal. Chem., 85, span style=" text-indent: 2em " 11576–11584. 2013. /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/bc3e121f-5fd4-4c49-a17c-c362290f17d2.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span br/ /p p br/ /p

为了得到好的质谱数据，在进行样品分析前应对质谱仪的参数进行优化，这个过程就是质谱仪的调谐。调谐是质谱使用中非常重要的一环，今天小编就与大家聊一聊调谐操作。一、质谱调谐调谐这个词来源于模拟电路。电路中，调节L或C使其谐振的过程，叫做调谐。在质谱中，射频电源(RF)含有线圈，相当于电感L 质量分析器相当于电容C。在质谱出产前，实际上要调节射频电源(RF)的线圈，使得线圈和质量分析器组成LC电路达到谐振。这个过程就是最初的调谐。后来将调谐的概念拓展为调谐质谱的多个参数，使其达到最佳工作状态。调谐中将设定离子源部件的电压 设定amu gain和amu off值以得到正确的峰宽 设定电子倍增器(EM)电压保证适当的峰强度 设定质量轴保证正确的质量分配。调谐包括自动调谐和手动调谐两类方式，自动调谐中包括：自动调谐、标准谱图调谐、快速调谐等方式。如果分析结果将进行谱库检索，一般先进行自动调谐，然后进行标准谱图调谐，以保证谱库检索的可靠性。二、质谱调谐液通常一般的调谐用PFTBA(全氟三丁胺)。还有高质量低质量调谐的特殊(目标)调谐。全氟三丁胺 (PFTBA) 放在紧靠着真空室下面的标样小瓶内。当一开始调谐时，PFTBA 自动进入离子源内。通常 PFTBA 使用一年或更长的时间才需要更换。这种化合物的稳定性为再现调谐提供了必要的条件。同样，这种化合物具有足够的挥发性使其进入离子源，而不需要加热。PFTBA 碎片离子质量数覆盖了很宽的质量范围，并且由于只有 C-13 和 N-15 同位素，使碎片离子质量容易解析。三、质谱调谐故障分析故障现象：调谐参数改变时, 调谐峰强度的变化滞后产生故障的可能原因及排除方法：a. 离子源被污染，排除方法是对离子源依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min b. 预四级杆被污染，排除方法是对预四级杆依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min c. 离子源部件未安装到位，电路未接通，排除方法是将离子源拆下，重新安装。故障现象：调谐质谱仪时，需要过高的离子能量和推斥电压产生故障的可能原因及排除方法：a. 高离子能量过高是由于离子源被污染，推斥电压过高是预四级杆、四级杆被污染，排除方法是对离子源、预四级杆、四级杆依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min及保养维护 b. 质谱仪调谐未达到最佳状态，排除方法是重新调谐质谱仪。故障现象：调谐参数改变时，仪器响应不明显产生故障的可能原因及排除方法：离子源短路或电路未接通，排除方法是取出离子源, 用万用表测量各部件间的电路连接是否正常。故障现象：调谐峰的形状不好，有肩峰产生故障的可能原因及排除方法：a. 质谱仪调谐未达到最佳状态，排除方法是重新调谐质谱仪 b. 离子源被污染，排除方法是对离子源依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min c. 分析器有缺陷或损坏，排除方法是检查分析器外观是否有缺陷或损坏。故障现象：调谐时，无参考峰出现产生故障的可能原因及排除方法：a. 参考标样全氟只丁氨瓶中无参考标样，排除方法是添加参考标样全氟砚丁氨于质谱仪内置的参考样瓶中 b. 参考标样的管路被堵塞，排除方法是拆下管路，用丙酮超声清洗 c. 空气泄漏，排除方法是检查空气峰m/z 28的高度，若大于10%氦气峰m/z 4的高度，表明有空气泄漏，用注射器将丙酮滴在各接口处，通过观察丙酮的分子离子峰m/z58的强度变化, 进一步查明泄漏的确切位置。故障现象：出现不规则、粗糙的调谐峰产生故障的可能原因及排除方法：a. 离子源被污染，排除方法是对离子源依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min b. 灯丝老化，排除方法是更换灯丝 c. 质谱仪调谐未达到最佳状态，排除方法是重新调谐质谱仪。故障现象：m/z 18、28、32峰大于10%氦气峰m/z 4产生故障的可能原因及排除方法：a. 空气泄漏，排除方法是检漏，检查柱子的连接情况 b. 氦气即将用尽, 气瓶内杂质富集，排除方法是更换载气瓶并安装脱气装置 c. 新近清洗的离子源未烘干，排除方法是设置250℃的离子源温度烘烤离子源 d. 柱子被污染，排除方法是老化柱子。故障现象：灯丝状态良好时，无离子产生产生故障的可能原因及排除方法：a. 离子源需要重新校准，排除方法是利用校准工具重新校准离子源 b. 空气泄漏严重，排除方法是检漏并紧固各连接处。故障现象：调谐质谱仪时, 高质量峰m/z 502、614不显示产生故障的可能原因及排除方法：预四级杆短路，排除方法是将预四级杆拆下, 用氦气或氮气吹干。

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2019年10月23日-26日，第十八届北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA2019)在北京国家会议中心召开。会议期间，中国分析测试协会颁发“BCEIA 2019金奖”，共14台仪器斩获殊荣。 /p p 　　由北京东西分析仪器有限公司(简称：东西分析)自主研发的PTR-QMS 3500型质子转移反应质谱仪不负众望，喜获2019BCEIA金奖，这也是东西分析发展历史上第六次获得BCEIA金奖。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/ad462e7d-404a-4dc0-91f6-61ebd76094f3.jpg" title=" 6f3460fb-a6cc-424a-b896-3737dcd66b7a_副本.jpg" alt=" 6f3460fb-a6cc-424a-b896-3737dcd66b7a_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong BCEIA金奖颁奖仪式 /strong /p p 　　质子转移反应质谱(PTR-MS)是通过待测组份与试剂离子在特定的条件下发生质子转移反应而成为质子化的带电粒子，进入后一级的质量分析器被分离检测。该仪器主要用于挥发性有机化合物(VOCs)的超灵敏检测，可以实时在线连续监测、连续定量测量比如苯系物、大部分烷烃、烯烃、醚类、脂类等挥发性有机化合物。 /p p 　　PTR-QMS 3500型质子转移反应质谱仪采用了PTR源的软离子化技术，产生的(M+H)+离子几乎不伴随碎片离子，可以获得更高的检测灵敏度，在连续检测VOCs方面具有很大的优势。PTR-MS最低检测限可以达到几个pptv，而且被测气体可以直接导入反应室而不需任何前处理设备，极大简化了分析步逐，提高了检测效率。仪器还可实时在线监测空气中危害有机物含量随时间的变化，便于科学家和检测部门及时掌握污染物情况并采取相应措施。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/975c96bf-f855-46fb-b0ad-c8e9dea03cab.jpg" title=" 0efee25f-f4b4-425f-8ae3-5967b61eab84_副本.jpg" alt=" 0efee25f-f4b4-425f-8ae3-5967b61eab84_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong PTR-QMS 3500型质子转移反应质谱仪 /strong /p p 　　据了解，PTR-QMS 3500型质子转移反应质谱仪为东西分析承担的国家“十三”五期间支持的重大科技项目成果。目前国内外可以提供成熟产品的公司仅有四、五家，能够提供PTR-QMS产品的厂家更少。 产品有望为快速检测VOCs提供一个崭新的解决思路，具有广泛的应用前景。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201911/uepic/78a0b54c-a8a3-4207-b18f-d7664e6f2d4e.jpg" title=" e99a8443-6d19-4d2b-afdf-4ccaaee70f50_副本.jpg" alt=" e99a8443-6d19-4d2b-afdf-4ccaaee70f50_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 东西分析BCEIA金奖总览 /strong /p

p br/ & nbsp 　　他们在质谱分析领域兢兢业业，掌握最前沿的应用技术，具有丰富理论知识和实践经验，我们都应向他们学习讨教。他们的在学术上的深度、钻研的态度值得我们追仿。 br/ br/ br/ 王光辉 br/ 　　中国科学院化学研究所质谱中心研究员，中国最早从事质谱研究的专家之一，参与了国内多项质谱仪器的研发工作，有丰富的理论知识、实践经验和培训教学经验。代表著作： 《有机质谱解析》 br/ br/ br/ br/ 苏焕华 br/ 　　北京石油化工科学研究院高级工程师,70年代初开始有机质谱应用研究，参与了国内质谱仪器的研发工作，组织过多种质谱应用技术培训，有丰富的教学经验。代表著作：《色谱-质谱联用技术及应用》 br/ br/ br/ br/ 李重九 br/ 　　中国农业大学理学院应用化学系教授，农残分析领域著名质谱专家，在大学主讲色谱、质谱等仪器分析课程。代表著作：《有机质谱应用：在环境、农业和法庭科学中的应用》 br/ br/ br/ 　　本月，大家有机会跟这三位资深的专家学者面对面，探寻质谱在分析领域有何最新进展，快速提升自己现有谱图解析水平，从掌握到精通... br/ br/ br/ br/ 第15期有机质谱谱图解析应用技术培训班即将开始~ br/ br/ & nbsp br/ 会议安排 br/ br/ 　　会议时间：2016-11-29至2016-12-2（4天）会议地点：北京外国专家大厦（华严北里8号院外国专家大厦（北四环））适用对象： & nbsp 使用有机质谱联用仪进行常规检测、科研或研发的技术人员。 br/ br/ & nbsp br/ 您能学到什么 br/ br/ 　　1、本课程将有机质谱繁杂的裂解规律归纳提炼为简要、易学、易记的六大裂解类型 br/ br/ 　　2、课程将讲解如何使用专属应用软件或手工计算的方式，计算未知物的元素组成 br/ br/ 　　3、本课程将介绍若干免费网站，进一步查找特定元素组成可能的对应结构 br/ br/ 　　4、本课程将以实例讲解偶电子离子的裂解规律，应用于ESI源(CID谱) br/ br/ 　　5、本课程将讲解合理的中性碎片及氮规则等谱图解析中的核心原理，以识别分子离子峰 br/ br/ 　　除此之外，你不懂的或者工作当中遇到的问题都可以带到课堂上来，授课专家会为您一一解答指导！ br/ br/ br/ 课程内容 br/ br/ 　　一、谱图解析基础知识1、原子中电子的排布2、奇电子离子与偶电子离子3、氮规则4、环加双键值5、同位素峰6、单分子反应 br/ br/ 　　二、离子的丰度1、质荷比与离子丰度包含的结构信息2、影响碎片离子丰度的基本因素 br/ br/ 　　三、离子碎裂的基本机理1、断裂2、环的开裂3、重排反应4、置换反应5、消除反应 br/ br/ 　　四、常见有机化合物的质谱图特征1、碳氢化合物2、醇、酮、醛、酸、酯、醚3、胺类、酰胺类, 氨基酸,硝基化合物,腈基化合物4、卤代物5、多官能团化合物 br/ br/ 　　五、由质谱图推测分子结构1、基本方法及思路2、实例练习 br/ br/ 　　六、NIST谱图库检索实用技术1、NIST谱图库简介2、NIST谱图库主要功能3、NIST谱图库检索实例注：学员可自带原始数据采集文件，讲师可采用学员的文件作为案例进行分析） br/ br/ br/ 报名咨询 br/ br/ 　　联系人：李老师& nbsp & nbsp & nbsp 座机：010-51654077-8119& nbsp 电话：15910410867邮箱： a href=" mailto:liru@instrument.com.cn" liru@instrument.com.cn /a /p

手性是自然界和生命体的基本属性之一,诸如生物结构中的核酸、蛋白质及糖类等都具有手性。目前绝大多数药物都是以手性形式存在,这些药物在生命体内的药理活性、代谢作用和速率及毒性等方面均存在显著差异,比如一种对映体有活性,而另一种无显著的药理活性,甚至有毒副作用或可发生拮抗作用。除了旋光性上的差异,手性药物具有相同的物理和化学性质,故对其分离分析一直都是药物分析、分离纯化领域研究的重点和难点。新药的研发和应用亦需要研究人员继续开发新的高效手性分析方法,以实现高选择性和高灵敏度的手性化合物定量和定性分析。高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)具有较高的灵敏度和重现性,是目前手性药物分离分析的主要方法。然而,HPLC-MS需要昂贵的手性柱和与MS兼容的色谱柱流动相,而且手性色谱填料的柱效和拆分能力仍有待提高。毛细管电泳(CE)技术凭借其高效、低样品消耗、分析快速、分离模式多样化等诸多优势,已经发展成为手性分离研究领域极具吸引力和应用前景的分析方法之一。紫外可见检测器(UV-Vis)是CE最常用的检测器,但是毛细管的光程长度较短,导致灵敏度较低,因此难以满足生物样品中痕量手性化合物的分析要求。激光诱导荧光检测器(LIF)可以提高检测的灵敏度,但是只适用于本身带有荧光或被荧光标记的物质。而毛细管电泳-质谱联用技术结合了CE的分离效率高、分析速度快、样品消耗低以及MS的高灵敏度和强结构解析能力,近些年来在蛋白质组学和代谢组学等领域发挥了重要作用。CE杰出的手性拆分能力与MS优势的结合,亦使CE-MS成为实现手性化合物高效分离分析的完美组合,尤其是在复杂生物基质中手性化合物分析的灵敏度和分辨率方面,为药物、医学以及食品科学等领域重要手性分子分析提供了新视角。手性CE-MS联用技术,在一次分析中能同时得到样品的迁移时间、相对分子质量和离子碎片等定性信息,解决了实际样品中未知手性化合物(包括无紫外吸收基团或荧光基团的手性化合物)的识别问题,在减少生物样品基质效应的同时,可以对多组手性对映体实现高通量分析。在过去的十几年里,基于不同CE-MS分离模式的高性能手性分析体系层出不穷,并成功应用于医药、生物、食品和环境科学等领域的手性化合物分析中。这篇综述着重评述了电动色谱-质谱(EKC-MS)、胶束电动色谱(MEKC-MS)和毛细管电色谱-质谱(CEC-MS)手性分离模式从2011年到2021年的最新发展和应用。综述介绍了CE-MS各种手性分析模式下的分离原理、手性选择剂以及在医药等领域中重要手性化合物的分析应用,并讨论了不同手性分析模式的局限性。最后总结了CE-MS联用模式在手性化合物分离分析中的应用前景。相比于广泛应用的HPLC-MS, CE-MS凭借其高效率、低消耗、高选择性、分离模式多样化等诸多优势,已发展成为手性分析领域应用前景广阔的分析方法之一,并且已成为HPLC-MS等其他经典手性分离方法的一个强有力补充技术。目前CE-MS手性分析的研究挑战之一是实现快速和超灵敏的手性分析。采用基于短毛细管的快速毛细管电泳(HPCE)结合在线样品富集有望解决这个难题。此外,CE-MS的不同手性分析模式大多数采用的是三管设计的鞘状流动界面,灵敏度较低。新进研发的新型界面技术,如通过微瓶辅助的界面流动、无套多孔尖端的设计以及CE-MS离子源的引入等,在提高手性化合物分析灵敏度方面显示出巨大应用前景。另一方面,开发同时对多种手性药物进行对映体分离、检测和定量的CE-MS手性分析方法,也是目前研究的重点和难点。这些研究将对开发制药工业中的通用方法和高通量分析生物样品中的手性药物及其手性代谢物具有重要意义,对手性药物和代谢物的药物-药物相互作用和毒性研究也具有指导价值。EKC-MS和MEKC-MS应用中的手性选择剂具有多样性,使其在新药开发和药物质量控制、药代动力学以及药效学研究中具有巨大的潜力。进一步开发MS友好、绿色和高选择性的手性选择将拓宽待分离手性化合物的应用范围。目前,CEC-MS手性分析研究中,研究者更多致力于开发用于整体柱或填充柱的新型毛细管手性固定相。使用功能化纳米颗粒增加CEC手性柱表面积以及CE-MS的微型化微芯片设备的研发,目前仍是尚未充分探索的领域,尤其在实际应用方面与相对更加通用的手性分离模式相比仍有较大差距。文章信息：色谱, 2022, 40(6): 509-519DOI: 10.3724/SP.J.1123.2021.11006迟忠美1, 杨丽2*1. 渤海大学化学与材料工程学院, 辽宁 锦州 1210132. 东北师范大学化学学院, 吉林 长春 130024