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质谱精确分子量

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质谱精确分子量相关的资讯

  • 国产飞行时间质谱仪实现纳秒级精确测定
    p   毫厘之差,已远不能形容现代科技测量的变化范围。高新技术企业北京毅新博创生物科技公司研发的飞行时间质谱仪,能在纳秒级对物质分子量进行测定,更敏锐地发现基因变化。记者日前获悉,该技术产品已获得北京市科委新技术新产品认证。 /p p   1纳秒相当于十的负九次方,即十亿分之一秒,飞行时间质谱仪的精度可见一斑。通过这一技术,可测定基因、蛋白、糖基的变化,从而发现肿瘤、缺陷基因等突变,在优生优育、精准医学、分子遗传育种等领域有着极广的应用。此前,该技术和产品均被国外垄断。 /p p   据项目工程人员介绍,该技术利用试剂把基因、蛋白质等生物大分子离子化后,在高能脉冲电压作用下,让其“飞一会儿”,最终通过测量离子飞行时间,计算分子量的变化,分析出基因或蛋白中发生的具体变化。 /p p   “精度可以达到分子量的千分之一量级。”毅新博创董事长马庆伟介绍。在一般初中和高中的化学课本中,精确到个位数的分子量,已足够人们去计算各种化学反应中物质种类、数量的变化。测量到千分位后,对分子内部变化都可以“明察秋毫”。举例说,水的分子量是18,如果精确到千分位,就可知道水分子中不同元素的同位素比例,来自长江、黄河的水即使提炼为纯净水,也一样可以迅速、精确地分辨出来。 /p p   该项目运用到临床中,可提前预警肿瘤。一位70岁的患者肺部出现阴影,但无法确诊是否是肿瘤。通过飞行时间质谱仪,检测到基因出现变化,并准确判断出血液循环肿瘤DNA中“KRAS”基因发生了突变。这名患有结肠癌合并肺转移的患者手术后,通过测量血液循环肿瘤DNA,术后第二周就可以发现基因突变,预警肿瘤复发,而目前临床检测手段直到术后第八周才能确诊肿瘤是否复发。 /p p   据介绍,飞行时间质谱仪对肿瘤的检测灵敏度,要比基因测序检测提高十倍。基因测序需要将所有基因测一遍,才能发现突变基因;而飞行时间质谱仪可以很精确地检测发生突变的基因位点。过去寻找基因中的突变靶位,需要几天时间才能完成基因测序,解读测序数据又需要花费几周时间。而利用飞行时间质谱仪几个小时就能完成检测,速度提升数十倍,患者所花费的检测费用也会大幅降低。 /p p   高精度的飞行时间质谱仪应用非常广泛。例如,用在优生优育领域,可以无创检测侏儒症、先天性耳聋等基因,完成产前检查、新生儿筛查 用在分子遗传育种领域,可以快速、准确找到优势基因,实现精确杂交,过去几年才能完成的杂交育种筛选,有望一两年内就能完成。目前飞行时间质谱仪已经开始在水稻、玉米、小麦等品种中建立基因数据库,下一步将在花卉、蔬菜、奶牛、蛋鸡等品种中开展基因数据库的建设,为推出高产、高质的新品种奠定分子基础。飞行时间质谱仪还可以用于病毒分析等微生物检测。 /p p   “之前,这一领域是外国技术的天下,现在终于实现中国‘智’造。”马庆伟介绍,这项完全自主知识产权的技术,已经申请发明专利60余项。今年年底到明年年初,马庆伟计划与美国霍普金斯大学合作建立一个实验室,让这项新技术接受国际竞争与挑战。 /p
  • 分析利器丨MALDI-TOF 高效表征小分子化合物的分子量
    MALDI-TOF对小分子化合物分子量的快速确认小分子通常指分子量小于1000 Da(尤其小于400 Da)的有机化合物,包括天然产物(生物体合成)及各类人工合成的有机小分子。质谱技术由于可以精确测量各类化合物的质量,被广泛应用于小分子的分子量表征及结构鉴定工作。通常小分子分子量表征常用手段是LCMS,实则MALDI-TOF同样可以用于小分子化合物的分子量确认,且具有更高的效率。MALDI-TOF MS表征小分子分子量的方案特点:1快!每天可分析数千个样品2直接上样分析,无需样品分离3所需样品量较少,单次上样体积只需1 μL以内4除可溶性样品外,还能够分析难溶性样品MALDI-TOF分析小分子的工作流程小分子测试案例分享01各类化合物(原料、物料、产品)分子量及杂质检测在药品、化工品等产品生产过程中,对投入的原料、物料以及终产品进行分子量和杂质检测,是生产质量控制的重要内容。下图中,通过质谱信息可以直接了解寡核苷酸合成原料亚磷酰胺单体的分子量及杂质信息。寡核苷酸合成原料亚磷酰胺单体质谱图02小分子有机合成反应跟踪、产物确认在有机合成中,鉴定反应产物和了解反应进程极其重要。MALDI-TOF MS可以快速测量化合物进行半定量反应跟踪和产物确认。通过化合物单同位素峰的分布,还能轻松识别出溴和氯的存在与否。下图中原料双(氯甲基)苯的信号强度在反应18小时后降低,产物双(溴甲基)苯在反应18小时后强度增加。反应不同时间获得的反应产物的质谱图比较03有机功能材料合成确认有机功能材料包括有机光电材料、有机导电材料、有机磁性材料、有机催化材料等。MALDI-TOF MS可以快速进行有机功能材料的合成确认。下图中,通过样品同位素分布模式及质量数的实际检测结果与理论值的比较,可以准确判断产品合成是否成功。半导体材料及有机发光二极管材料的质谱图04难溶性颜料分子量分析颜料通常不溶于水和一般有机溶剂,常见的颜料包括无机颜料、偶氮颜料、钛菁颜料等。由于颜料的难溶解性,不能使用传统LCMS或GCMS方法进行分子量检测,而MALDI-TOF MS由于不需要分离,分析时不受溶解性限制,可以检测不溶性颜料的分子量,用于鉴别颜料种类或者颜料生产合成质控。难溶性颜料钛菁红的质谱图结语MALDI-TOF MS具有前处理简单、能够快速获取从低分子量到高分子量各类样品的分子量信息,无需分离、不受样品溶解性限制等优点,为医药行业药物发现、有机合成产物确认、化工领域颜料、乳化剂等各类化工产品分子量分析、有机功能材料的合成确认提供快速检测手段。撰稿人:顿俊玲本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 基质升华重结晶法进行低分子量代谢产物质谱成像分析
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 自质谱成像技术于二十世纪80年代前半期诞生以来,至今为止不断持续着技术改革,并被广泛运用于以新药研究和代谢产物研究领域为首的众多领域中。如今仍以提升灵敏度和空间分辨率、重现性等为目标,不断进行着技术改良。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 同时,也开发出多种离子化所需的基质,如何从这些基质中选出适用于检测目标化合物的基质成为重点。 span style=" text-indent: 2em " 除基质选择外,其涂布方法也会对分析结果造成很大影响,因此,现有多个应用于检测目标化合物的基质涂布方法正在研究中。大致可分为喷雾法和升华法两种方法,两种涂布方法均有自己的优缺点,现阶段经常会同时使用两种方法。本公司开发了能控制基质膜厚的基质升华涂布装置iMLayer(图1),对涂布方法进行研究。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 我们针对以往难以重结晶的基质9AA,开发了升华后重结晶的方法,并在此进行报告。此外,还将对小鼠肝脏中低分子量代谢产物的MS成像结果示例进行介绍。 /p p style=" text-align: right text-indent: 2em line-height: 1.75em " ——R.Yamaguchi, E.Matsuo, T.Yamamoto /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 1、不同基质涂布方法对MS成像分析造成的影响 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 基质涂布方法对基质的结晶形成和MS成像分析造成的影响如表1所示。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 与升华法相比,通过喷雾法生成的基质的结晶较粗,并可能因样本中所含成分的渗漏导致空间分辨率降低。均匀性较差,基质溶液干燥后结晶时会依赖湿度和温度等周围环境,因此重现性也会变差。另一方面,样本中所含化合物的提取效果较好,可能提高检测灵敏度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 相比之下,升华法具有结晶较细、难以渗漏、均匀性好、重现性良好的特点,是高空间分辨率成像所不可或缺的方法。但相对的,其样本中成分的提取效果不佳,在灵敏度上可能存在不利的一面。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 实际的测量灵敏度依赖于检测化合物的结构。例如,在分析磷脂质等时,采用升华法便具有足够的灵敏度,诸如胺碘酮等药物可以足够的灵敏度完成MS成像(参考应用文集B61)。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 另一方面,在检测小鼠肝脏等器官中含有的ADP 和ATP 等低分子量代谢产物时,通过升华法进行基质涂布,由于没有任何提取效果,无法得到足够的灵敏度。因此,绝大多数例子都是通过喷雾法涂布9AA来实施MS成像,但其空间分辨率相对较低。于是,我们对将DHB和CHCA上使用的升华后重结晶法涂布9AA所需的条件进行了研究。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/0178e2f4-5edd-42fd-ab37-3b27f1e3173b.jpg" title=" 微信截图_20200619165723.png" alt=" 微信截图_20200619165723.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图1 基质升华装置iMLayer /p p style=" text-align: center " 表1 基质涂布方法对结晶形成和MS成像分析造成的影响 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/962223c2-c637-4894-9498-e953c6d6b688.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 2、基质升华后重结晶法 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 对9AA进行升华后重结晶。如图2所示,将含有5%甲醇的滤纸和升华处理后的样本放入相同容器中,于37℃的恒温环境下静置5分钟。此时,滤纸中的5%甲醇蒸发,渗入样本中,在提取样本中化合物的同时会使少许9AA结晶溶解。之后将其真空干燥器内干燥10分钟,使溶解的9AA进行重结晶。 /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/b1b946ad-81b9-4670-bd42-0b2b1b03f739.jpg" title=" 33333333333333.png" alt=" 33333333333333.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 图2 9AA升华后重结晶的方法 /span /p p style=" 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/8767d240-e8eb-44fc-8470-cff5822571a1.jpg" title=" 444444444.png" alt=" 444444444.png" / /p p style=" text-align: center " 图3 成像质谱显微镜iMScopeTRIO /p p style=" text-align: center " 表2 iMScope i TRIO /i 测量参数 /p p style=" 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/69636f83-0667-4f8a-a02b-4d1c757bc977.jpg" title=" 55555555555.png" alt=" 55555555555.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 3、使用升华后重结晶法提高MS成像灵敏度 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 对9AA升华后重结晶的小鼠肝脏样本,使用成像质谱显微镜iMScope& nbsp i TRIO /i (图3),根据表2的参数进行质谱成像分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 对比升华法进行基质涂布样本与升华后重结晶样本的分析结果、比较其分析区域的平均质谱图(图4)。仅采用升华法时、能强烈检测到基质9AA的峰(m/z 385.14)(图4▼),基本上检测不到低分子量代谢产物的峰,但通过实施升华后重结晶,使来自低分子量代谢产物的峰强度增加(图4▼等),确认其提升检测灵敏度的效果。此外,其他多个低分子量代谢产物的MS图像,通过升华后重结晶的处理,能够获得更为清晰的MS图像(图5)。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 针对难以重结晶的9AA开发的升华后重结晶方法,充分利用升华法的优势成功实现了无损且高灵敏度的MS成像分析。 /p p 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/0bbf3127-6052-4b6a-af7e-a0c6fc57f542.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p style=" text-align: center " 图4 质谱图(升华法和升华后重结晶法的比较) /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/de208828-8702-40d6-8202-037e64b3f190.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p style=" text-align: center " 图5 MS图像(升华法和升华后重结晶法的比较) /p p br/ /p
  • 赛默飞:DMT+Orbitrap质谱 实现超大分子量的蛋白直接检测
    质谱仪器作为一种质量检测仪器,被应用到各个学科领域中,尤其是在化学化工、环境能源、医药、生命及材料科学等领域发挥着重要作用。在常规质谱分析中,被分析物质首先被离子化,随后各种离子被引入真空中的质量分析器,在分析器中的电场或磁场作用下,离子的运动特性随其质荷比不同而产生差异,因而造成时空上的分离,并由检测器依次检测出来。而在这种原理下,质谱仪测量的是离子的质荷比(m/z),而不是质量本身。利用质谱仪器对样品的分析过程中,样品的雾化过程十分关键。目前,常用的电喷雾技术原理是由John Fenn提出的电喷雾电离(ESI)技术,这一理论也获得了2002年的诺贝尔化学奖。通常对蛋白质这种大分子来说,ESI质谱中都会呈现多种价态的谱峰群,群落中的每一组为某个电荷态该蛋白质的各个同位素峰、盐峰以及加合物峰等。由于电荷态z通常是连续的整数分布(例如z = 11,12....21,22...),人们可以通过计算不同电荷数对应的群落m/z的间隔来推算各组的电荷数z,进而求出实际的质量m的分布,也可以使用软件进行解卷积得到m分布。这种分析手段对于分析分子量较小(分子量在5万以下)、简单纯净的蛋白样品还是很有效的。然而,在实际应用中对天然蛋白和病毒颗粒的分析却不那么简单。随着分子量上升,分子结构越来越复杂,各种翻译后修饰使被测蛋白的分子量出现差异化,很宽的质量分布(可达上千Da)使得不同价态的峰群连接在一起。如图1所示,这种缺少电荷状态以及同位素峰的“死亡驼峰”,我们很难通过解卷积的形式进行分析。并且,对于很多糖蛋白,分子量超过3、4万就出现峰群交叠,无法用解卷积软件来获得分子量的分布信息。因此,对于大生物分子的质谱分析,仅靠提高仪器的分辨率是无济于事的。在这种情况下,电荷检测质谱(CDMS)技术便成为了我们的“救命稻草”。电荷检测质谱(CDMS)通过同时测量单个离子的质荷比和电荷数,进而计算获得离子质量m。因此,相较于其他类型质谱,CDMS技术的关键是如何准确地测量单个离子的电荷。目前,电荷检测质谱技术还没有现成的商品化仪器,只有能够自己开发质谱仪器硬件,或自己改编FTMS软件的专家才能进行这样的实验。而在今年的ASMS会议上,赛默飞公司重磅推出了直接分析质谱技术(DMT),并将其结合在了Orbitrap上,这使得超大分子量的复杂蛋白的直接质谱检测成为了可能。直接分析质谱技术其原理是:在Orbitrap中检测来自离子沿中心电极的中心轴旋转的轴向频率,进而确定离子的m/z信息;与此同时,来自外电极上的感应电荷振幅也会被检测,从而确定离子的电荷z的信息。直接分析质谱技术模式为 Orbitrap 质量分析仪增加了电荷检测功能,能够同时测量数百个单个离子的质荷比 (m/z) 和电荷数 (z)。这使得 Orbitrap 质量分析仪可以直接计算分析物的质量,而不需要根据 m/z 去卷积。根据 m/z 去卷积的方法依赖于测量结果中已分辨的电荷状态和/或同位素分辨的信号。直接分析质谱技术模式提高了分辨率,并且扩展了动态范围,提高了可获得的质量测量结果的上限,同时由于单个离子测量的灵敏度较高,可以从浓度明显较低的样品中采集到更有价值的数据。
  • 靶向质谱精确鉴别与研究
    p   今天小编与大家一起来来分享通过靶向质谱精确鉴别胰腺癌囊性前病变的研究。大家都知道胰腺囊性病变经常在影像学检查时被偶然发现,但是可能有一半是胰腺癌的征兆。因此,准确的鉴别诊断就显得尤为重要。但遗憾的是,目前的诊断方法并不能强有力地识别癌前病变和恶性胰腺囊性病变。不久前,在著名肿瘤学杂志上JCO则发表的一篇文章旨在提高鉴别诊断的准确性。 /p p   研究人员采用常规超声引导下抽吸囊液样本进行分析。在一个24例患者的队列中,通过探索性蛋白质组学的方法确定了8个恶性可能和高级异型增生/癌症的候选生物标记物。随后,利用30个重标肽和平行反应监测质谱进行了定量分析,在80例的队列中进行了测试,并在68例患者的验证队列中进行了前瞻性评估。终点为外科病理诊断/临床随访。 /p p   研究结果显示检测恶性可能最佳的一组标记是一组来自musin-5AC和mucin-2的肽段,能够在验证队列中区分出癌前病变/恶性病变与良性病变,准确率97%(95%CI,89%-99%)。这一结果与标准分析相一致:囊液癌胚抗原(61% 95%CI.46%-74% P& lt 0.001)和细胞学(84% 95%CI,71%-92% P=0.02)。结果蛋白质mucin-5AC及前列腺干细胞抗原能够以96%的准确性识别出高级别异型增生/肿瘤(95%CI,90%-99%),并能发现95%恶性/严重不典型增生,而癌胚抗原和细胞学分别为35%和50%(P& lt 0.001 P=0.003). /p p   由上述研究可以看出仅对三种囊液生物标记物做靶向的质谱分析,就可以以高度准确性来识别和评估胰腺囊性变及胰腺癌。 /p p   阅读上文小编认为,通过靶向质谱精确鉴别胰腺癌囊性前病变的研究,在临床、科研等影像研究领域起着至关重要的作用。而对于不断新型的标记物和靶像分析与检测,相信在未来的科学研究中有着突破性的意义。 /p
  • 精确操控离子反应质谱科学装置研发启动
    国家重大科学仪器设备开发专项 “精确操控离子反应质谱科学装置的研制及应用研究”启动   由国家质检总局组织实施的国家重大科学仪器设备开发专项——“精确操控离子反应质谱科学装置的研制及应用研究”的启动会,在项目牵头单位中国计量科学研究院召开。会议由国家质检总局科技司主持,科技部科研条件与财务司吴学梯副司长,国家质检总局科技司侯玲林副司长,国家自然科学基金委分析化学学科项目主任庄乾坤教授,中国分析测试学会张渝英秘书长,中国计量科学研究院副院长段宇宁、宋淑英等项目承担单位的领导,以及中科院大连化学物理研究所张玉奎院士、杨学明院士等相关专家出席。    会议宣布成立项目监理组、项目总体组、技术专家委员会、用户委员会和项目管理办公室。科技部条财司吴学梯副司长作了重要讲话。他指出,科学仪器设备是光学、机械、电子、计算机、物理、化学、生物等学科领域各种高新技术的集成和结晶,在涉及重大科技前沿、国防等敏感领域的研究中,研发若干具有国际领先水平的重大科学仪器设备,将有效支撑我国开展世界一流科学研究、带动我国高新技术产业的发展。他强调,科学仪器设备的自主研发水平往往成为衡量一个国家创新能力的重要标志之一。“十二五”期间,我国把引领和支撑科技发展的科学仪器设备自主创新摆在优先发展位置,这对于增强我国科技实力、引领国民经济又好又快发展具有非常深远的意义。   科技部条财司吴学梯副司长作重要讲话   项目负责人方向研究员汇报了项目整体情况,各任务负责人汇报了任务实施方案。与会专家认真听取、各抒己见,充分表达了对项目的支持,并提出了具体的要求和建议,希望项目组不仅要克服技术难题,也要努力将各任务之间的组织协调工作做好,以确保项目的顺利实施。项目总体组组长、中国计量科学研究院段宇宁副院长表示,中国计量院将全力以赴支持项目的实施。   该项目自2011年10月开始实施,将于2016年10月结束。任务承担单位包括:中国计量科学研究院、北京理工大学、清华大学、北京蛋白质组研究中心、中国科学院大连化学物理研究所、北京生命科学研究院。   该项目着重针对生物、材料和先进能源技术等重要领域的蛋白精确分析等前沿技术、分子反应动力学等基础问题,通过研发新技术、新方法,实现离子精确操控及质谱分析,为上述领域的研发提供高性能、高效率、具有创新操作模式的强大工具。   本项目将研制3套以精确操控离子反应系统为核心的科研装置,包括:离子反应超高分辨质谱装置、碰撞反应飞行时间离子谱装置和离子反应理论研究与实验装置。并在此新装置上分别开展离子束反应与控制、蛋白磷酸化筛选与鉴定、碰撞反应飞行时间离子谱、蛋白分析中的ETD反应及离子碎裂新方法、高纯有机试剂中痕量杂质精确分析等应用研究。   据项目负责人方向研究员介绍,通过该项目的实施,在仪器研制方面,将掌握精确离子操控核心技术和一系列关键技术,形成一整套具有自主知识产权的机械、电子、光学、软件等关键部件和高性能的整机 在应用研究方面,有望突破生物、材料和先进能源技术等重点领域尚未解决的难题,建立我国尖端科学实验装置研发基地,形成高端科学装备研制技术团队和前沿技术科学家紧密合作的研发联盟,为我国高端质谱仪器创新发展进一步奠定重要基础。   国家重大科学仪器设备专项项目是为了贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,由财政部、科技部共同设立的旨在支持重大科学仪器设备开发,以提高我国科学仪器设备的自主创新能力和自我装备水平,支撑科技创新,服务经济建设而设立的专项支持资金。今年为首批资助,采取限项推荐方式。今年全国53个项目获得资助,中国计量科学研究院“宽量限超高精密电流测量仪”和“精确操控离子反应质谱科学装置的研制及应用研究”2个项目获得资助。
  • IonSense与Cerno推出精确快速筛查质谱
    在Pittcon 2013上,美国IonSense公司与Cerno Bioscience(思路生科)联合推出了一款低成本的DART(R)质谱系统。该系统将Cerno公司的MassWorks&trade 软件与DART® GSX系统实现了集成。   IonSense公司的DART® GSX系统能够在主流型号安捷伦5975 GC/MSD气质联用仪中实现常压离子化,再加上Cerno公司的专利校准技术,DART® GSX系统能够在短时间内提供精确质量测定结果,成本还不到行业标准用高分辨率质谱仪的一半。   借助于安捷伦的MSD产品,这款拥有精确质量检测能力的全套产品可以供那些QA/QC需求未得到满足的化学家们使用,如食品安全、法医和化学分析领域。   只需花费不到10万美元,就可以购买到该款集成的精确筛查仪器。目前,IonSense公司可以向那些销售高分辨率质谱仪的LC/MS厂商提供其广受欢迎的DART-SVP源。&ldquo 许多食品、香料和取证分析领域的实验室希望拥有一个高性能的LC/MS仪器,只可惜成本太高,大量的有机溶剂更是增加了操作成本。&rdquo 实时直接分析技术(DART)无需复杂的样品制备,减少耗时,并且只需要几秒钟可快速筛选大多数分析样品。IonSense公司总裁Brian Musselman补充到。   Cerno Bioscience公司创始人兼总裁王永东博士表示,2003年成立的Cerno 公司是一家专注于质谱新技术研究的公司。质谱软件产品MassWorks产品于2006年Pittcon会议上推出,并于当年获得了最佳新产品奖。MassWorks的关键技术是新的质谱校正法,能够提高100倍的质量准确度。其独特之处是:可在单级质谱上实现5ppm准确度的分子质量测定,并运用同位素峰簇作分子式的识别。(编译:刘玉兰)
  • 国家市场监督管理总局关于对《蛋白质分子量测定 液相色谱-飞行时间质谱联用法》等225项拟立项国家标准项目公开征求意见的通知
    各有关单位:经研究,国家标准委决定对《焊缝无损检测 磁粉检测 验收等级》等225项拟立项国家标准项目公开征求意见,征求意见截止时间为2023年7月5日。请登录请登录标准技术司网站征求意见公示网页http://std.samr.gov.cn/gb/gbSuggestionPlan?bId=10001282,查询项目信息和反馈意见建议。2023年6月5日相关标准如下:#项目中文名称制修订截止日期1蛋白质分子量测定 液相色谱-飞行时间质谱联用法制定2023-07-052肝素酶活性的测定制定2023-07-053硫酸软骨素酶活性的测定制定2023-07-054葡萄糖氧化酶活性检测方法制定2023-07-055包装袋 试验条件 第1部分:纸袋制定2023-07-056产品几何技术规范(GPS) 坐标测量机(CMM)确定测量不确定度的技术第3部分:应用已校准工件或标准件修订2023-07-057产品召回 生产者安全管理韧性评价制定2023-07-058电梯、自动扶梯和自动人行道的电气要求 信息传输与控制安全制定2023-07-059电梯安全要求 第2部分:满足电梯基本安全要求的安全参数修订2023-07-0510工业废硫酸的处理处置规范修订2023-07-0511工作场所环境用气体探测器 第1部分:有毒气体探测器性能要求制定2023-07-0512工作场所环境用气体探测器 第2部分:有毒气体探测器的选型、安装、使用和维护制定2023-07-0513合格评定 管理体系审核认证机构要求 第 14 部分:文件管理体系审核与认证能力要求制定2023-07-0514化学品 快速雄激素干扰活性报告(READR)试验制定2023-07-0515化学品 水-沉积物系统中穗状狐尾藻毒性试验制定2023-07-0516化学品 液态粪肥中的厌氧转化试验制定2023-07-0517化学品 鱼类细胞系急性毒性:RTgill-W1细胞系试验制定2023-07-0518环境试验 第2部分:试验方法 试验:温度/湿度/静负载综合制定2023-07-0519家用燃气快速热水器 通用技术规范制定2023-07-0520腈水合酶纯度和活性的测定制定2023-07-0521跨境电子商务 海外仓服务质量评价指标制定2023-07-0522实验动物 动物模型鉴定与评价技术规范制定2023-07-0523塑料 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS) 模塑和挤出材料 第1部分:命名系统和分类基础修订2023-07-0524塑料 聚醚醚酮(PEEK)模塑和挤出材料 第1部分:命名系统和分类基础制定2023-07-0525搪玻璃层试验方法 第6部分:高电压试验修订2023-07-0526无损检测仪器 超声检测设备的性能与检验 第1部分:仪器修订2023-07-0527无损检测仪器 超声检测设备的性能与检验 第2部分:探头修订2023-07-0528无损检测仪器 超声检测设备的性能与检验 第3部分:组合设备修订2023-07-0529项目、项目群和项目组合管理 项目管理指南修订2023-07-0530项目成本管理制定2023-07-0531消费品缺陷工程分析 危险温度点测量方法制定2023-07-0532消费品缺陷线索采集与评估规范制定2023-07-0533医疗器械 制造商的上市后监督制定2023-07-0534邮政业术语修订2023-07-0535真空技术 真空计 皮拉尼真空计的规范、校准和测量不确定度制定2023-07-05
  • 113万!复旦大学采购电喷雾离子源精确定性质谱仪
    项目概况复旦大学电喷雾离子源精确定性质谱仪采购国际招标项目 招标项目的潜在投标人应在复旦大学招采进宝电子招投标系统(http://fudan.zcjb.com.cn/ebidding)获取招标文件,并于2022年04月22日 10点00分(北京时间)前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号:0705-224002028013项目名称:复旦大学电喷雾离子源精确定性质谱仪采购国际招标项目预算金额:113.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):113.0000000 万元(人民币)采购需求:招标项目编号:0705-224002028013招标项目名称:电喷雾离子源精确定性质谱仪项目实施地点:中国上海市招标产品列表(主要设备):序号产品名称数量简要技术规格备注1电喷雾离子源精确定性质谱仪1套分辨率:>21000FWHM @1522 m/z(单电荷)预算金额:人民币113万元 合同履行期限:签订合同后6个月内合同履行期限:签订合同后6个月内本项目( 不接受 )联合体投标。二、申请人的资格要求:1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定;2.落实政府采购政策需满足的资格要求:详见招标文件3.本项目的特定资格要求:(1)投标人应为符合《中华人民共和国招标投标法》规定的独立法人或其他组织;(2)投标人应为投标产品的制造商或其合法代理商,代理商投标应提供投标产品的制造商针对本项目的唯一授权;(3)投标人须在投标截止期之前在国家商务部认可的机电产品招标投标电子交易平台(以下简称机电产品交易平台,网址为:http://www.chinabidding.com)上完成有效注册;(4)本项目不接受联合体投标;(5)本项目不接受分包和转包。三、获取招标文件时间:2022年03月24日 至 2022年03月31日,每天上午9:00至12:00,下午12:00至16:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:复旦大学招采进宝电子招投标系统(http://fudan.zcjb.com.cn/ebidding)方式:有兴趣的潜在投标人应于2022年3月24日16:00时起至2022年3月31日16:00时止(北京时间),通过招标人指定的复旦大学招采进宝电子招投标系统(以下简称复旦招采系统,网址为:http://fudan.zcjb.com.cn/ebidding)在线领购招标文件,招标文件售价零元,在上述规定的招标文件出售截止期之后将不再出售本项目的招标文件。未从招标机构处领购招标文件的潜在投标人将不得参加投标售价:¥0.0 元,本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间:2022年04月22日 10点00分(北京时间)开标时间:2022年04月22日 10点00分(北京时间)地点:复旦招采系统五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜1、招标文件的获取招标文件领购开始时间:2022-03-24招标文件领购结束时间:2022-03-31是否在线售卖标书:否获取招标文件方式:现场领购招标文件领购地点:复旦大学招采进宝电子招投标系统(以下简称复旦招采系统,网址为:http://fudan.zcjb.com.cn/ebidding)招标文件售价:免费其他说明:有兴趣的潜在投标人应于2022年3月24日16:00时起至2022年3月31日16:00时止(北京时间),通过招标人指定的复旦大学招采进宝电子招投标系统(以下简称复旦招采系统,网址为:http://fudan.zcjb.com.cn/ebidding)在线领购招标文件,招标文件售价零元,在上述规定的招标文件出售截止期之后将不再出售本项目的招标文件。未从招标机构处领购招标文件的潜在投标人将不得参加投标2、投标文件的递交投标截止时间(开标时间):2022-04-22 10:00投标文件送达地点:复旦招采系统开标地点:复旦招采系统3、投标人在投标前应在必联网(https://www.ebnew.com)或机 电产品招标投标电子交易平台(https://www.chinabidding.com)完成注册及信息核验。评标结果将在必联网和中国国际招标网公示。4、联系方式招标人:复旦大学地址:上海市邯郸路220号联系人:张老师联系方式 :021-65641327招标代理机构:上海国际招标有限公司地址:中国上海延安西路358号美丽园大厦14楼联系人:马骎联系方式 :021-321736765、汇款方式招标代理机构开户银行(人民币):招标代理机构开户银行(美元):账号(人民币):账号(美元):其他: 1、通过境内账户用人民币形式汇款的银行账户信息 (1)开户银行:招商银行股份有限公司上海曹家渡支行 (2)户名:上海国际招标有限公司 (3)账号:215080920510001 2、通过境外账户用外币或人民币形式汇款的银行账户信息 (1)收款人开户银行:(ACCOUNT WITH INSTITUTION) (a)Bank: CHINA GUANGFA BANK, H.O. (b)Swift Code: GDBKCN22 (c)Address: No.713 EAST DONGFENG RD. YUEXIU DISTRICT, GUANGZHOU, GUANGDONG PROVINCE CHINA CHN (2)收款人名称、地址和账号:(BENEFICIARY) (a)Beneficiary: Shanghai International Tendering Co., Ltd. (b)Address: 14/F.358 Yan An Road(W), Shanghai 200040, P.R.China (c)A/C No.: 9550880025773600153(CNY) CNAPS:306290003671 (d)A/C No.: 9550880025773600333(USD) (e)A/C No.: 9550880025773600513(EUR) (f)A/C No.: 9550880025773600423(JPY)6、其他补充说明其他补充说明: 关于复旦招采系统:复旦招采系统是由第三方机构独立运营的电子采购平台,有关该平台的使用方法及注意事项请参见该平台的供应商使用说明,在参与投标的过程中若遇到该平台的操作及技术问题,请咨询平台运营机构(机构名称:上海汇招信息技术有限公司,联系电话:4000192166 转 4、4006166620)。七、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:复旦大学     地址:上海市邯郸路220号        联系方式:张老师、021-65641327      2.采购代理机构信息名 称:上海国际招标有限公司            地 址:中国上海延安西路358号美丽园大厦14楼            联系方式:马骎、021-32173676            3.项目联系方式项目联系人:马骎电 话:  021-32173676
  • 质谱技术的新方向—电荷检测质谱法(CDMS)
    电荷检测质谱法是通过同时测量单个离子的质荷比和电荷数,进而算得离子质量m的单粒子统计方法,在测定超大分子离子的质量分布方面有独特的优势。现有质谱仪在超大分子量测量方面面临的挑战在质谱仪中,被分析物质首先被离子化,随后各种离子被引入真空中的质量分析器,在分析器中的电场磁场作用下,离子的运动特性随其质荷比不同而产生差异,因而造成时空上的分离,并由检测器依次检测出来,因此形成质谱。所以,目前的质谱仪测量的是离子的质荷比(m/z),而不是质量本身。经过一个多世纪的发展,质谱仪从原先只能分析无机元素和小分子,逐步发展到能够分析有机物分子、生物大分子直至具备生命体特征的病毒颗粒。2002年诺贝尔化学奖之一授予了用电喷雾电离(ESI)进行蛋白质质谱分析的创始人John Fenn。在电喷雾质谱对蛋白质进行分析时,溶液中的蛋白质样品被传送到加有高压的毛细管尖端,强电场促使样品溶液喷雾,喷雾中的液滴通过蒸发,库仑爆炸等过程,形成带有多个电荷的蛋白质离子,被引入处于真空中的质谱分析器。每个离子所带的电荷数的多少,取决于分子的大小、分子在溶液中的几何构象(折叠或打开)以及电喷雾尖端处的电压和气流等参数。通常对蛋白质这种大分子来说,ESI质谱中都会呈现多种价态的谱峰群,群落中的每一组为某个电荷态该蛋白质的各个同位素峰、盐峰以及加合物峰等。由于电荷态z通常是连续的整数分布(例如z = 11,12....21,22...),人们可以通过计算不同电荷数对应的群落m/z的间隔来推算各组的电荷数z,进而求出实际的质量m的分布,也可以用电脑程序退卷积得到m分布。对于分析较小(分子量在5万以下)、较简单纯净的蛋白样品,退卷积还是很有效的。然而,在实际应用中对蛋白和蛋白组的分析,特别是对天然蛋白和病毒颗粒的分析却不那么简单。随着分子量上升,分子结构越来越复杂,各种翻译后修饰使被测蛋白的分子量出现差异化(heterogeneity),很宽的质量m分布(可达上千Da)使得不同价态的峰群连接在一起。图1中,用高分辨质谱仪对二种病毒壳体的质量进行测定,由于各种价态的质谱峰群连城一片,根本无法辨别谱峰,得到样品分子的质量。同时,实际样品也可能因处理不善或自然裂解,使谱图混杂着不同大小的分子离子,它们各自的价态z分布可能导致它们的峰群在m/z轴上交叠在一起。目前对于很多糖蛋白,分子量超过3、4万就出现峰群交叠,无法用退卷积软件来获得分子量的分布信息。事实说明,对于大生物分子的质谱分析,仅靠提高仪器的分辨率是无济于事的。图1 ESI质谱对大型病毒壳体质量测定的困难。(a,b)晶体结构效果图 (c,d) 的“高分辨”质谱分析图。(摘自:Kafader, J. O., Nature methods, 17(4), 391-394)糖蛋白是生物制品中比例最大的一类药物,其糖修饰对其功能非常关键,准确解析此类药物的糖修饰是药物研发、报批和质量监控的关键内容。但它们在ESI-MS的质谱中,看到的好像是一堆杂草,无法辨别有什么蛋白组分。将一个糖蛋白药物中的各组分进行高分辨检测,是当前生物质谱面临的巨大挑战。电荷检测质谱仪的提出与技术发展早在上世纪90年代,美国西北太平洋国家实验室R.D.Smith组的 Bruce, J. E等就提出可以在傅里叶变换质谱仪中同时测量单个离子的电荷和质荷比,从而算出离子的质量m。随后,美国劳伦斯伯克利国家实验室W. H. Benner 发明了一种线形的静电离子阱,并用其测量单个高价离子的电荷数和质荷比,进而得到单个事件中的离子质量m。只要连续不断地进行大量的单个离子测量,就可以把总离子事件统计出来,形成按质量分布的直方图,而这就是一张电荷检测质谱。图2,Benner小组采用的直线形静电离子阱进行CDMS测量的原理图CDMS技术的关键是如何准确地测量单个离子的电荷。测量中,离子在静电离子阱内进行周期性运动并在电极上感应出“镜像电荷”信号。通过对信号的傅里叶变换,得到离子信号的频率从而决定离子的质荷比,而由频谱峰的强度得到离子所带的电荷数。虽然单个离子的镜像电荷频谱的峰强度与离子的电荷数成正比,它也同时与离子在阱内的轨道形状、离子存活时间有关,而这些参量都存在不定性;并且由于镜像电荷信号强度极弱,回路中的电子噪声对精确测量镜像电荷产生很大的影响,因此早期的电荷测量的RMS误差达2.2e以上,由此计算出的质量精度只比凝胶电泳好一点。近年来随着人们对天然、复杂蛋白分析的需求日益显现,CDMS技术也进一步得到了发展。美国印第安纳大学Jarrold小组通过对线形静电离子阱分析器的不断改进,特别是采用了低温前级信号放大器等优化设计后,实现了最小RMS 0.2 e的电荷测量误差,测量的样品包括2 MDa以上的蛋白复合体(protein complex)和20 MDa以上的病毒外壳。在这个RMS误差下,通过电荷数取整可以大概率获得精准的电荷值,从而得到精准的质谱分布。图3给出了用普通ToF质谱仪和CDMS测量天然态丙酮酸激酶(PKn)多聚体的效果比较。当3个以上四聚体组装在一起时,ToF质谱完全无法辨别其质量分布,而CDMS可以看到近10个四聚体组合的质量峰。图3.用常规ToF质谱(左)和用CDMS测量的丙酮酸激酶(PK)多聚体,使用相同样品和相同电喷雾条件。(摘自D. Keifer: Analyst, 2017,142,1654)目前,虽然用线形静电阱结合傅里叶变换可以得到较好的电荷测量精度,但该方法每次只能测一个离子,否则库伦相互作用会影响测量。在实际测试中,每次引入的离子数是随机分布的,需要用软件鉴别超过一个离子注入的事件,也要发现因为和残余气体碰撞而半路夭折的事件,并把这些“不良”记录剔除。考虑单次分析时间大约需要1s,得到一张良好统计的CDMS谱图需要几个小时甚至一天的数据积累。加利福尼亚大学E. Williams团队对线形静电离子阱分析器的设计和的数据处理方法进行了创新,能让宽能量范围的离子同时进入离子阱进行分析,避免了离子之间的空间电荷作用,可以在一个测量周期内测量10-20个离子,进而有望提高了检测效率。与此同时,其他尝试使用商业傅立叶FT质谱仪进行CDMS的研究团体也逐步浮现。美国西北大学Kelleher团队、荷兰乌得勒支大学的A.R.Heck团队先后使用热电公司的静电场轨道阱(Orbitrap) 系统,通过更新数据处理软件,对CDMS进行了应用研究。除了Orbitrap是成熟的商业化仪器这一优点外,轨道静电离子阱内的离子由于其轨道运动,导致电荷分布在中心电极周围,因此其空间电荷相互作用较小。Kelleher 在Nature Method上的论文声称,基于Orbitrap的CDMS可以同时分析100个离子。不过,在电荷测量精度上,Orbitrap-CDMS目前只达到RMS 1 e左右,较Jarrold的线形静电阱还有一定的差距,但Orbitrap对m/z的测量精度、分辨率远远超过ELIT,一定程度上帮助消除在多离子同时分析时可能出现的m/z相近离子的信号干涉效应。笔者在岛津公司的欧洲研发团队去年也在JASMS发表了用CDMS测量糖蛋白的尝试。该工作采用了一种盘状平面静电离子阱分析器,如图4,而这种分析器也能像Orbitrap那样获得超高分辨质谱。通过对测量硬件和软件进行改进,实现了CDMS实验。该报道给出了一种全新的CDMS数据处理方法,能够克服离子在分析过程中因碰撞夭折造成测量不准的问题,同时实验验证了该方法的有效性,还对多个离子同时分析时的信号干涉等问题提出分析和研判,为深入研究CDMS技术,消除造成电荷测量误差的障碍打下了基础。图4,用于CDMS 实验的平面静电离子阱系统 (A. Rusinov, L. Ding, JASMS, 32, 5, 2021)CDMS技术的应用现状目前,电荷检测质谱技术还处于早期发展阶段,还没有现成的商品仪器出售,只有能够自己开发质谱仪器硬件,或自己改编FTMS(含Orbitrap)软件的专家才能进行这样的实验。 今年初美国沃特世公司宣布成功收购专攻电荷检测质谱技术(CDMS)及服务的初创企业Megadalton Solutions Inc. Megadalton Solutions是由美国印第安纳大学的Martin Jarrold和David Clemmer两位教授于2018年创立,他们目前是研发的CDMS仪器最长久的团队并拥有最成熟的技术。沃特世曾于2021年将Megadalton的CDMS技术引进到了沃特世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。沃特世公司首席执行官Udit Batra博士表示要进一步开发Megadalton的CDMS技术并将其商业化。在国内,CDMS无论是仪器技术开发还是应用都属空白。虽然国内在复杂生物大分子结构与功能的研究、病毒载体空壳率监测方面对CDMS已经产生需求,但我们在高端质谱仪器研制方面远远落后于西方。CDMS在技术上是基于FTMS分析原理而演化产生的,但国内目前对FT类型的质谱仪器研究,除了少量理论分析与离子光学仿真工作外,还没有实质性的进展,也没有企业能够提供FTMS类商品仪器。针对这些需求,笔者打算在前期研究工作的基础上,研究开发静电离子阱分析器,并进一步结合开发CDMS特定的数据处理软件,建成一套拥有自主知识产权的新型质谱仪器。同时建立国内的研发应用合作机制,解决目前国内超大分子蛋白质生物药剂质量分析的问题。预测CDMS技术未来的市场空间如前所述,目前对复杂蛋白等大型生物分子进行质谱分析时,由于其分子量的差异性(heterogeneity), 存在着严重的多价态峰群重叠问题,导致无法通过质谱仪获得这些大分子在样品中的质量分布。而用电荷检测质谱仪,无需对电荷态退卷积,可以直接得到蛋白质、蛋白复合体、各种转译后修饰造成的特定质量分布图。因此,该仪器的发展在天然蛋白质、糖蛋白、病毒颗粒的成分和结构研究,抗原-抗体作用机理研究和疫苗研发方面有很大的未来市场空间,具体可以列举以下几个方面:(1)新型电荷检测质谱仪可实现复杂样品的蛋白离子精确分析,可时提供复杂样品中各蛋白分子的结构,密度分布等。(2)可直接测定糖蛋白及其它各种转译后修饰造成的特定质量分布图,为解释蛋白大分子及其转译后修饰分子量或结构表征变化信息等之间的关系,从而对糖蛋白相关的疾病诊断具有重要意义。(3)通过研究DNA等生物大分子离子的电荷分布,以及质量与电荷的关联,可以推断这些大分子的结构,比如它的聚合程度、纤维股数等。(4)在病毒研究中,可以用来确定病毒衣壳的蛋白复合体结构及其组装反应的过程,这将在抗病毒药物的研究中发挥作用。(5)在基因疗法研究和产品质控中,本项目研制的电荷检测质谱仪可以用来测定腺病毒载体的空壳率,检查载体内的基因完整度。推动现代临床医学的发展;(6)电荷检测质谱仪还可以用来测定纳米聚合物分子的聚合度和分散指数,推动材料科学的发展。值得关注的是新冠疫情给质谱分析带来了全新机遇,除了对新冠病毒本身的蛋白进行分析研究以外,也可以在灭活疫苗、病毒载体疫苗以及核酸疫苗产品的质量控制、效果评价、免疫机制研究以及载体类疫苗的体外模拟产物的评价等方面发挥优势。关于笔者:宁波大学材料科学与化学工程学院/质谱技术研究院 丁力1990年于复旦大学物理系获理学博士学位。先后工作于复旦大学材料科学系,以色列魏兹曼科学研究所,英国贝尔法斯特女王大学纯粹与应用物理系。1998年加入岛津欧洲研究所。2007年至2011年任岛津分析技术研发(上海)有限公司总经理。2011-2020年任岛津欧洲研究所高级研究员,研发二部经理。主要领导了多项质谱仪器的研发,是国际上数字离子阱质谱技术的创始人,在离子源,四极场离子阱,静电离子阱,飞行时间等分析器技术及其联用技术方面有很多创新和突破。发表论文、报告、专著一百余篇,有三十余项发明专利。领域:QIT、ToF、Quadrupole、MALDI、APMALDI、ESI、Digital Ion Trap、Linear Ion Trap、Electrostatic Ion Trap,FTMS、 CDMS、MSMS、ECD、Ambient Pressure Ion Sources 等。目前丁力在宁波大学组建团队,继续静电离子阱的设计和优化工作,已提出了静电“和谐阱”的设计概念,充分利用其高次谐波来提高质谱分析器的分辨本领。同时也在探索在国内实现这种精密分析器的加工和组装工艺,为下一步实现超高分辨质谱仪国产化做准备,也为在国内研制电荷检测质谱仪打好基础。
  • 质谱成像技术概念及质谱成像方法介绍
    p   现代生物学研究已经不再停留在仅从组织中识别一种特殊的化学成分,或者蛋白成分上了,我们需要精确的了解这些物质是如何分布,如何构成的,解答这些问题需要更进一步的实验技术,比如免疫组化或免疫荧光检测方法,但是这些技术需要特殊的抗体,而且效率低,偏差大。 /p p   因此研究人员将目光转向了质谱技术上,以质谱为基础的成像方法不局限于特异的一种或者几种蛋白质分子,可在组织切片中找到每一种蛋白质分子,并提供这些蛋白质分子在组织中的空间分布的精确信息,而事先无需知道所检测蛋白的信息,不需要对待测物进行标记,分析物可以其最初的形态被检测,同时可对这些蛋白质分子含量进行相对定量,适用于研究生物分子的反应。 /p p   质谱成像(Imaging Mass Spectrometry,IMS)这种最新原位分析技术主要是利用质谱直接扫描生物样品,分析分子在细胞或组织中的 “结构、空间与时间分布”信息。其基本流程(以质谱分析生物组织标记物为例)见下: /p p style=" text-align: center " img title=" 9a504fc2d56285350618456392ef76c6a6ef63fc.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/640b0273-3ad1-4c6a-b6bf-22df33199709.jpg" / /p p   简单而言,质谱成像技术就是借助于质谱的方法,再配套上专门的质谱成像软件控制下,使用一台通过测定质荷比来分析生物分子的标准分子量的质谱仪来完成的。但是随着这项技术的不断发展,也陆续出现了许多针对各种问题的新技术。 /p p   最早的质谱成像技术是基质辅助激光解吸电离(MALDI,matrix assisted laser desorption ionization)质谱分子成像技术,由范德堡大学(VanderbiltUniversity)的Richard Caprioli等在1997年提出,他们通过将MALDI质谱离子扫描技术与专业图像处理软件结合,直接分析生物组织切片,产生任意指定质荷比(m/z)化合物的二维离子密度图,对组织中化合物的组成、相对丰度及分布情况进行高通量、全面、快速的分析,可通过所获得的潜在的生物标志物的空间分布以及目标组织中候选药物的分布信息,来进行生物标志物的发现和化合物的监控。 /p p   正如数字图像包括三个通道:红、绿、蓝一样(单个亮度定义了每个像素的颜色),质谱成像也包含了数以千计的通道,每一个对应于一个特殊的光谱峰值,“你可以通过质谱方法从这些像素中获得任何信号,然后调整图像中所需分子像素的相对亮度,最后得到一张分子特异性的成像图。” /p p   这种方法可用于小分子代谢物、药物化合物、脂质和蛋白,而且质谱成像能相对快速的利用许多分子通道,完全无需特殊抗体。下面列出五种先进的质谱成像方法。 /p p    strong I. 挑战高分子量蛋白——MALDI质谱分子成像技术 /strong /p p   在对组织或生物体进行成像,分析小分子构成的时候,有一个“拦路虎”总是阻碍实验的进程,那就是多肽,这些多肽体积十分大,要想对它们进行分子成像几乎是不可能的,比如想要研究肿瘤边缘的分子微环境,如果直接成像是不可能获得清晰图像的。 /p p   来自范德堡大学的质谱方法专家Richard Caprioli博士因此发明了基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱分子成像技术,这项技术不局限于特异的一种或者几种蛋白质分子,它可在组织切片中找到每一种蛋白质分子,并提供这些蛋白质分子在组织中的空间分布的精确信息,而事先无需知道所检测蛋白的信息,同时可对这些蛋白质分子含量进行相对定量。 /p p   MALDI 质谱分子成像是在专门的质谱成像软件控制下,使用一台通过测定质荷比来分析生物分子的标准分子量的质谱仪来完成的。被用来研究的组织首先经过冰冻切片来获得极薄的组织片,接着用基质封闭组织切片并将切片置入质谱仪的靶上。通过计算机屏幕观察样品,利用MALDI 系统的质谱成像软件,选择拟成像部分,首先定义图像的尺寸,根据尺寸大小将图像均分为若干点组成的二维点阵,来确定激光点轰击的间距。激光束通过这个光栅图案照射到靶盘上的组织切片,软件控制开始采集质谱数据,在质谱仪中,激光束对组织切片进行连续的扫描,组织样品在激光束的激发下释放出的分子被质谱仪所鉴定从而获得样品上每个点的质荷比(m/ z)信息,然后将各个点的分子量信息转化为照片上的像素点。在每个点上,所有质谱数据经平均化处理获得一幅代表该区域内化合物分布情况的完整质谱图。仪器逐步采集组织切片的质谱数据,最后得到具有空间信息的整套组织切片的质谱数据。这样就可以完成对组织样品的“分子成像”。设定m/ z 的范围,即可确定该组织区域所含生物分子的种类,并选定峰高或者峰面积来代表生物分子的相对丰度。图像中的彩色斑点代表化合物的定位,每个斑点颜色的深浅与激光在每一个点或像素上检测到的信号大小相关。 /p p   通过增加单位面积上轰击的激光点数量和像素,研究人员可以获得更多的样品信息,例如采用4000 像素比200 像素能够得到更好的样品图像。质谱分子成像技术是一种半定量或相对定量技术,图像上颜色深的部分表明有更多的生物分子聚集在组织的这个部分。然而,不可能据此确定生物分子在组织的不同部位的实际绝对含量。选择组织图像上的任意一个斑点,图像都能够给出一个质谱谱图或者离子谱图,代表在组织的该部位存在这种生物分子,然后与做指纹图谱类似,像做指纹图谱那样,将样品的离子谱图与已知标准品进行对照,分析差异,从而进行生物标志物的发现和药物作用的监控。 /p p    strong Ⅱ. 无需样品处理 实时成像——电喷雾电离技术 /strong /p p   一般质谱成像方法由于体积庞大,重量重,需要冗长的样品准备阶段,因此并不适用于即时成像(bedside applications),比如说要帮助外科医生进行实时的肿瘤边界成像监控,那么就要寻找新的方法了。 /p p   一种称为电喷雾电离技术(desorption electrospray ionization,DESI)的MS成像技术解决了这个问题。DESI技术于2004年首次提出,由于这一方法具有样品无需前处理就可以在常压条件下,从各种载物表面直接分析固相或凝固相样品等优势而得到了迅速的发展。 /p p   这种方法的原理是带电液滴蒸发,液滴变小,液滴表面相斥的静电荷密度增大。当液滴蒸发到某一程度,液滴表面的库仑斥力使液滴爆炸。产生的小带电液滴继续此过程。随着液滴的水分子逐渐蒸发,就可获得自由徘徊的质子化和去质子化的蛋白分子DESI与另外一种离子源:SIMS(二次离子质谱)有些相似,只是前者能在大气压下游离化,发明这项技术的普渡大学Cooks博士认为DESI方法其实就是一种抽取方法,即利用快速带电可溶微粒(比如水或者乙腈acetonitrile)进行离子化,然后冲击样品,获得分析物的方法。 /p p   DESI系列产品最大的优势就在于无需样品处理,一般质谱和高效液相色谱分析,样品必须经过特殊的分离流程才能够进行分析检测,使得一次样品检测常常需要约一个小时,而DESI系列产品可将固体样品直接送入质谱,溶液被喷射到检测表面,促使样品离子均匀分布。采用这一手段的质谱分离过程,只需3分钟左右即可完成。 /p p    strong Ⅲ. 活体成像——APIR MALDI/LAESI技术 /strong /p p   了解细胞的内部成分是理解健康细胞不同于病变细胞的关键。但是直到目前为止,唯一的方法是观察单个细胞的内部,然后将其从动物或植物中移除,或者改变细胞的生存环境。但是这么做的话,会使细胞发生变化。科学家还不是很清楚一个细胞在病变时与健康细胞的差别,或者当它们从一个环境移到另一个环境中产生的变化。 /p p   来自华盛顿大学Akos Vertes教授希望能从另外一个方面来进行活细胞分析,在他的一项关于活叶样品中初级和次级代谢产物分布的研究中,研究人员发现叶片中积累基质很厚,常导致光谱末端低分子量部分模糊,而且基质辅助激光解析电离(MALDI)质谱分析需要在真空中进行,但活体样本在真空中无法存活。 /p p   实际上,MALDI质谱分析的原理是将分析物分散在基质分子中并形成晶体,当用激光照射晶体时,由于基质分子经辐射所吸收的能量,导致能量蓄积并迅速产热,从而使基质晶体升华,致使基质和分析物膨胀并进入气相。而生物样品也可以直接吸收能量的,比如2.94mm波长的光能激活水中氢氧键。 /p p   因此Vertes等人想到复合两种技术来解决这一问题。首先他们利用大气压红外线(an atmospheric pressure infrared,APIR)MALDI激光直接激活组织中的水分,使样品气化,就像是组织表面发生了细胞大小的核爆炸,从而获得了离子化微粒,进入质谱中进行分析。但是并不是所有的气化微粒都带电,大部分其实是不带电的,会被APIR MALDI遗漏。 /p p   为了捕捉这些中性粒子,Vertes等人采用了第二种方法:LAESI (laser ablation electrospray ionization,激光烧蚀电喷雾电离),这种方法能捕捉大量带电微滴的微粒,然后重新电离化。通过对整个样品进行处理,复合这两种方法,就能覆盖更多的分子,分析质量更高。 /p p   与一般质谱成像过程不同,Verte的方法还在成像中增加了高度,从而实现了3D代谢物成像。这项技术的分辨率是直径10mm,高度30mm,这与生物天然的立体像素相吻合,这样科学家们就可以获得天然构像。 /p p    strong Ⅳ. 3D成像——二次离子质谱技术 /strong /p p   质谱成像技术能将基质辅助激光解吸电离质谱的离子扫描与图像重建技术结合,直接分析生物组织切片,产生任意质荷比(m/z)化合物的二维或三维分布图。其中三维成像图是由获得的质谱数据,通过质谱数据分析处理软件自动标峰,并生成该切片的全部峰值列表文件,然后成像软件读取峰值列表文件,给出每个质荷比在全部质谱图中的命中次数,再根据峰值列表文件对应的点阵坐标绘出该峰的分布图。 /p p   但是一般的质谱成像技术不能对一些携带大分子碎片的化学成分进行成像,来自宾夕法尼亚州州立大学的Nicholas Winograd教授改进了一种称为二次离子质谱(SIMS,secondary ion mass spectrometry)的方法,可以对样品进行完整扫描,三维成像。 /p p   SIMS早在用于生物学研究之前就已经应用广泛了,比如分析集成电路(integrated circuits)中的化学成分,这种质谱技术是表面分析的有利工具,能检测出微小区域内的微量成分,具有能进行杂质深度剖析和各种元素在微区范围内同位素丰度比的测量能力。 /p p   这种技术具有几个优点:速度快(-10,000 spectra per second),亚细胞构造分辨率(-100 nm),以及不需要基质。但是另外一方面,不同于MALDI方法,SIMS方面不是一种“软”技术,这种方法只能对小分子成像,因此常常需要进行粉碎。 /p p   Winograd教授改进了这一方法,他利用了一种新型SIMS光束(carbon-60 磁性球),这种新光束比传统的SIMS光束对物体的化学损伤更小。C60同时撞击样品表面,类似于“一阵爆炸”,这样重复的轰击使得研究人员能深入样品,进行三维分子成像,Winograd教授称这个过程是“分子深度成像”(molecular depth profiling)。 /p p   C60的能量与其它的离子束相当,却不到达样品表面以下,这样样品可以连续地被逐层剥离,研究人员就可以得到纵面图形,最终获得三维的分子影像。Winograd教授等人用含有肽的糖溶液将硅的薄片包裹起来并进行SIMS实验,随着薄膜逐渐被C60剥蚀,可以获得糖和肽的稳态信号。最终,薄膜完全剥离后就可以获得硅的信号。如果用其它的射线或原子离子代替C60 ,粒子束会快速穿过肽膜而无法提供有关生物分子的信息。因此这种方法具有良好的空间分辨率,能够获得巨噬细胞和星型细胞的细胞特征和分析物的分布情况。 /p p   这里还要说到一点,SIMS和上一技术(APIR MALDI/LAESI技术)都可以对三维成像,但两者也有差别,SIMS方法中,采用高能离子轰击样品,逐出分析物离子(二级离子),离子再进入质量分析器。MALDI方法则用激光辐射样品使之离子化,另外SIMS探针可以探测到100nm的深度,能提供纳米级的分辨率,而MALDI可以探测更深,但空间分辨率较低。 /p p   strong  Ⅴ. 高灵敏度 高分辨率——纳米结构启动质谱技术 /strong /p p   质谱在检测生物分子方面有很大潜力,但现有方法仍存在一些缺陷,灵敏度不够高和需要基质分子促使分析对象发生离子化就是其中之二。比如说,需要溶解或者固定在基质上的方法检测代谢物,较易错判,因为这些代谢物与那些基质常常看上去都一样。另外基于固定物基质的系统也不允许研究人员精确的判断出样品中某一分子到底来自于哪儿。 /p p   来自斯克利普斯研究院的Gary Siuzdak博士发明了一种称为纳米结构启动质谱(nanostructure-initiator mass spectrometry,NIMS)的新技术,这种技术能以极高的灵敏度分析非常小的区域,从而允许对肽阵列、血液、尿和单个细胞进行分析,而且还能用于组织成像。 /p p   NIMS利用了一种特制的表面,这种多孔硅表面上聚集了一种含氟聚合物,这些分子在受到激光或离子束照射时会猛烈爆发,这种爆发释放出离子化的分析物分子,它们被吸收到表面上,使其能够被检测到。这种方法利用激光或离子束来从纳米尺度的小囊中气化材料,从而克服了一般质谱方法缺少所需的灵敏度和需要基质分子促使分析对象发生离子化的缺陷。 /p p   通过这种方法可以分析很多类型的小分子,比如脂质,糖类,以及类固醇,虽然每一种分析材料需要的含氟聚合物有少许差别,但是这是一种一步法的方法,比MALDI简单多了——后者需要固定组织,并添加基质。 /p p   由于含氟聚合物不能很好的离子化,因此会发生轻微的光谱干扰,而且由于离子化过程是“软性”的——就像MALDI,所以NIMS产生的生物分子是整块离子化,而不是片段离子化。不过这种技术对于完整蛋白的检测灵敏度没有MALDI高。 /p p & nbsp /p p & nbsp /p
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    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。
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    使用超高效聚合物色谱(APC)系统对低分子量聚合物进行快速高分辨率分析 Mia Summers和Michael O&rsquo Leary 沃特世公司(美国马萨诸塞州米尔福德) 应用优势 ■ 既能对聚合物进行快速表征又不会降低性能水平 ■ 与常规GPC分析相比,可提高对低分子量低聚物的分辨率 ■ 与常规GPC分析相比,可提高校准水平并由此对低分子量低聚物进行更准确的测定 ■ 可对聚合物进行快速监测,从而能提早发现产品开发过程中出现的变化 沃特世提供的解决方案 ACQUITY® 超高效聚合物色谱(APC&trade )系统 ACQUITY APC XT色谱柱 沃特世聚合物标准品 带有GPC选项的Empower® 3色谱数据软件关键词 聚合物、SEC、GPC、APC、聚合物表征、低分子量聚合物、低聚物、环氧树脂 引言 凝胶渗透色谱(GPC)是一种广泛认可并行之有效的聚合物表征方法。然而,尽管使用此技术可获得大量信息,但这类分析本身仍存在缺陷。色谱柱通常填充苯乙烯-二乙烯基苯,同时需要进行适当老化并应在低背压下运行以确保其长期稳定。填充颗粒通常较大(&ge 5 &mu m),分辨率一般会因此而受影响。填充较小颗粒(行校正。综合使用这些技术能够更稳定、更精确地测定低分子量聚合物样品的分子量参数。提早识别某种聚合物所出现的甚至比较细微的改变都能明显加快化学和生物材料应用中聚合物的开发速度。 实验 Alliance® GPC系统条件 检测器: 2414 RI (示差折光检测器) RI流通池: 35 ℃ 流动相: THF 流速: 1mL/min 色谱柱: Styragel 4e,2和0.5,7.8 x 300 mm(3根串联) 柱温: 35 ℃ 样品稀释剂: THF 进样量: 20 &mu L ACQUITY APC系统条件 检测器: ACQUITY RI(示差折光检测器)RI流通池: 35 ℃ 流动相: THF 流速: 1 mL/min 色谱柱: ACQUITY APC XT 200 Å 柱和两根45 Å 柱,4.6 x 150 mm(3根柱串联) 柱温: 35 ℃ 样品稀释剂: THF 进样量: 20 &mu L 数据管理 Empower 3色谱数据软件 样品 1 mg/mL的沃特世聚苯乙烯标准品(100K、10K和1K)环氧树脂(2 mg/mL) 结果与讨论 为了使用SEC对聚合物进行适当表征,重要的是要使用适当的标准品生成一条校准曲线以确定当前所用色谱柱的分离范围。使用常规GPC分析标准品和样品相当耗时,运行时间可长达1小时(或更长)。由于样品所产生的数据将与经校准的标准品进行比较以确定分子量,因此标准品分析结果的准确度对获得关于聚合物样品的准确结果而言具有至关重要的作用。除了GPC本身的运行时间较长之外,常规GPC系统的额外柱体积较大也会导致峰展宽,从而降低分辨率并由此降低校准数据点的准确度。与常规GPC系统相比,ACQUITY APC系统的扩散度更低,因此产生的峰展宽就更少,并且窄分布标准品的色谱峰也明显更清晰,如图1所示。此外,低扩散性APC系统与支持更高流速和背压的稳定的亚3 &mu m APC色谱柱柱技术相结合也能提高对1K聚苯乙烯标准品的分辨率,并使分析时间缩短至原来的1/5。 图1. 比较在常规GPC系统和ACQUITY APC系统中分析聚苯乙烯标准品(Mp:100K、10K和1K)的运行时间和分辨率 使用APC系统所提高的分辨率为确定1K聚苯乙烯标准品分子量增添了更多可识别的色谱峰。如图2所示,通过使用标准品供应商提供的数值或根据外部方法得出的标准品测定值而确定的分子量信息,更多的数据点由此可被添加到校准曲线上,从而为根据这条曲线所计算出的样品结果增加了可信度。 图2. 使用ACQUITY APC系统时,因对1K低分子量标准品的分辨率提高而在校准曲线上得出关于聚苯乙烯标准品(100K、10K和1K)的更多数据点 一般说来,需要运行一系列标准品以得出用来生成校准曲线的数据点。使用常规GPC时,平衡、配制并分析每种标准品可能需要数小时至数天的时间。因此,通常不进行校准并根据原有校准曲线确定分析结果。ACQUITY APC系统因其系统滞留体积低而使平衡速度明显加快,并且因在更高流速下使用更小的颗粒而使运行时间明显缩短。运行时间的缩短使得平衡和校准操作可在一小时内轻松完成。最后,得益于分辨率的提高,可能只需要配制并进样检测更少的标准品,就能获得一条可用来进行校准的稳定曲线。分析样品时,校准操作的稳定性提高使得对低分子量低聚物的分子量测定具有更高的可信度。 图3显示出一份环氧树脂样品相对于用聚苯乙烯标准品校准的分析结果。该结果表明使用三根ACQUITY APC XT 4.6 x 150 mm串联柱可在不到5分钟的运行时间内分辨出不同低聚物。 图3. 使用配有ACQUITY RI检测器的三根ACQUITY APC XT 4.6 x 150 mm串联柱对溶于四氢呋喃的一份环氧树脂样品进行分析。低分子量低聚物(显示为峰尖分子量)可在不到5分钟的时间内被分辨开来。 APC可缩短运行时间的特点有助于在工艺开发过程中进行反应监测。分辨率提高能够促进对合成应用或降解研究中可能出现的聚合物改变进行更快速的鉴别。通过监测各种分子量而提早发现工艺改变有助于更好地了解聚合物及其预期属性,从而可促进新型聚合物的开发并加快产品上市进程。 结论 由于超高效聚合物色谱系统的扩散度更低并能承受更高的背压以允许使用更小的杂化颗粒,因此该系统明显优于常规GPC系统。通过与最新的色谱柱技术相结合,APC系统与常规GPC相比也提高了对低分子量低聚物的分辨率。APC在性能方面的优点包括校准结果更可靠,这对生成用于聚合物表征的准确测定值而言是必不可少的。低分子量聚合物检测速度和分辨率的同时提高可在开发过程中实现对聚合物的快速且可靠的表征,从而促进对新型聚合物进行密切的上市跟踪。
  • 蛋白分子质谱诊断先行者许洋:蛋白质谱目前有三种临床应用
    p   用于生物样品分析的蛋白指纹法,该专利技术被国际顶级科学杂志《科学》以及医学界权威杂志《柳叶刀》评为世界蛋白指纹图谱和蛋白质芯片排名第一的技术。针对这项技术的一些问题,火石创造对许洋博士进行了深度的专访。 /p p style=" text-align: center " img width=" 300" height=" 385" title=" 001.png" style=" width: 300px height: 385px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/ebf3be8e-c0c2-49d6-9891-a76d207d183f.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong   许洋博士 /strong /p p   许洋博士一直致力于蛋白质组学研究开发,怀揣近五十项蛋白分子质谱诊断技术的自主发明专利。2009年他创办了湖州赛尔迪生物医药科技有限公司,凭借专利产品蛋白指纹图谱仪成为行业领头羊,也成为此类器械行业标准的起草者。 /p p strong   火石:请问您为什么做蛋白质谱? /strong /p p   许洋博士:我研究蛋白质谱是偶然也是必然。在美国纽约著名的Sloan-Kettering研究所单克隆抗体实验室早期研究治疗白血病时,我们制造了全世界第一枚人源化单克隆抗体(抗CD33人源化单抗)。后来我又和顶尖美国公司合作第一个将人源化单克隆抗体做成了靶向药。有了扎实的基础,必然能在更窄的蛋白质谱领域做的更好。 /p p   strong  火石:蛋白质谱当前的临床应用情况如何? /strong /p p   许洋博士:只有拿到医疗器械注册证才算进入临床,蛋白质谱目前只有三种临床应用:对肿瘤的筛查 对早期肾脏疾病的分析 在细菌上的鉴定应用。蛋白质谱在国内仍处于非常早期的阶段,且具有垄断性,极少人能做且在做。 /p p strong   火石:作为国家“千人计划”医疗器械特聘专家,您认为蛋白指纹图谱仪在医疗器械中的角色是什么? /strong /p p   许洋博士:蛋白指纹图谱仪分析的大数据可以生动地比喻为人体疾病的健康地图。 /p p   蛋白指纹究竟是什么?把质谱仪的显示屏中的每一个蛋白质都用一个分子量来表达,这些分子量组合起来就叫蛋白指纹。就像每个人的指纹都是不同的,每种疾病的特定蛋白质表达物也不同,称之为指纹图谱。蛋白指纹图谱技术是由蛋白质芯片及分析仪器——表面加强激光解析电离飞行时间质谱仪两部分组成,可以将病人血清中蛋白质成分的变化记录下来,绘制成蛋白指纹质谱图,并显示样品中各种蛋白的分子量、含量等信息。将这张图谱与正常人、某种疾病病人的谱图或基因库中的谱图进行对照,就能最终发现和捕获新的特异性相关蛋白及其特征。这种方法具有微量、精确、简易、快速的特点,适应于基础和临床等各个领域。 /p p   之所以将蛋白指纹图谱仪分析的大数据比喻为人体疾病的健康地图(MAP),是因为既然β2—微球蛋白是11731、人绒毛膜促性腺激素是37580、转甲状腺素蛋白是13761(数字对于计算机的应用更好管理),而每个蛋白质在质谱仪分析中都是数字,它本身就是大数据。任何物质在质谱底下都是数字,综合起来就是大数据。我把大数据串联起来,就能将分子在身体的MAP做出来。譬如一位吸烟的男士来体检,能发现他吸了烟数年之后肺部出现影像学病理性位点,结合质谱仪分析发现相关的疾病标志物,我们能够模拟出肺部疾病的健康地图,即通过质谱仪检测的健康大数据,可以模拟出该患者肺部出现了数个小红点,点击每个红点后都会解释原因,如显示铅、铬等数据是否超标,以及告诉你相应的对策。这样的技术开启了全智能健康4.0时代。 /p p   Tips:β2—微球蛋白(β2—MG)被认为是诊断早期肾功能损伤的敏感指标,尤其对于糖尿病肾病、高血压肾病、红斑狼疮肾炎的早期诊断具有重要参考价值,因此β2—微球蛋白的测定在临床上是有多种价值的。 /p p    strong 火石:您和您的团队在蛋白质组学研究的技术或者方法上有什么突破吗? /strong /p p   许洋博士:蛋白质作为标志物对肿瘤的诊断,确实没有太大的进展。 /p p   一直以来蛋白质组学研究面临的重大瓶颈是蛋白质分离问题:人体内有十万种蛋白质与衍生物,多数可能与疾病有关联,但这十万种蛋白质与衍生物只有分开后,质谱才能分析清楚。此前蛋白质组学技术中最流行、最通用的蛋白质分离方法是双向电泳,基本上能分离近二千种血浆蛋白质,远远不及十万种,所以成为了瓶颈。 /p p   2006年我提出了一个设想:和蛋白有关的抗体至少有一万多种,那为什么不用抗体来分离蛋白质?这件事一直有人在做,但之前都没有人想到用抗体组把一千个蛋白质一次性快速、实时地分离出来。之后就诞生了免疫质谱分析方法(专利号ZL 200610140652.0),可以在一个抗体组基质上同时捕获多个生物标志,并对捕获的变异的或修饰的生物标志进行质谱精确分析,还可以同时检测多个生物标志群。用免疫组质谱技术能测定抗原变异片段的分子量。另外,还可以将多种疾病特异性抗原的抗体同时标在一个基质点上。 /p p   Tips:免疫质谱分析方法:质谱与抗体分离技术联合应用即为免疫组质谱(Immunomic mass spectrometry,IMS)。免疫组质谱检测为一组多种(类)抗体与质谱联合来精确地鉴别变异或修饰生物标志群的方法。在一个抗体组基质上同时捕获多个生物标志,并对捕获的变异的或修饰的生物标志进行质谱精确分析。可以同时检测多个生物标志群(biomarkers)。 /p p   双向电泳(Two-dimensional electrophoresis):是一种等电聚焦电泳与SDS-PAGE相结合,分辨率更高的蛋白质电泳检测技术。目前是快速成长的蛋白质组学技术中最流行最通用的蛋白质分离方法。目前2D-PAGE能够在同一块凝胶上同步检测和定量数千个蛋白质。 /p p   从整个2015年的政策看,医疗器械行业是受到国家大力扶持的,行业地位与重要性大幅提升,法规向国际化看齐,行业监管不断趋严,医疗器械正成为与药物齐头并进的新兴产业。 /p p    strong 火石:是什么驱动着行业的高增长? /strong /p p   许洋博士:一是需求,老龄化加剧,家庭支付能力增强,导致医疗需求高增长 二是政府加大医疗卫生投入,《医疗器械科技产业“十二五”专项规划》表示,“十二五”期间将扶植形成8~10家产值超过50亿元的大型医疗器械产业集团 三是为配合新医改完善基层医疗建设的目标 四是国内生物技术研发应用进入突破期。 /p p    strong 火石:您认为接下来医疗器械未来发展的特点和前景会是怎么样的? /strong /p p   许洋博士:未来5年,医疗器械和制药占比将会达到1:1。近十年,我国医疗器械市场规模快速增长,国内医疗器械工业总产值从2003年的189亿人民币上升到2013年的1889亿,2013年同比增长21%,增长速度远快于药品。预计在未来5年左右,我国医疗器械行业仍然将保持高速增长。医疗器械行业涉及到医药、机械、电子、塑料等多个行业,中高端医疗器械更是多学科交叉、知识密集、资金密集的高技术产业,研发成本高,决定了只有大型厂商才能在大中型医疗器械方面有所作为。此外,器械“国产化”也会成为必然趋势。 /p p    strong 火石:赛尔迪当前开展的业务、研发的产品有哪些?公司部署战略是怎么样的? /strong /p p   许洋博士:我们现在正在做一张人类的大健康MAP。通过精准医疗计划,基于环境健康大数据,通过蛋白指纹图谱仪完成健康管理。现在的疾病市场最关注的问题分别是:检测0~6岁儿童智力、优生优育(为什么生不出聪明宝宝)、高达5千万的肿瘤人群以及3.5亿的高血压、糖尿病人群。 /p p   其中糖尿病肾病是糖尿病最常见且严重的并发症之一,是糖尿病所致的肾小球微血管病变而引起的蛋白排泄和滤过异常那个渐进性肾功能损害。而微量白蛋白尿即早期糖尿病肾病是可逆的,这不同于大量白蛋白尿即临床糖尿病肾病,因此积极防治早期糖尿病肾病就显得尤为重要。去年底,赛尔迪公司与中国医学科学院北京协和医院签署协议,承担国家对糖尿病肾病体内铅、镉毒素的临床大样本检测。全新升级的蛋白指纹图谱仪,是目前唯一获国家药监局批准、能检测含微量白蛋白、β2—微球蛋白以及泛素3项指标的医疗器械。这对糖尿病肾病的早发现、早治疗具有重大意义。 /p p   赛尔迪接下来将按照个体化精准检测所附带的信息,由这些信息与大数据库交流,提出符合个体化治疗的方案,向个体化精准医学管理方式转变。 /p p   随着大数据时代的来临,“互联网+”概念的提出让医疗健康事业呈现出了新的发展势态和特征。医学知识体系正被大数据、精准医疗所重构,信息化进程提高了知识传递速度与医疗协同效率。 /p p strong   火石:蛋白质组学技术如何助推精准医疗? /strong /p p   许洋博士:常识知道铅、镉会引起糖尿病性肾病。但铅、镉指标不是医院常规检测的项目。如果采取个体化精准治疗,每年常规检查一次体内铅与镉的指标,发现异常就能进行针对性的从尿液排泄的治疗。已经得了肾病正在透析的病人,检测铅与镉指标后进行针对性排泄也会增强治疗效果。利用蛋白指纹图谱仪能够发现早期的肿瘤和心血管标志物,这就会对疾病的治疗带来极大的希望。随着质谱技术在精准医疗的应用,越来越多的个体化标志物将会被发现,人体的蛋白指纹图谱测定将会成为医院的常规工作。 /p p   精准医疗,即考虑每一个体健康的差异,制定个性化的预防和治疗方案。正确的选中一个工具,解决关键问题,这就是精准医疗。基于基因组测序技术、生物医学工具以及大数据工具逐步成熟和完善,精准医疗能够为个体基因特征、环境以及生活习惯进行疾病干预及治疗,但如何尽快与大数据结合才是发展重点。日前我与北京协和医院合作,创立了中国特色的首个百万人疾病与环境毒素数据库与IMS(爱睦世)特检中心:HZIMS2008,首次在复杂疾病系统中构建了基于环境毒素大数据的移动网络数据库的质量控制体系,使我国重大疾病,如高血压、糖尿病、肿瘤的大数据病因学研究处于世界领先。 /p p /p
  • 非变性质谱在生物制药完整蛋白分析中的应用
    p   何为非变性质谱?就是选用温和的溶液体系及质谱条件,使蛋白保持在非变性状态下被分析。听到这,有些小伙伴可能会一头雾水:师兄师姐教我处理蛋白质样品的时候,第一步就是要变性啊,怎么现在又不要变性了? /p p   在通常的蛋白质相关分析中,为了破坏蛋白质的三维立体空间结构,便于酶解等操作,会通过加热或是加入高浓度的变性试剂(如尿素、盐酸胍等),使蛋白质变性 另外,对于常用的分离手段——反相色谱来讲,其流动相的酸性pH条件与高有机相同样也会使蛋白质变性。当需要对蛋白质中的非共价结合进行研究时,为了避免非共价结合被强烈的变性条件所破坏,则需在非变性的液相-色谱条件下(通常为50mM醋酸铵,pH=7的中性体系)进行研究 另外,对于组成较为复杂的蛋白样品,在非变性条件下分析时,由于体系中质子数减少,所以蛋白电荷态数目也会相应减少,电荷态之间的相互重叠度也会下降,进而减少复杂组分之间的相互影响,从而能够得到复杂蛋白样品中每个组分的分子量信息(图1)。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 图1_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/56171fe8-be7c-4cc8-a672-814a9fe87e30.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center"   strong 图1 /strong 同一样品分别于变性及非变性条件下进行分子量测定的原始谱图 /p p   目前, strong 非变性质谱技术主要应用在两个方面 /strong :一是 strong 生物制药领域 /strong ,通过打开单克隆抗体链间二硫键后在Cys位点上偶联小分子药物(Cys-ADC)的完整分子量分析,此类药物的链间仅靠非共价力结合,故变性条件下各条链会分离,无法测得其完整状态的分子量 另一应用方向为 strong 研究蛋白质多聚体 /strong ,非变性条件下不仅可以保持各个亚基间的非共价相互作用,同时由于中性条件更接近生理状态,得到的结果更具意义。 /p p   现在,非变性质谱与氢氘交换、X-ray衍射、核磁共振、冷冻电镜和cross-linking等技术联合使用、互为补充,已经越来越多的被应用在结构生物学、生物医药等领域的研究中。本期文章将会重点介绍非变性质谱在治疗性生物医药制品完整分子量测定中的研究,下期文章将会侧重介绍非变性质谱用于蛋白复合物的研究进展。 /p p span style=" COLOR: #002060" strong Orbitrap超高分辨质谱:非变性质谱研究的理想平台 /strong /span /p p   古人云:工欲善其事,必先利其器。要想研究做得好,趁手工具不可少!针对于非变性质谱研究中的需求,我们在Orbitrap质谱平台上对相关参数进行了优化,包括离子源区脱溶剂能量、质量范围的扩展以及高质荷比离子传输效率的优化等,使Orbitrap在固有的高分辨率、高质量精度及高灵敏度基础上,在非变性质谱领域也能有出色表现。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 图2_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/caeec8f3-896f-4e02-a44a-84aae9ecd287.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center"    strong 图2 /strong Orbitrap质谱平台用于非变性质谱分析 /p p   上文中提到,在生物制药领域中,会通过分子工程设计,在单克隆抗体的特定氨基酸上通过化学反应,偶联上小分子治疗药物,通过单克隆抗体的靶向识别功能将小分子药物精确带至病变细胞处并释放,达到精确给药、减少毒副作用的目的,这类药物被称作抗体药物偶联物(Antibody Drug Conjugates,ADCs)。在这类药物中,通过将单抗链间二硫键打开从而在Cys位点上偶联药物的Cys-ADC,由于其链间仅靠非共价力结合,故需在非变性质谱条件下才能对其完整分子量进行测定(图3)。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 图3_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/270ff8dd-d5c1-442b-baf1-f287fcb557b9.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center"   strong  图3 /strong Cys-ADC结构示意图 /p p style=" TEXT-ALIGN: center"   图4展示了使用非变性质谱平台对Cys-ADC进行完整分子量测量的结果。由图中不难发现,使用体积排阻色谱(SEC),可以将单克隆抗体与其他杂质分离开,而Orbitrap质谱平台能够得到基线分离、信噪比高的原始谱图。经数据处理软件解卷积处理后,可见偶联了0/2/4/6/8个小分子药物的簇峰分布,符合Cys-ADC的典型分布特征 解卷积后计算所得该ADC的药物/抗体比值(Drug to Antibody Ratio, DAR),与之前报道过的DAR值相符。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 图4_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/b494de8a-6ac5-42cf-ad12-d84637e32bef.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center"    strong 图4 /strong 使用非变性质谱平台对Cys-ADC进行完整分子量测量。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center"   (上),原始色谱/质谱图 (下),解卷积后谱图。 /p p   作为对照,在变性条件下也对同一个样品进行了分子量测定(图5),发现链间的非共价结合在强烈的变性条件下均被破坏,只能观察到部分ADC的分子量信息。该实验进一步说明了在非变性条件下对Cys-ADC进行分子量测定的必要性。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 图5_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/46b85220-b769-47dc-b534-f92c93b56cff.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center"    strong 图5 /strong 变性质谱条件下对Cys-ADC进行分子量测量。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center"   (上),原始色谱/质谱图 (下),解卷积后谱图。 /p p   对于常见的另外一种ADC——Lys-linked ADC,虽然其小分子药物与单克隆抗体是通过共价键相结合,但偶联上小分子药物后,ADC的复杂度大大增加,此时若在非变性条件下进行分子量测定,可以减少信号之间的干扰,得到更加准确的测量结果(图6)。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 图6_20170406090915_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/7c9e60f0-f01a-45eb-85eb-f9dceece9c46.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center"   ▲非变性条件可减少复杂组分间信号重叠 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img title=" 非变性2_20170406090518_副本.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/e634be51-bf68-49f2-b7be-e205227a7242.jpg" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center"   ▲非变性条件下Lys-ADC完整分子量测量结果 /p p style=" TEXT-ALIGN: center"    strong 图6 /strong 使用非变性质谱平台对Lys-ADC进行完整分子量测量。 /p p    strong 小结 /strong /p p   本期我们对非变性质谱技术的原理、适用范围进行了介绍,并以Cys-ADC与Lys-ADC样品的完整分子量测量为例展示了该方法的应用,不知道小伙伴们有没有对非变性质谱技术有个初步的了解呢?下期我们将会介绍该技术在蛋白复合物研究中的应用,各位看官走过路过不要错过,我们下期见! /p p   参考文献 /p p   [1] Dabaene et al., Anal Chem. 2014, Nov 4 86 (21):10674-83. /p p & nbsp /p
  • 电荷检测质谱是什么?为何如此引得质谱巨头关注?
    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。
  • 生命科学|当“核酸”遇上“质谱”——多重分子诊断技术的下一站
    引言新冠病毒肺炎疫情的爆发,推动了国内分子诊断技术的高速发展,同时也使得“核酸”成为大家耳熟能详的词汇。当前的核酸分析技术,主要是基于荧光定量PCR(qPCR)的原理,虽然具有灵敏、准确、便捷的优势,但却通常只能对少于5个的靶标进行分析。不过这样相对有限的检测靶标数目,虽然在新冠检测等特定应用场景已经足够有效(即判断是否感染新冠),却难以应对一些复杂疾病的检测,如肿瘤、出生遗传缺陷、精-准用药的检测等。因为这些疾病通常都涉及到更多的基因变异情况,需要有具备更广泛的检测能力的技术。而核酸质谱技术,就是一个非常好的进行多重核酸分析的分子诊断平台。核酸质谱原理说到质谱的技术,领域内的人应该并不是完全陌生。顾名思义,质谱就是对“质量”进行精-确检测的精密设备,也是临床诊断领域快速发展的未来平台之一。质谱可以用来检测蛋白质和代谢物,也可以用来检测核酸。生命的遗传物质DNA分子是由4种碱基——ATCG所构成的,每种碱基的分子质量不同。核酸质谱犹如一把高精度的天平,可区分单个碱基的质量差异(GATC)(图1)。当核酸发生变异的时候,不论是碱基的替换还是修饰,都会改变DNA的分子质量,核酸质谱通过对这种质量变化的精确分析,就能够对其进行精-准的识别。通过这种方式,核酸质谱既可以检测基因的多态性和基因的突变,也可以检测核酸的化学修饰,还能够对拷贝数变异和修饰水平等进行定量的分析。图1 DNA分子碱基组成核酸质谱的优势相比传统的qPCR等分子诊断手段,核酸质谱拥有多重、准确、高通量的优势。这是由核酸质谱的检测原理和技术路线所决定的。首先,核酸质谱直接依据分子量的差异来进行检测,只要待测靶标扩增后的分子量不同,就可以相互区别开来,不会像传统的qPCR一样受到荧光通道数的限制。因此,50重乃至更多靶标的分析,
  • 北京肿瘤医院大型生物质谱平台建设完成,进入试运行
    北京肿瘤医院中心实验室新引进两套大型质谱:基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF/TOF)和液相色谱四极杆飞行时间质谱仪(micrOTOFQ II LC/MS QTOF),已于3月11日结束培训,目前进入试运行阶段。  MALDI-TOF/TOF (Bruker 公司)质谱平台是新一代标准化飞行时间质谱仪,具有smartbeam,配有MALDI离子源、线性和反射操作模式、源后裂解(PSD)串联质谱和高能量碰撞诱导解离(CID)。主要用途:1)结合磁珠即液体芯片用于从复杂体液发现潜在的生物标志物 2)蛋白质样品分子量测定 3) 肽质量指纹图谱(Peptide Mass Fingerprinting,PMF)分析 4)蛋白质的鉴定。 micrOTOFQ II (Bruker 公司) 属于四级杆-飞行时间串联质谱(Q-TOF MS)类质谱。其主要组成部分包括电喷雾离子漏斗源、四级杆、TOF质量分析器、注射泵和数据采集与处理部分。该质谱与液相色谱联用自动进样,适合于多肽的分离、检测与测序,可应用在大规模药物开发、蛋白质组学等新兴技术领域。主要用途:1)分子量的测定 2)精确质量测定及元素组成分析 3)肽质量指纹谱 4)蛋白质的鉴定。目前,该仪器已检测了近40例一维和二维胶内蛋白样品(包括考染和银染胶),同份样品在军事医学科学院和北京大学医学部分析测试中心进行测定,结果一致。
  • 核酸质谱之漫话一: 什么是核酸质谱
    导读核酸质谱,顾名思义是一种能检测核酸的质谱,它是基于MALDI-TOF MS质谱发展起来的一种继PCR(核酸扩增技术)和NGS(高通量测试)之后的又一个分子诊断新平台。那么,核酸质谱在医疗领域它有哪些优势和应用呢,接下来一起了解下… 核酸质谱技术近年来核酸质谱已成为PCR和NGS之后的又一个分子诊断新平台。荧光定量PCR检测速度快,但通量有限,无法方便快捷地满足对于多基因数十个至数百个位点的检测需求;而高通量测序虽然通量极高,但其检测成本高、项目检测周期长、检测的数据也需专业的分析解读,技术门槛较高;而核酸质谱稳定准确的检测结果和较低的检测成本满足了对中等通量位点SNP及基因突变等定性和定量检测的需求,同时可以进行方便快捷的DNA甲基化及拷贝数变异(CNV)检测,更凸显其在基因检测领域的强大竞争力,从而成为生命科学特别是临床诊断领域快速发展的主力平台之一。生命遗传物质DNA分子由4种碱基——ATCG所构成的,而每种碱基的分子质量不同。核酸质谱这台高精度的“天平”,可区分单个碱基的质量差异(GATC)。当核酸发生变异的时候,不论是碱基替换还是修饰,都会改变DNA的分子质量。核酸质谱通过对这种质量变化的精确分析,可对其精准识别。核酸质谱既可以检测基因的多态性和基因的突变,也可以检测核酸的化学修饰,还能够对拷贝数变异和修饰水平等进行定量的分析。核酸质谱主要通过多重PCR+高通量芯片+飞行时间质谱来实现核酸检测。目前核酸分析所使用的质谱电离技术主要为基质辅助激光解析电离(MALDI),分子量检测范围可达到50万道尔顿,打破了以往质谱仅可进行小分子物质分析的限制,使得研究范围扩大到核酸、蛋白质等生物大分子,极大推进了基因组学和蛋白质组学的发展,给生物科学及医学领域带来了突破。核酸质谱可进行基因的单核苷酸多态性(SNP)、基因突变、DNA甲基化及拷贝数变异(CNV)分析,广泛应用于药物基因组学、肿瘤分析、肿瘤液态活检、病原体检测、遗传性疾病和甲基化研究等领域。迄今为止临床上还鲜有其他检测平台可以兼顾多种组学层次的检验分析。东西分析经过多年研发,继飞行时间质谱仪取得微生物鉴定医疗器械注册证书后,也同时在核酸质谱领域开发了多个应用并陆续开始生产转化,如多种食源性致病菌联检、军团菌检测、耐药基因位点检测、癌症早筛、冠状病毒检测和甲基化检测;并参与了多个相关国标和行业标准的制定工作。编者语从下期将陆续给大家带来东西分析开发的核酸质谱的多种应用介绍,如宫颈癌、甲状腺癌、多种食源性致病菌和呼吸道病毒联检等,敬请期待!
  • 美国质谱年会(ASMS 2009)质谱新产品扫描
    第57届ASMS质谱年会落下了帷幕,会议为期五天。各大质谱仪器公司都非常看重此次会议,并集中展示了各自近期推出的质谱产品、解决方案以及相关软件系统。下面将对此次展出的质谱产品做一些简要介绍,以飨读者。 排名不分先后   赛默飞世尔科技   赛默飞世尔科技在ASMS 2009上发布了两款新一代离子阱和轨道阱质谱仪:LTQ Velos 和 LTQ Orbitrap Velos。   LTQ Velos™ 采用最新双压阱设计和大气压离子源(API),使离子处理和检测相互独立。此项设计允许分析中使用最优压力, 减少扫描时间的同时提高分辨率。   LTQ Orbitrap Velos™ 将业界领先的 Orbitrap™ 质量分析仪, 新高能碰撞解离池,和双压阱技术完美结合,确保提供超高分辨率和精确质谱数据。      LTQ Velos   LTQ Velos – 离子阱技术的根本创新   LTQ Velos卓越的数据质量和灵敏度使它成为复杂分析物分析,如生物样品中低丰度蛋白质的确认和小分子代谢物结构鉴定的理想之选。   在蛋白组学应用方面,速度和灵敏度方面的提升为复杂多肽混合物的分析提供更大的覆盖范围,并提高了小量样本中蛋白质鉴定的可信度。LTQ Velos的多级碎裂技术提供更为可信的序列分析和翻译后修饰(PTM)鉴定。更高速的扫描速率能将循环时间减少50%之多,并将鉴定的蛋白和肽段数量翻倍。   在代谢组学应用方面,双压阱技术提高了离子碎裂效率,从而提供更快、更可信的结构鉴定。提高的速度和灵敏度与多级质谱能力充分结合,最大限度地提高通量的同时保持了鉴定和定量多个共洗脱化合物所需的卓越的数据质量。LTQ Velos可以升级为LTQ Orbitrap Velos,使实验室得以扩大其最初的投资,在保持灵敏度和分析速度的同时获得准确的质量和超高的分辨率的能力。   LTQ Orbitrap Velos – 基于Orbitrap技术   LTQ Orbitrap Velos是轨道阱质量分析仪的质量准确性和超高分辨率与LTQ Velos改善的灵敏度和分析速度的完美结合。      LTQ Orbitrap Velos   LTQ Orbitrap Velos的高质量精确度通过降低假阳性结果从而为复杂样品中的蛋白质鉴定增加了速度和可信度。其超高分辨率能够提供完整蛋白质的分子量测定和等质量物种的深入分析,从而提供确定性的分析结果。对蛋白质组学研究人员来说,这些功能增加了序列覆盖范围和可信度,从而识别更多的蛋白质。   LTQ Orbitrap Velos新的HCD碰撞池更加高效,提高了同位素标记肽段的定量分析功能,诸如需要应用串联质谱标记(TMT)的分析。电子转移解离 (ETD)为高度敏感的翻译后修饰(PTM)分析和从头测序生成互补性信息。   瓦里安公司   瓦里安公司在ASMS 2009上展示了其全线的质谱仪器,200-MS系列气相色谱-离子阱质谱联用仪,300-MS系列系列三级四极杆气相、液相质谱,500-MS离子阱质谱仪,920-MS 三重四极杆傅立叶变换质谱仪(TQ-FTMS)。 920-MS 三重四极杆傅立叶变换质谱仪(TQ-FTMS)      920-MS   瓦里安公司920-MS最新质谱产品,其离子源接口可以联用液相色谱或者气相色谱联用技术。920-MS以超高的分辨率(﹥1,000,000)和质量精确度(﹤0.5ppm)为蛋白组学、代谢组学、石油化学以及环境分析等领域的化学家们提供了更详细的信息。   最新的920-MS结合了Varian 320-MS三级四极杆质谱仪和Varian FT-ICR(Ion Cyclotron Resonance)检测器技术。超导磁体包括7、9.4、 12.0Tesla以及15.0 Tesla——目前商品化的最强磁场强度的磁体,它提供了最宽的样品动态范围。既可以选用传统磁体,也可以选用零损耗(Zero boil-off)设计的磁体。磁体和离子源的多样化选择便于用户根据自身需求如灵敏度、质量精确度、动态范围和应用领域等的考虑选择不同的配置。   920-MS三重四极杆质谱仪拥有完全独立于磁体中FT分析池的偏轴离子检测器,两种检测器使用户用一台仪器就可以获得更多的信息。除了利用FT检测器获得超高的分辨率和质量精确度外,用户还可以通过典型的三重四极杆质谱仪功能如母离子扫描、中性丢失扫描、多反应监测和定量分析获得其他数据。   500-MS LC/MS Ion Trap      500-MS LC/MS Ion Trap   500-MS离子阱质谱仪是在现有离子阱技术(第二代)基础上全新设计的第三代离子阱质谱仪,集中了诸如增强电荷容纳、离子三重共振扫描等专利技术,使离子阱的“低质量截止效应”和“空间电荷效应”和抗基质干扰能力差的弱点降到几乎可以忽略不计的程度,使得离子阱的定性和定量性能更加优异。500-MS离子阱质谱仪广泛应用于食品安全、药物开发、环境监测、生命科学研究和分析等领域。   300-MS Series Triple Quadrupole Mass Spectrometers   300-MS三重四极杆质谱主要用来提高常规实验室高通量的分析效率,它也可以通过单级四极杆质谱升级获得。一次进样可扫描或定量150多种化合物。样品引入和离子化的方法取决于常规GC/MS实验室遇到的样品类型,化学电离(CI)和电子轰击电离(EI)可用于高灵敏的检测和结构确认。    300-MS三重四极杆质谱   200-MS Series GC/MS Ion Traps   240-GC-MS/MS其专利的三重共振扫描技术,完全消除分子离子反应、谱图匹配等问题。可由单级MS升级为多级MSn(n=10)。   220- GC-MS/MS可由单级MS升级为多级MSn(n=10)。完全可以替代单级四极杆质谱仪的应用。   210-MS GC-MS是EI单级MS气相离子阱质谱仪,可以代替常规气相色谱多检测器系统,是实验室必备的常规分析仪器之一。   布鲁克.道尔顿   在ASMS 2009上,布鲁克推出了三款高性能质谱系统。   UltrafleXtremeTM是目前唯一采样速率达1,000Hz的MALDI-TOF/TOF质谱系统,结合最新的Smartbeam™ -II激光技术和4GHz数字转换器。在蛋白质组学研究中,质量分辨能力达40,000,质量精度达1ppm。该系统具有快速自清洁离子源,业界领先的成像软件系统,直径小到10 µ m的激光聚焦非常适合MALDI 成像。该设备的高度灵活性使LC-MALDI TOF/TOF广泛用在蛋白质组学、无标记蛋白质定量、MALDI成像、TOP-DOWN蛋白质组学技术、Edmass ™ 蛋白质测序技术、完整的蛋白质组分析和聚合物分析以及寡核苷酸的分析的方面。      MALDI-TOF/TOF质谱   AmaZonTM离子阱质谱扫描速度可达52,000 u/s,并保持分辨率在0.58u 当与UHPLC耦合时,可以进行零延迟极性转换。该系统具备专利的双离子通道技术,灵敏度提高了一个数量级。第二代的ETD和PTR以其优雅、简单的设计为蛋白质组学研究提供了很高的灵敏度。该离子阱质谱在全扫描的模式下,50-3000 m/z的质量范围内分辨能力达20,000,其速度完全可匹配LC。其出色的全扫描质谱速度和MS / MS分析的灵敏度,使其在毒理学、食品安全、兴奋剂检测以及法医领域的快速定量方面可替代三重四极杆质谱的MRM定量方法。      amaZonTM离子阱质谱   SolariXTM傅立叶变换质谱仪的灵敏度提高了10倍 其分辨率提高了8倍,在7 Tesla时大于1,000,000,在很宽的动态范围质量精度可达亚ppm级。其完整的工程学设计使得该仪器功能强大而且易于操作。该系统非常适合用在top-down蛋白质组学、石油组学、代谢组学、小分子药物和代谢物MALDI成像等方面。      solariXTM傅立叶变换质谱   安捷伦科技   安捷伦6540 Ultra-High-Definition (UHD) Q-TOF台式质谱系统 Agilent 6540 超高分辨率的精确质量四级杆-飞行时间质谱仪(Q-TOF)   安捷伦6540 Ultra-High-Definition (UHD) Q-TOF是一款性能优异的台式Q-TOF质谱系统,它可以提供高质量的数据和卓越的分析能力,使研究人员在鉴定低分子量化合物和生物分子方面充满了信心。创新的Ion Beam Compression (IBC)和Enhanced Mirror Technology (EMT)技术提高了该质谱的精确度和分辨率,并保持台式布局。   “对于Q-TOF观念认为‘越大越好’,Agilent的工程设计极大地提高了仪器的性能并保持了台式布局”,安捷伦全球资深LC/MS营销总监Ken Miller说,“我们的仪器已经达到了更高的准确度和分辨率,在灵敏度和动态范围方面保持着行业领先的地位。该系统可快速运行为UHPLC获取准确的MS和MS/MS数据而并不会引起分辨率的损失,而这个问题一直困扰着orbitraps。该质谱系统在蛋白质组学、代谢组学、食品和环境安全等定性分析领域具备很高的水平。”   安捷伦7700 系列ICP-MS Agilent 7700系列ICP-MS痕量元素分析仪   安捷伦在此次ASMS 2009上还介绍了新一代的7700系列ICP-MS痕量分析系统,7700系列在保证完整数据性方面性能优异,仪器操作简单,占地面积小。   “ICP-MS已变成了实验室的常规设备,向测量更多元素、测更低含量物质以及处理更复杂样品方面发展 伴随着高通量、易操作等特点,对于数据的质量也提出了新的要求。” 安捷伦副总裁兼质谱部总经理Chris Toney说,“我们的目标就是满足这些要求,我们已有的用户反馈对于测试结果非常满意。”   新型7700系列ICP-MS最明显的特点就是占地面积小,只相当73 厘米工作台空间。安捷伦的八级杆反应池技术(ORS)、特有的氦碰撞模式可以可靠有效地消除光谱干扰,在处理未知样品和复杂样品方面表现优异。7700系列配有新的第三代反应池(ORS3),进一步提高了氦碰撞效率。   安捷伦6430三重串联四级杆液质联用系统 Agilent 6430型三重串联四级杆液相色谱质谱   安捷伦新型6430三重串联液质联用系统是6410的升级版本,具有很高的灵敏度,快速地监测反应离子,快速地进行极性转换。6430三重串联液质联用系统非常适合于食品检测、水质分析、蛋白质生物标记等,而且价格方面很有竞争优势。   6430三重串联液质联用质谱系统拥有6460三重串联四级杆质谱的许多高性能特征,包括为提高离子传输效率和获得更好的灵敏度而附加的涡轮泵,这对于6410是可选择的配置,而对于6430是标准配置。新的质谱系统极性转换非常快,从正离子模式转换到负离子模式仅需30ms。在分析复杂体系方面具有极大的灵活性,可以获得更多的被分析物的离子,使分析灵敏度得到极大的提高。   沃特世科技      SYNAPT™ G2(QTOF)   Waters在ASMS 2009上推出了SYNAPT™ G2质谱系统。该系统具有突出的定性定量性能、超过40,000的分辨率、达20 spectra/s采集速率、精确质量到1ppm(RMS)、动态范围达5个数量级。与Waters ACQUITY® 超高效液相色谱(UPLC)联用可以最大限度地发挥其分析能力和速度 主要用在生物制药、代谢物鉴定、代谢组学、蛋白质组学、生物标志物的鉴定、食品和环境研究领域,SYNAPT™ G2操作直观,灵活性高。整体达到了一个全新的性能水平,Waters预计该系统将于2009年四季度上市。   “SYNAPT G2的发布是一个重要的事件,不仅是在质谱技术上的飞跃,同时对于世界范围的研究者试图从分子层面解决一些根本问题提供了新的机遇”,Waters公司质谱业务部副总裁Brian Smith说,“我们相信SYNAPT G2将会替代通用的QTOF和静电离子阱系统,成为高端质谱分析仪器的选择。”   岛津公司   岛津公司在ASMS 2009上推出了AXIMA Resonance™ MALDI质谱系统,主要用于结构分析和生物大分子测序。AXIMA Resonance在整个MS和MSn分析过程中提供高质量分辨率和准确度。该仪器具有卓越的MSn功能,独特的MALDI和QIT相结合可以使用数种不同的基质产生离子,数秒内切换正负离子化模式,在MSn实验中简单高分辨地选择前驱离子,并很好的控制碎片离子 具有极好的前驱离子选择性:从复杂混合物得到的离子或者相邻同位素可以很好的分离,分辨率大于1000(FWHM) 同时具有高灵敏度和高分辨率,样品消耗量低,灵活性高,与其他的仪器设备进行无缝对接。      AXIMA Resonance™   岛津同期展示的其他产品有:   Full Series of MALDI Mass Spectrometers (Assurance, Confidence, Performance, Resonance)   LCMS-IT-TOF Mass Spectrometer   LCMS-2020 Single-quad Mass Spectrometer   CHIP-1000 Chemical Printer   Prominence HPLC Front Ends (2D HPLC, nano LC, UFLC) for Mass Spectrometry   GCMS-QP2010 Plus   GPC-MALDI     从此次发布的质谱产品可以看出,QTOF 、TOF/TOF以及离子阱技术仍然是各公司开发的重点 在应用方面,高通量、高灵敏度、高分辨率以及以简化仪器操作都是各仪器公司所看重的。
  • 使用BiopharmaLynx软件分析蛋白完整分子量
    贾伟 沃特世科技(上海)有限公司实验中心 对蛋白药的分子量进行测定,可以在完整蛋白水平,对其进行宏观表征,以初步确定蛋白的表达是否正确。BiopharmaLynxTM软件中,专门设计了对蛋白整体分子量测定及表征的多种功能,它具有以下特点。 ■ 通过原始质谱数据,计算出蛋白分子量。 ■ 自动标注蛋白的各种不同修饰形态。 ■ 以直观方式,比较样品与标品间差异。 ■ 自动计算蛋白质的各种修饰形式间的峰强度比例。 ■ 界面友好、直观,操作简单。 通过原始质谱数据,计算分子质量,是蛋白分子量测定的基本功能。图1中左上为免疫球蛋白IgG的原始质谱数据,右下为软件分析后,得出的IgG分子质量信息。通过BiopharmaLynx软件的自动计算功能,复杂的质谱数据成为了直观的分子量形式。图1中,绿底色图为标准品蛋白的分子质量分布数据,蓝底色图为样品蛋白的分子质量分布图。在BiopharmaLynx给出的结果中,IgG的具有多个分子质量形式,这是由于其含有多种糖基化修饰的原因。 图1. BiopharmaLynx软件的完整蛋白质量分析界面。 图中的紫色线条直观地显示出了样品蛋白与标品的质量分布差异差异。观察紫色线条形态可以发现,样品IgG具有更多的大分子量糖基化修饰形式,而标品蛋白中的小分子量糖型修饰较多。当将鼠标指针放置于峰尖时,将自动出现此处蛋白名称、修饰种类、峰强度、色谱保留时间等信息。通过以上两种信息,可以简单、直观地找到两者的差异之处了。 BiopharmaLynx软件可根据用户设置,对蛋白的不同修饰情况,自动标注。除内置的90种修饰外,用户还可根据需要自行创建修饰方式。特别是,考虑到生物蛋白药的一些具体情况,BiopharmaLynx内置了一些蛋白表达药品常见的蛋白改变修饰,如蛋白C端的Lysine缺失等(图2红色箭头指向)。这些细节设计,会帮助使用者极大地提高工作效率,节省精力。 图2. 使用BiopharmaLynx软件的修饰设置界面。 BiopharmaLynx软件对蛋白各种修饰间的比例也可以直观地给出初步分析结果(图3)。 作为一家在液相与质谱技术都占有领先优势的企业,沃特世更提供了全面的蛋白分子量分析方案,包括色谱柱、色谱梯度方法、质谱条件等一系列已优化完成的实验操作流程(图4)。使用此整体解决方案,仅仅使用0.5微克的IgG蛋白,在4分钟内,就可完成液质数据采集全过程。此方案也包括对还原后IgG的分析方法(图4右上)。 图4. 完整及还原后IgG质量测定解决方案示意图。 参考文献 (1) Rapid Profiling of Monoclonal Intact Antibodies by LC/ESI-TOF MS. Waters Application Note, 2007, 720002393 EN (2) Rapid Screening of Reduced Monoclonal Antibodies by LC/ESITOF MS. Waters Application Note, 2007, 720002394 EN (3) Characterization of an IgG1 Monoclonal Antibody and Related Sub-Structures by LC/ESI-TOF MS, 2007, 720002107 EN (4) Assessing the Quality and Precision of T herapeutic Antibody LC/MS Data Acquired and Processed using Automated Workflows. Poster presented at the ASMS meeting. 2008, 720002687 EN (5) Efficiently Comparing Batc hes of an Intact Monoclonal Antibody using t he Biop harma Lynx Software Package. Waters Application Note, 2008, 720002820 EN 联系方式: 叶晓晨 沃特世科技(上海)有限公司 市场服务部 xiao_chen_ye@waters.com 周瑞琳(GraceChow) 泰信策略(PMC) 020-83569288 13602845427 grace.chow@pmc.com.cn
  • 赛默飞世尔科技新一代离子阱和轨道阱质谱仪
    美国佛罗里达奥兰多(2010年3月1日)—全球科学服务领域的领导者赛默飞世尔科技今天宣布,LTQ Velos和LTQ Orbitrap Velos质谱仪将于2010年匹兹堡展览会首次亮相。LTQ Velos™ 具有全新的双压离子阱和先进的离子透镜,是世界上最快速和最灵敏的离子阱质谱仪。LTQ Orbitrap Velos™ 结合了业界领先的Orbitrap™ 质量分析器、全新的高能碰撞解离(HCD)池和双压离子阱技术,可提供具有极高分辨率和精确度的质谱数据。于2010年2月28日至3月5日在奥兰多举行的匹兹堡展会期间,赛默飞世尔科技将在2757号展位展示LTQ Velos和LTQ Orbitrap Velos质谱仪。   LTQ Velos:彻底革新的离子阱技术   在蛋白质组学应用中,分析速度和灵敏度的提高可以增加复杂肽混合物分析的覆盖率,从而提高低浓度样品鉴定的可靠性。LTQ Velos所具有的多种碎裂模式使得序列测定和翻译后修饰(PTM)鉴定更加可靠。更快的扫描速度减少了50%的循环时间,使所鉴定蛋白质和肽的数量增加一倍。   在代谢应用中,双压离子阱技术提高了碎裂效率,从而能更快、更准确地完成结构鉴定。更快的速度、更高的灵敏度与多级质谱分析能力相结合,最大化分析通量并保持高水平的数据质量,这是鉴定和定量复杂的共洗脱化合物所必需的。   LTQ Velos可升级为LTQ Orbitrap Velos,因此实验室可以扩展最初的投资,在不牺牲分析速度和灵敏度的情况下,升级为具有更精确质量数和超高分辨率的系统。   LTQ Velos离子阱液相色谱/质谱(LC/MS)系统被《仪器市场展望》评选为2009美国质谱年会的“明星产品”。   LTQ Orbitrap Velos:秉承强大的Orbitrap技术   LTQ Orbitrap Velos将具有高质量精确度和超高分辨率的Orbitrap质量分析器与具有更高灵敏度和更短循环时间的LTQ Velos相结合,提供了高性能的组合质谱。   LTQ Orbitrap Velos具有高质量精确度,提高了复杂样品中蛋白质鉴定的速度和可靠性,最大程度地降低了假阳性率。超高分辨率使得完整蛋白质的分子量测定和同分子量物质的深入分析成为可能,并获得可靠分析结果。这些性能确保研究者能以更高的序列覆盖率、更为可靠地鉴定更多蛋白质。   LTQ Orbitrap Velos的全新高能碰撞(HCD)池效率更高,有利于同质量标记肽的定量分析,包括那些需要串联质量标签(TMT)的应用。电子转移解离(ETD)可为高度灵敏的翻译后修饰和从头测序分析提供补充信息。   在代谢应用中,LTQ Orbitrap Velos为研究者提供了高分辨率和高精确度的质谱数据,使结构鉴定更加可靠。   由于具有以上特点,Thermo Scientific LTQ Orbitrap技术成为最全面的结构鉴定质谱仪,也是蛋白质和代谢物的鉴定、表征和定量最可靠的选择。   这两款LTQ Velos质谱仪的分析速度使其非常适合与超高效液相色谱系统(U-HPLC)联合使用,研究者能在更短时间内鉴定更多化合物。   若需关于Thermo Scientific LTQ Velos和LTQ Orbitrap Velos的详细资料,请访问2010年匹兹堡展会赛默飞世尔科技2757号展位。也可以访问www.thermo.com/ms,致电(800) 532-4752,或发邮件至analyze@thermofisher.com。   若需要了解赛默飞世尔科技与2010年匹兹堡展会有关的新闻和产品图片,请访问在线网络媒体室www.thermofisher.com/pittcon10.   关于赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)   赛默飞世尔科技有限公司(Thermo Fisher Scientific Inc.)(纽约证交所代码:TMO)是全球科学服务领域的领导者,致力于帮助客户使世界变得更健康、更清洁、更安全。公司年度营收达到105亿美元,拥有员工35,000多人,为350,000多家客户提供服务。这些客户包括:医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、研究院和政府机构以及环境与工业过程控制装备制造商等。该公司借助于 Thermo Scientific 和 Fisher Scientific 这两个主要品牌,帮助客户解决从常规测试到复杂的研发项目中所面临的各种分析方面的挑战。Thermo Scientific 能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室工作流程综合解决方案。Fisher Scientific 则提供了一系列用于卫生保健,科学研究,以及安全和教育领域的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案,为科研的飞速发展不断地改进工艺技术,并提升客户价值,帮助股东提高收益,为员工创造良好的发展空间。欲获取更多信息,请登陆:www.thermofisher.com(英文),www.thermo.com.cn(中文)。
  • 厉害了!我的质谱仪
    你可能很难将小小的纳米发电机和质谱仪关联起来,但聪明的科学家们怎么能放过任何一个解决问题的机会?我们先来一小波关于质谱仪的科普:  质谱仪主要进行成分和结构分析,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。  分析时首先要将分子离子化,然后利用离子在电场或磁场中运动的性质,把离子按质荷比大小排列成谱,这就是质谱。然后利用不同离子的质荷比的不同,就能将不同分子分开啦。  那么问题来了,如何将分子离子化呢?简单的说,可以通过失去或者捕获电荷的方式生产力子,例如:电子发射、质子化或去质子化的方式。  但是这个步骤并不容易,首先效率很低,非常低,如果利用传统的高压电源,99%的能量是被浪费掉的,那都是钱啊!!!更重要的是,目前所有的离子化方法都无法对离子数量进行精确地控制,也就是说,精度不高。这就尴尬了!  摩擦纳米发电机有一个很重要的特性,它可以实现固定电荷量的高压输出。也就是说,如果能将它与质谱仪结合,不仅仅能够准确控制离子数量提高精度,设备的耗能也会大大降低,仪器可以小型化,进而应用于航天和军事等领域。  说起来容易,但解决这个问题,需要国际化的顶尖团队。在佐治亚理工学院、中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和 FacundoFernández 教授共同指导下,李安寅博士和訾云龙博士组成的合作团队,用摩擦纳米发电机(TENG)驱动离子源,实现了离子源在电荷数量、正负极性、信号长短等诸多方面的精确控制,这项工作发表在 Nature Nanotechonlogy 上,思路之巧妙,控制之精确,请看下文!  首先,他们利用摩擦纳米发电机(TENG)将电喷雾离子化和等离子体放电离子化。由TENG提供的固定电荷量可以实现对离子化过程前所未有的精确控制,可以进行纳库精度(nanoColoumb)的可控离子产生。  另外样品消耗也大大减小,通过纳米发电机的驱动,离子脉冲的持续时间、频率、带电性都可以得到有效控制,这样就能将样品消耗降到最小。  与传统高电压技术相比,由于纳米发电机产生的电荷很少,避免了质谱分析中DC高电压下常见的电晕放电现象,首次实现了超高电压(5-9千伏)纳电喷雾(nanoESI)。  这篇 Nature Nanotechonlogy 对工作进行了非常详细的介绍,以下是简单的图文导读:     图1. 离子喷雾枪图片  摩擦纳米发电机所产生的离子源用于分析极其微量的化学和生物样品,其精度可以达到几百个分子。     图2. 通过 TENG实现离子化示意图。  a)实现接触-分离式摩擦发电机(CS)的力学图示。  b) 独立滑动式摩擦发电机(SF)的力学图式。  黄色:Cu电极层  蓝色:FEP层( ?uorinatedethylene propylene)  红色箭头:摩擦发电机电极的移动方向  脉冲:电子向离子源移动方向(e?,I)  尖针:纳米电雾发射枪  垂直方块:用于接受电子束的钢板,电流值可以用皮安电流表测得(图中的“A”)  c).纳米电子发射枪的暗场图像可以看到摩擦发电机发射的羽毛状电子束,长度单位:1毫米  d).在等效电路中,TENG用电容器(C1)和其他原件来表示(左虚线框)。nanoESI发射枪等效于电容器(C2),可以按设定值发射出电荷,用右虚线框表示。发出的电荷(产生的离子)穿过发射枪和质谱仪(或皮安电流表A)之间的间隙。  另外,CS-TENG电极(a)接在一侧,可以在接触位置重设静电状态,图d中用开关CS表示。     图3. TENG对纳米电子喷雾的离子化实现精确控制  a)代表TENGs控制离子束过程VOC -QSC线代表TENGs提供一定电荷后的电压-电荷关系。当纳电喷雾接上时,只有当电压达到特定电压Vonset,电荷才会传递到这个离子源(Cion source)  接着,大量电荷以电喷雾的离子化形式释放,直到TENG电压降到设定值以下,用绿线Qpulse表示  b)时间-电荷图描述了单CS-TENG驱动的纳米喷雾发射器的离子化脉冲。四条线是使用了不同电阻的结果( 0 GΩ (黑), 0.5GΩ (蓝),1 GΩ (红) 和 1.25 GΩ (绿)),用于调控电荷。绿线对应一种设定条件,约50%电荷并能变成电子喷雾。  c)长时或短时的总离子时间记录图 。使用 SF-TENG得到按需产生的高频脉冲: 5 s (黑), 600 ms (蓝), 300 ms (红) and 60 ms (绿)。  d) 一次实验中交变极性喷雾脉冲(红+绿)的总离子时间记录。in one experiment and 另一实验中校正的单极脉冲(黑)。  纳米发电机可以帮助质谱仪提高在低浓度下的电喷雾离子源的灵敏度,并将样品的利用率最大化,而且,该纳米发电机已经成功检测各种有机小分子和生物大分子,并达到了可以检测到几百个分子的灵敏度。此外,纳米发电机驱动的交流离子喷雾还可以用于在绝缘表面进行沉积离子材料。  其实,该研究的意义并非如此,这项突破对摩擦纳米发电机(TENG)也同样具有开创性意义,这是第一次将纳米发电机用于设备仪器中,为以后类似的研究提供了思路。TENG取代了质谱设备上原有的离子喷雾电源,为小型质谱设备实现便携化并在极端条件下(例如军事或航天上)应用提供了可能,为了开展空间实验提供了极大地便利。
  • 脂溶性聚合物环氧树脂及甲基硅油分子量分布测定
    脂溶性聚合物环氧树脂及甲基硅油分子量分布测定刘兴国 熊亮 曹建明 金燕美丽而寒冷的冬天又到了,室外大雪纷飞,喜欢运动的小伙伴们由户外转战室内,场馆内羽毛球、乒乓球、篮球大战相继上演,运动的身姿和蓝绿色地面、明亮的篮板构成了一道道靓丽的风景线。你可知道这漂亮的场地和器材是用什么材料制造的吗?学化学的你可能回答:“有机材料。”其实这些都是聚合物材料,绿色和蓝色的防滑地面材料为环氧树脂,有机玻璃的篮板材料为聚甲基丙烯酸甲酯。这些均为脂溶性聚合物材料的产品,它们已渗透到日常生活和高端科技的方方面面,从每天要用到的塑料袋到航天材料都可看见它们的身影。 今天,飞飞给大家重点介绍两种脂溶性聚合物。一种是低分子型环氧树脂,是由双酚A和环氧丙烷在氢氧化钠作用下缩聚而成,室温下为黄色液体或半固体,耐热、耐化学药品、电气绝缘性好,广泛用于绝缘材料、玻璃钢、涂料等领域,是常用的基础化工材料。另外一种为甲基硅油,它具有突出的耐高低温性、极低的玻璃化温度、很低的溶解度参数和介电常数等,在织物整理剂、皮革涂饰剂、化妆品、涂料和光敏材料等领域广泛应用。 分子量分布是表征聚合物的重要指标,对聚合物材料的物理机械性能和成型加工性能影响显著。常用测定方法有:粘度法、激光光散射法、质谱法和体积排阻色谱法 (SEC法),其中凝胶渗透色谱法(GPC法)作为体积排阻色谱法的一类,方便快捷、设备普及,具有广泛适用性。通过本文,飞飞给大家介绍以聚苯乙烯为标样,GPC法测定低分子量环氧树脂以及甲基硅油分子量的方法,通过对分子量分布的准确控制可以很好地保证产品的质量。变色龙软件GPC扩展包可以非常方便地将采集的GPC数据进行处理,快速地得到分子量分布的信息,而且该扩展包完全免费。 本实验仪器配置如下:仪器:赛默飞 U3000高效液相色谱仪泵:ISO3100 Pump自动进样器:WPS 3000SL Autosampler柱温箱:TCC3000 Column Compartment检测器:ERC 521示差检测器变色龙色谱管理软件 Chromeleon CDS 7.2 1. 环氧树脂分子量测定双酚A型环氧树脂基本结构及以它为材料制造的体育馆环氧地坪见图1:图1 双酚A型环氧树脂基本结构及体育馆环氧地坪色谱条件如下:分析柱:TSKgel G2500HXL 300*7.8mm,P/N:0016135(适用分子量范围100-20000);TSKgel G3000HXL 300*7.8mm,P/N:0016136(适用分子量范围500-60000);TSKgel G5000HXL 300*7.8mm,P/N:0016138(适用分子量范围1000-4000000);三根色谱柱串联分析。柱温:25℃RI检测器:过滤常数:2s,温度:35℃流动相:四氢呋喃,流速1.0mL/min进样量:15µL 对照品为聚苯乙烯,分子量分别为162,370,580,935,1250,1890,3050和4910;称取适量对照品用四氢呋喃超声溶解,浓度0.02mg/mL。样品用四氢呋喃溶解,浓度0.1mg/mL,测定谱图见图2。 图2不同分子量聚苯乙烯对照品测定谱图注:580和370两个对照品出厂报告上polydispersity多分散系数分别为1.13和1.15,分子量集中度差,所以峰形呈现为多簇小峰。其余对照品多分散系数均小于1.05,峰形呈对称单峰。 校正曲线及相关系数如下: 图3 校正曲线校正曲线方程y=-0.0006x3+0.0502x2-1.5496x+20.4439,相关系数R=0.9998。不同厂家不同批次环氧树脂样品测定结果如下: 表1 环氧树脂样品测定结果样品名称 重均分子量Mw样品-1 387样品-2 401样品-3 396 2. 甲基硅油分子量测定测试甲基硅油的分子量及其分布,常用的GPC方法是采用甲苯或四氢呋喃作为流动相,但是由于甲苯属于管制类试剂,不易购买,因此飞飞采用四氢呋喃(THF)作为流动相来测定硅油的分子量及其分布,结果显示分离与色谱峰形均较好。对照品为聚苯乙烯,分子量分别为1210,2880,6540,22800,56600和129000;称取适量对照品用四氢呋喃超声溶解,浓度约1.0mg/mL。样品用四氢呋喃溶解,浓度1mg/mL。色谱条件如下:分析柱:Shodex KF-805L 8.0*300mm(适用分子量范围300-2000000);柱温:30℃RI检测器温度:31℃流动相:四氢呋喃,流速0.8mL/min进样量:100µL 对照品测定谱图及校正曲线如下:图4 对照品测定谱图及校正曲线 校正曲线方程y=-0.0182x3+0.5987x2-7.1522x+34.6655,相关系数R=0.9996。甲基硅油样品测定结果数均分子量为20727,重均分子量为36273,Z均分子量为59280,Z+1均分子量为91320。总结到这里,飞飞给大家介绍了采用U3000液相结合变色龙软件采集和处理数据,分析低分子量环氧树脂和甲基硅油分子量的方法,由于两者分子量范围差异较大,实验采用了两组不同分子量的聚苯乙烯标准品作为对照品。对于环氧树脂由于需要测定的是低分子量聚合物且对照品分子量接近,所以采用了三根截留分子量不同的凝胶柱串联进行测定,结果更为准确。变色龙GPC分子量计算扩展包功能强大,导入和使用方便,为广大变色龙工作站用户扩展使用GPC功能带来便利。本文介绍的为脂溶性聚合物的分子量测定,对于水溶性聚合物的分子量分布测定,飞飞这里有较多应用文章供大家参考,感兴趣的朋友可联系我索取,这里给大家提供一篇最常用的,右旋糖酐40的分子量分布测定,扫描以下二维码既可查阅。
  • 科技日报头条:广州禾信 做中国人的质谱仪器
    原文链接:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2014-01/28/content_245180.htm?div=-1 ■创新驱动发展 羊城。马年春节的喜气越来越浓。 位于广州开发区的广州禾信分析仪器有限公司连日来喜事不断。由禾信公司牵头中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院安徽光学精密机械研究所共同承担的2014年国家863计划资源环境技术领域重大课题 ——“低成本高性能环境质谱监测仪研制”日前正式启动,而同样是今年新立项的环保部公益项目中,还有两项是支持禾信公司在线单颗粒气溶胶质谱仪的应用研究,项目将分别开展环渤海地区大气灰霾特征与控制途径研究、大气颗粒物中重金属在线监测研究。 环境污染,灰霾漫天。建立起我国第一条高端质谱仪器的生产线广州禾信,通过反复试验、建模、数据分析,总结出灰霾在线源解析的方法,将传统源解析方法速度提高了1000倍,费用降低100倍,作为我国灰霾污染治理的关键技术保障,将发挥巨大的社会效益和经济效益。 目前,这项成果在广州、北京、石家庄、南京等城市的大气PM2.5污染源解析、大气联合监测、空气质量保障中发挥关键作用。在线单颗粒气溶胶质谱仪器(SPAMS 05型)已累计实现销售收入超过3000万元、签订采购意向合同1亿元、国内市场占有率100%。据估算,SPAMS 05型质谱仪所提供的精细数据,将为治理PM2.5节省近千亿元。 千呼万唤的创新 质谱仪是直接检测物质分子量或原子量的唯一手段,也是国际上最尖端的科学仪器之一,已成为现代科学研究最重要的工具。质谱技术在水质检测、土壤分析、空气质量检测、食品安全、新生婴儿产前筛查、药物合成、过程控制、石油化工、核工业、探月工程等领域都会用到,是多个重要产业的战略支撑。 “十一五”之初,我国质谱仪整体研制水平远远落后于国外发达国家,缺乏核心技术,以模仿、逆向开发为主,无整机工程化能力、无批量化产品,高端质谱仪器更是完全依赖进口。进口仪器价格昂贵,操作复杂,严重影响了国内科学研究和实际应用的发展。因此,打破国际技术垄断,立足国内,加强自主研发,发展适合我国国情的大气环境分析和监测仪器尤为迫切。 为改变我国质谱技术的落后现状,2006年,科技部在国家高技术研究发展计划资源环境技术领域设立了“单颗粒气溶胶实时在线监测高分辨飞行时间质谱研制”课题,并在此基础上,2009年又滚动设立了“气溶胶质谱仪分析器工艺化及数据处理系统优化课题,连续支持由广州禾信分析仪器有限公司,联合中国科学院广州地球化学研究所、上海大学等单位,开展气溶胶质谱仪研制。 然而,自主研发质谱仪器谈何容易。质谱仪主要由离子源、离子传输系统、质量分析器、离子探测器以及相关的真空、电子、软件系统组成,其研发及产业化的关键技术难题至少有三个方面: 仪器原理复杂,离子的产生、传输、分离、探测等涉及深层次的物理化学及电子离子光学原理,要求对离子长距离传输进行精确操控、对几十万分子量的离子实现微秒级的分离、对微弱电信号(最小电荷单位1.6×10-19库仑)实现纳秒级的检测; 技术综合性强,要求几百个零件的机械加工精度同时达到微米量级、几十个电源的稳定度同时达到万分之一、仪器真空度跨越9个数量级; 整机集成难度高,开发周期长。 2006年,第一次承担国家863计划项目的禾信公司,当时刚成立两年。8年来,这个年轻的项目团队渡过了怎样的艰苦卓绝可想而知。 中国质谱的骄傲 8年来,在“做中国人的质谱仪器”的信念支撑下,海归博士周振带领着他的禾信团队,系统地攻克了小到200nm的单个颗粒物精确激光打击电离、正负离子质量同时检测、4GB海量数据采集及快速数据分析等多项关键技术,并取得了自主知识产权。 更重要的是,项目团队在此基础上工程化的在线单颗粒气溶胶质谱仪器(SPAMS 05型)产品,成功攻克了“快速弄清PM2.5污染物的来源”这一世界性难题。SPAMS 05型质谱仪是目前国际上唯一能实现大气PM2.5实时在线源解析的关键工具,也是我国唯一整体性能达到国际领先水平的高端、大型商品化质谱仪器。该仪器不仅能告诉我们“空气污染有多严重”,还能告诉我们“污染是什么、从哪里来”:可以在几个小时里获得北京市某监测点PM2.5中汽车尾气的贡献有多大,传统技术则需要几个月的时间。 由于SPAMS 05型质谱仪在检测范围、检测速度、准确性等关键指标上与国际先进水平相当,在可靠性、软件友好性等方面则优于国外同类商品化仪器,具有明显的性价比优势,因而实现了对同类进口仪器的全面超越和替代。 2011年,广州禾信以超过300万元的单台价格,实现了国产高端质谱仪器首次中标“政府公开招标采购项目”。2012年,禾信更实现了首台国产高端质谱仪器出口美国。 创新从未止步 创新从未止步,新的目标更在远方。周振介绍,目前禾信连续成功开发了不同应用领域的8种质谱仪,1项为国际首创,1项达到国际商品仪器水平,1项达到国内领先水平,多款产品打破国际封锁;经过10年的技术储备,禾信团队规模已至近200人,正在研制开发的质谱仪器已经规划至2018年。今年,禾信还将计划推出2—3款商品化质谱仪器,整体技术水平都属于国内首台或国际首创。 在谈到刚刚启动的863项目“低成本高性能环境质谱监测仪研制”时,周振说,该项目基于国际先进的飞行时间质谱、离子迁移谱、快速色谱及其联用技术,开发具有自主知识产权的系列高端环境监测质谱仪器,实现多种挥发性有机物和半挥发性有机物的精确、快速、实时在线检测,将为我国大气环境监测提供科学、准确的数据支持,同时,进一步推动我国环境监测质谱仪器研制整体水平。
  • 柴之芳院士:用奋斗托举质谱强国梦
    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,被誉为“科学仪器皇冠上的明珠”。柴之芳院士质谱质量分析器质谱整机十多年前,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的国产化和产业化,使我国成为掌握飞行时间质谱核心技术的国家之一。2021年11月,放射化学家、中国科学院院士柴之芳在禾信仪器设立了院士专家工作站。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。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。  当前,质谱测量技术以准确的定性和定量能力正备受青睐,质谱仪器则作为一种高端科研装备,广泛应用在原子能、航空、航天、半导体、微电子、激光科技、医药、生物学、食品科学、法医学、刑侦学等领域。  比如就半导体领域而言,只有“二次离子质谱仪器”能精确检测纳米尺度上痕量杂质离子,以保证下一代半导体材料在掺杂、刻蚀、曝光等工艺制程中的良品率和一致性。在生命科学领域,质谱仪则可以实现百万种蛋白和代谢物形态的精确测定,临床诊疗质谱检测项目达400余项。  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。作为“科学仪器皇冠上的明珠”,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——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,中国发展自己的质谱仪刻不容缓,这就是我创办禾信的原因。”周振说。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、丹纳赫等巨头依然合计占据了全球质谱仪市场约90%的份额。  为了在这场长跑中实现“反超”,周振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,禾信联合国内科学仪器行业有关单位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建设粤港澳大湾区高端科学仪器创新中心。  “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。  2021年11月,在同一梦想与追求的驱动下,柴之芳把院士专家工作站设立在禾信仪器。  志在自主研发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——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、铀矿冶、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确的关键,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,已达到第一阶段技术指标考核要求,申请发明专利3项,与院士团队联合发表论文1篇。  柴之芳院士常教导学生,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。
  • 检验医学网:MALDI质谱定量的时代已经到来,检验人你准备好了吗?
    近日,由检验医学网主办、融智生物承办的“质于精准,谱在未来——MALDI-TOF质谱能力论坛”于2021 CACLP期间在重庆隆重举办。在此次论坛上,中科院生物物理所李岩研究员表示:“MALDI-TOF质谱定量的时代已经到来!”---融智质谱使得MALDI-TOF质谱用于定量检测具备了可能性,最终实现需要配合方法学开发。中科院生物物理所 李岩研究员李岩研究员在此次论坛上进行了题为《MALDI质谱在科研与临床中的应用》的主题报告。报告提到,由于MALDI-TOF质谱具有设备简单(不与前处理仪器相连接)、高通量、仪器稳定、操作与维护简单、谱图解析简单等特点,与ESI源质谱相比,更适用于临床现场快检,有望成为常规的检测技术。然而,也正是由于MALDI-TOF质谱仪器的这些特点,导致其灵敏度和分辨率有限,在临床上大家比较认可的一度只有微生物鉴定这一个定性应用,就连最近发展起来的核酸检测本质也是定性应用。业内心照不宣地认为MALDI-TOF质谱用作定量检测仅仅是个噱头,是不可能实现的,也正因此它在临床领域的应用非常有限。这话放到三年前可能是正确的。现如今,MALDI-TOF质谱的国产化发展迅速,国内厂家研发的不少于10家,这其中就包括融智生物。融智生物的特别之处在于实现了MALDI-TOF质谱的第二个能力——定量。我们可能需要换个角度看待现在的MALDI-TOF质谱了。蛋白质检测是科研领域比较关心的问题,根据其分子量大小可以分成多肽小蛋白(分子量<20000Da)和大蛋白(分子量>20000Da)。临床相关的多肽检验指标较少,尤其是作为激素的多肽往往水平非常低,一般为皮克每毫升,常规方法很难进行检测。多肽组学是很好的检测生理状态的指标,如果有好的方法学,对于发现新的生物标志物做新诊断指标研发非常有用。然而,多肽的分子结构类似,种类很多,对仪器的分辨率要求比微生物要高很多。另外,如果要做内源性生物标志物的分析,特别是血清标志物,定量能力是必要的,即使是相对定量,也需要非常高的定量重复性,否则得到的结果并不可靠。李岩研究员表示,过去他们在这个方面做的少,主要是因为早期的MALDI-TOF质谱仪器对定量没有进行优化,CV(变异系数)超过30%,不可能实现多肽谱学研究。现在,融智生物的质谱CV可以做到5%以内,所以他们开始考虑多肽的方法学研究了。图.在80个不同靶点采集的80张质谱覆盖图,糖化与非糖化定量精度达到~99%,融智生物QuanTOF质谱仪。图片来源于李岩研究员报告《MALDI质谱在科研与临床中的应用》。当然,MALDI-TOF质谱实现定量检测是一个非常艰难的过程,它的实现不是一个点的突破,是一系列的技术积累才实现的结果。有了定量能力才能讨论MALDI-TOF质谱临床检验技术开发。小分子检测是李岩研究员最近更关心的一方面。由于之前无法实现定量,所以MALDI-TOF质谱用于小分子定量检测的配套方法学开发比较少,加之血液中的小分子含量水平低,提纯困难,在以前这是被认为无法实现的领域。正因为MALDI-TOF质谱有定量能力了,研究人员可以考虑做更多的检测方法学研究了。据悉,李岩研究员自从与融智生物接触以后,一直想做这个方面的方法学开发,并于2019年开始尝试,在广东省设立了科研项目,目前已经发表类固醇和三油甘脂检测相关的两篇文章,还对三油甘脂细分进行了研究。方法开发出来,下一步需要考虑的问题就是与现有的临床方法学比较,有没有足够的优势,临床需不需要做到这么精确的程度。无论如何,不管是科研还是临检,都有了一个新的方向可以去尝试。在报告的最后,李岩研究员对MALDI-TOF质谱的应用前景进行了总结:第一,MALDI-TOF质谱更具备临床现场快检的可能性,因为它相对稳定,仪器简单,很少出故障。第二,现在的MALDI-TOF质谱已经具备定量能力了,这是一个新的方向。第三,MALDI-TOF质谱没有专门的前处理仪器,前处理方法学开发是需要关注的领域。可以说,只要成熟一个前处理方法学就会多一个临床检验项目。 “我们的工作就是希望通过方法学开发,把更多的科研项目变成临检项目,为医院服务,这是我们的目标。也希望仪器的发展能带动整个应用领域的进步,”李岩研究员表示。(本文整理自中科院生物物理所李岩研究员报告:《MALDI质谱在科研与临床中的应用》)文章来源:检验医学网
  • 赛默飞世尔鼎力支持2009有机质谱年会
    2009年11月7-9日,中国物理学会质谱分会有机质谱专业委员会与中国分析测试协会联合举办的2009年中国有机质谱年会在北京外研社国际会议中心召开。共计300位有机质谱用户及厂商参加了此次会议。作为领先的科学服务商,赛默飞世尔科技的色谱质谱产品一直深为专业用户所青睐。赛默飞世尔科技作为业界巨子,精彩亮相并鼎力支持了本次盛会。   11月6日下午的《质谱在药物分析中的应用》技术讲座上,赛默飞世尔科技工程师马乐做了题为“离子阱质谱在原料药杂质分析及药物滥用筛选中的应用”的报告。 赛默飞世尔科技展台   11月7日下午,赛默飞世尔科技色谱质谱应用经理王勇为博士做了大会报告,介绍了人参中各种人参皂甙的高分辨多级质谱分析方法。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的使用能够更多、更快地发现人参皂甙可能的新成分。报告用LTQ-Orbitrap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。 王勇为博士   11月7日晚六时许,赛默飞世尔科技独家赞助了机质谱会大会欢迎晚宴,宴请所有与会代表。窗外寒风凛冽,室内春意融融,众多业界同仁齐聚一堂,共享Thermo Scientific的盛情款待。 欢迎晚宴 关于赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific) 赛默飞世尔科技有限公司(Thermo Fisher Scientific Inc.)(纽约证交所代码:TMO)是全球科学服务领域的领导者,致力于帮助客户使世界变得更健康、更清洁、更安全。公司年度营收达到105亿美元,拥有员工34,000多人,为350,000多家客户提供服务。这些客户包括:医药和生物技术公司、医院和临床诊断实验室、大学、研究院和政府机构以及环境与工业过程控制装备制造商等。该公司借助于 Thermo Scientific 和 Fisher Scientific 这两个主要品牌,帮助客户解决从常规测试到复杂的研发项目中所面临的各种分析方面的挑战。Thermo Scientific 能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室工作流程综合解决方案。Fisher Scientific 则提供了一系列用于卫生保健,科学研究,以及安全和教育领域的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案,为科研的飞速发展不断地改进工艺技术,并提升客户价值,帮助股东提高收益,为员工创造良好的发展空间。欲获取更多信息,请登陆:www.thermofisher.com(英文),www.thermo.com.cn (中文)。
  • 全自动乌氏粘度计在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)中的应用
    超高分子量聚乙烯英文名ultra high molecular weight polyethylene简称为UHMWPE,是一种线性结构的具有优异综合性能的热塑性工程塑料。普通高密度聚乙烯的分子量约为2-30万,而超高分子量聚乙烯则具有至少150万的分子量,因此它具有一般工程塑料难以比拟的一些优异性质,例如超高的耐磨性、抗低温冲击性、耐环境应力开裂性以及自润滑性,它在高性能纤维市场上,包括从海上油田的系泊绳到高性能轻质复合材料方面均显示出极大的优势,在现代化军工和航空、航天、海域防御装备等领域发挥着举足轻重的作用。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料的分子量是其核心指标,分子量的高低影响材料的强度、韧性和耐磨度。在超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料的生产和研发中,乌氏毛细管法因简单、方便、快捷且经济成为首选测定方法,其中ASTM D4020-2011及GB/T1632.3-2010标准中也对乌氏毛细管法测聚乙烯的黏均分子量作出了相关规定。乌氏毛细管法实验操作简便、效率高、数据精准,在大多数高分子材料检测及相关质量控制中都起到关键作用,尤其是目前在很多行业中使用的自动乌式黏度计,以自动化的精确高效替代人工及数据误差,节省人力的同时进一步提高了实验数据的准确性。以杭州卓祥科技有限公司的IV3000X系列超高温全自动乌式黏度计、MSB系列多位溶样块、ZPQ智能配液器一整套黏度测试设备为例: 实验流程:1. 智能配液过程使用ZPQ智能配液器进行配液,点击配液功能后,直接输入浓度和质量(可通过连接天平直接获取),可直接计算出所需要的目标体积进行移液并且精度可达0.1%。可避免因手动配液方法导致的精度差、效率低及数据误差等问题。ZPQ智能配液器还具有密度计算功能,移取液体体积后,输入质量(可与天平通讯,直接获取),即可自动计算出密度值。2. 溶样过程MSB系列多位溶样块,采用金属浴的方式进行加热溶样并具有自动搅拌功能,同时最多可容纳15个样品。溶样效率快、转速可调、溶样时间可调、溶样温度可调、溶样温度可达180℃。3. 测试过程IV3000X系列超高温全自动乌式黏度计可实现自动连续测量,全程无需人员看管。并且采用的智能红外光电传感器,保证测量时间可到毫秒级,控温精度可达±0.001℃,可有效确保实验数据的精度,避免人工实验导致误差。4. 测试结果:IV3000X系列全自动超高温乌式黏度计连接电脑端,得出结果可在计算机上直接显示,并有数据储存、多样化粘度分析报表等多种功能。5. 粘度管清洗干燥过程:仪器可自动排废液,自动清洗并干燥粘度管,粘度管无需从浴槽中取出,粘度管不易损坏,减少耗材成本支出。清洗模式可多种选择,同时具有废液分类收集功能,减少废液回收成本及避免因多种废液混合导致的风险。IV3000X系列全自动超高温乌式黏度计可实现自动测试、自动排废液、自动清洗,自动干燥,告别了粘度管是耗材的时代。
  • ASMS2024|质谱技术应用前沿趋势大揭秘
    2024年6月初,第72届质谱学年会(ASMS 2024)在加利福尼亚州阿纳海姆成功召开。此次会议为期5天,吸引了6800名质谱领域的学者和行业专家参会,共举行超过60个主题论坛。大会内容集中探讨了新型质谱仪器的开发、创新分离方法与质谱技术的联用,以及质谱技术在特定应用中的新进展。仪器信息网特别汇总梳理了本次大会期间的质谱最新技术、应用趋势,以飨读者。新型质谱仪器的开发随着科技的进步,高分辨率质谱仪等新型仪器的出现,为复杂生物样本的分析提供了更为精确的手段,推动了代谢组学、蛋白质组学等领域的发展。本次年会多个论坛聚焦于仪器研发,讨论了质谱仪器在提升性能、拓宽应用领域和优化样本处理流程等方面的进展。相关主题包括:- 高分辨率质谱、电离和采样的新发展- 改进的液相色谱与质谱联用技术- FTMS方法的空间组学应用- 新型四极杆-Orbitrap-离子阱FT-ICR质谱仪的开发 创新分离方法与质谱技术的联用除了新型仪器的开发,创新分离方法与质谱技术的联用也是研发的重点。先进的亲水性相互作用色谱和离子色谱技术,不仅提高了分析通量,还增强了分析物的检测灵敏度。这些方法在脂质组学和生物疗法表征等领域展现出巨大潜力,相关论坛包括:- HILIC-HRIMSMS在未见聚糖的分析中应用- 离子色谱法的快速定量与识别- 在线尺寸排阻色谱与电荷检测质谱的结合应用质谱技术在各领域应用的新进展质谱技术以其高灵敏度和高分辨率的特点在多个领域发挥着重要作用。本次学术会有近80%的报告内容集中在质谱技术的应用新进展,包括代谢组学、微生物组学、环境分析、食品科学、蛋白质组学和法医学等领域。代谢组学质谱技术被用于非靶向分析和纵向监测人类生物样本中的代谢物,揭示不同生理和病理条件下的代谢变化,促进了对疾病机制的理解和治疗方案的开发。相关主题包括:- 深入未知领域:用于非靶向分析的高分辨率离子迁移平台- IR-MALDESI-MS在药物作用机制中的应用糖肽和糖组学质谱技术通过先进的碎片化技术提高了对糖肽的高置信度表征,进一步加深了对生物体内复杂糖类结构的理解。相关主题报告包括:- 电子激活解离和碰撞诱导解离糖肽断裂以改进糖蛋白组学- 骨关节炎相关研究中的蛋白组学分析微生物和微生物组质谱技术在揭示肠道微生物组的代谢特征以及微生物与宿主间的相互作用方面具有重要作用,为新型抗菌药物的开发和肠道微生物平衡的调节提供了支持。相关主题包括:- 非靶向代谢组学在肠道微生物群研究中的应用环境分析质谱技术能够准确检测环境污染物和新型污染物,评估饮用水的安全性,为环境安全和公众健康提供保障。相关主题报告包括:- 无人船载质谱系统实时在线监测环境水中有害挥发性有机化合物- 基于纸喷雾质谱法的PFAS快速检测食品科学质谱技术能够对食品中过敏原、细菌、污染物、补充剂等做出准确定量和风险评估,相关主题报告包括:-通过质谱法检测玉米加工食品中的转基因蛋白-食品接触材料中全氟和多氟烷基物质(PFAS)的非靶向筛查-复杂食物基质中短肽的非靶向表征法医学质谱技术广泛应用于法医学,主要用于药物和毒物分析、生物样本的年龄和死后间隔时间测定,为刑事案件的侦破和司法公正提供了科学证据。相关主题报告包括:- 芬太尼异构体的质谱鉴定- 涂层刀片喷雾质谱法的禁用物质筛查蛋白质组学质谱技术在蛋白质的结构鉴定、定量分析和修饰研究中提供了强有力的工具。利用高分辨质谱仪,可以精确测定蛋白质的分子量和序列,并通过多级质谱技术分析蛋白质修饰。相关主题报告包括:- 基于毛细管电泳质谱的单细胞蛋白质组学应用进展- 高通量蛋白质-配体相互作用分析一年一度的质谱盛会ASMS 2024全面展示了质谱技术在多个领域的前沿发展和广泛应用,推动了质谱学科的不断进步和创新。(点击了解本次ASMS发布的质谱新产品新技术)ASMS报告.pdf
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