质谱学会年会大会报告(一)

2011-8-09 14:26 来源: 分析测试百科
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      第31届中国质谱学会年会的开幕式结束后,开始了大会报告,本文是第一批大会报告。国家食品药品监督管理局食品安全监管司的徐景和司长做了题为“食品安全形势与治理创新”的报告;中国质谱学会理事长李金英研究员做了题为“日本核事故的影响分析”的报告;质谱学报编辑部做了“《质谱学报》这三年”的报告;中国科学院上海药物所的李川研究员,做了题为“液相色谱流动相中电解质对ESI质谱检测影响的研究”的报告。其中,李川研究员的报告深入分析了大家在使用液质联用时,尤其是用LC-MS/MS进行生物样品的药代动力学分析时,非常关注的基质效应问题,并总结了大量的经验,引起与会者广泛关注。  

国家食品药品监督管理局食品安全监管司的徐景和司长 报告题目:食品安全形势与治理创新

  国家食品药品监督管理局食品安全监管司的徐景和司长做了题为《食品安全形势与治理创新》的报告,从执政理念、发展水平、政府责任、国际义务等若干方面,来解读食品安全这个全人类共同关注的重大社会问题,并考虑食品安全问题的严重性、复杂性、广泛性和紧迫性。徐司长的许多观点都让人印象深刻,使在座的各位实验室领域的专家们有机会从另一些方面来认识食品安全问题。比如,德国今年爆发的大肠杆菌问题导致其先后把责任推到西班牙身上,然后使整个欧盟终止了对埃及的进口,所以食品安全问题不仅仅是安全问题,还是一个政治问题,是贸易壁垒。中国的食品产业是世界食品产业的缩影,中国的食品治理是中国社会治理的缩影,体现了传统向现代转轨中进步的快乐和成长的烦恼。在食品安全法颁布后,我国正在走向食品安全治理的新时代。徐司长接下来作了新时代下的形势分析,提出要理念创新、法制创新、体制创新、机制创新等思想。提出在食品安全治理中,要确定合理消费预期,实施优先发展战略、加快体制改革步伐、结束应急管理状态。

  中国质谱学会理事长李金英研究员,报告题目:日本核事故的影响分析

  中国质谱学会理事长李金英研究员做了题为《日本核事故的影响分析》的报告。报告中,李研究员给大家回顾了今年的日本核事故以及影响,然后解读了核事故与核安全文化的发展,并展望了全球和中国核电的未来。分析福岛核电站核危机的原因有如下几个方面:技术缺陷、设备老化、设计漏洞、监管缺位。但从另一个方面看,福岛事故对世界核电也有积极一面的影响,比如使核电发展势头短期降温,利于提升世界核电安全和技术,促使核安全理念和核安全标准大幅提升。同世界各国的比较可知,中国的核电发电量还很少,只占中国发电总量的2%,而最高的法国为78%。福岛核泄漏事故后,世界上一些原来核电占总电量30%以上的国家表示将在几十年间逐步放弃核电,但大多数国家都表示对核电发展的信心未改,核电仍将作为重要能源支撑世界经济的发展。在福岛事故后中国决定“全面检查境内核电设施,暂停审批任何新的核电项目”,但中国将更快地重启核电站的建设项目,因为中国的人均资源量约为世界平均水平的10%,且现有能源结构不合理,核电是优化能源结构的重要选择。事实上,“核电发展放缓的难题将加重对石油的依赖,油价上涨是不容忽视的难题”。在核电安全问题上,中国国内展开了大讨论,并建立了更高标准的监管和应急体系。在连续对多个省市的污染物监测中,放射性监测未见异常,卫生部一直在密切关注并做通报。接下来,李研究员为大家解读了全球发展的各次核事故,如美国三哩岛、前苏联切尔诺贝利核事故等,并介绍了核安全文化,这些内容曾在今年《军事纪实》电视节目中播出。报告的最后,简介了我国的核电现有情况和未来的发展趋势。

  

《质谱学报》编辑部的骆淑莉女士

  《质谱学报》编辑部的骆淑莉女士,介绍了学报近三年的情况。质谱学报创刊于1980年,去年在创刊30周年之际,曾刊登郑兰荪院士、李金英理事长的寄语,质谱学报也举办了“创刊30周年”专栏等庆祝活动。另外,学报还一直组织其它的主题专栏,如食品安全检测、兴奋剂、环境应用、医学与药学研究等,并得到了吴侔天、刘咸德、李重九等多位老师的大力支持,在去年进行的质谱学报调查问卷中,得到各位质谱专家们非常快的反馈,骆老师向这些老师表示了真诚的感谢。质谱学报执行“一稿一审”的编委终审制度,希望更多的老师能来担任《质谱学报》的执行编委。最后,希望大家对今年的学报“一篇稿”活动多支持,“一篇稿”活动包括:投一篇稿、审一篇稿、组一篇稿、引一篇稿。

  中国科学院上海药物所的李川研究员,报告题目:液相色谱流动相中电解质对ESI质谱检测影响的研究

  来自中国科学院上海药物所的李川研究员,做了题为《液相色谱流动相中电解质对ESI质谱检测影响的研究》的报告。首先,李研究员介绍了药代动力学研究及其对基于液质联用技术的生物样品分析工作的要求。生物样品药代动力学的研究需求决定分析方法应有的特点为:灵敏度、抗干扰、浓度范围大、运行稳定。随后介绍了液质联用分析技术中的电喷雾离子化(ESI)源中所考虑的灵敏检测与基质效应,李研究员考虑了影响ESI源效率的过程,提出了几种方式来提高ESI质谱的分析灵敏度,比如提高ESI源的工作效率(选择适宜的离子化方式,让被测物更有效转化为可测的气态离子);采用高分辨或MS/MS技术等。另外,在药物分析中要考虑ESI源易受基质效应的影响,美国FDA也提出要考察基质效应。

  基质效应(Matrix effects,ME)是指在色谱分离中与被测物共流出的样品残留基质成分对被测物电离过程的影响。通常出现抑制或增强被测物的检测响应,进而影响分析的精密度和准确性。又分为“绝对”基质效应(表示基质效应影响分析的程度),和“相对”基质效应(表示样品间基质效应大小的差异)。样品中的下列物质会产生基质效应:亲水性基质成分、尿样中的盐、胆汁样品中盐、生物样品的人为添加剂(如:抗坏血酸)、磷脂类物质、药物生成的代谢物、一同使用的其它药物、制剂加工中使用的辅料物质、不同厂家生产的分析用试管所带的外源性物质、色谱柱样品过载等。关于评价基质效应的方法,大家可以看一些文献,如:Post-column infusion method (RCM. 1999; 13:1175)直观地显示了受基质效应影响的被测物色谱保留时间范围和影响程度;Post-extraction spiking method( Anal. Chem. 2003; 75:3019)既能提供绝对基质效应数据也提供相对基质效应数据。

  李研究员所在课题组首次提出了低浓度电解质效应(LC-electrolyte effects,JACS, 2007)。最初实验观察到,低浓度电解质效应显著提高了一同检测血中六种甘草黄酮类成分方法的效能。在提高检测响应方面更多的总结表明,低浓度电解质效应对ESI+/ESI-下都能提高被测物的检测响应,但对APCI源不起作用;同时低浓度电解质效应不仅受流动相中电解质浓度和种类的影响,而且也受流动相中有机溶剂比例的影响;在相同条件下,不同被测物的表现也不同;不仅提高检测响应,还能提高分析方法的检测下限(LLOQ)。

  另外,低浓度电解质效应具有抗基质效应的作用,是通过缩小其干扰视窗,有助于建立快速的药代生物样品分析方法。抗基质效应作用的大小受流动相中电解质的浓度高低影响,浓度低则抗基质效应作用强。这种低浓度电解质的抗基质效应的作用,可在大批量样品分析中持续,可用于“大进样量”分析,还可提高某些分析物的定量上限(ULOQ)。综上所述,低浓度电解质效应提高了ESI的效率和容量。

  李研究员还介绍了其发明的“脉冲梯度洗脱色谱技术”(Pulse gradient chromatography, RCM,2007; J. Chrom. A, 2000)。它不是用等度,也不是用传统的梯度,而是用两种溶剂,先用水把生物样品的基质干扰冲下去,让化合物留在柱头,然后再用有机溶剂冲出化合物。脉冲梯度色谱技术的优点为:抗样品“基质效应”、抗样品“溶剂效应”(比如大进样量使用有机相很多的情况下)、“压峰”提高分析灵敏度、色谱方法优化简单、化合物通用性好。优化方法速度快,比如只需调整一下峰前端的SPS时间,让化合物出峰在没有基质干扰的时间。

  药代筛选是整个药物发现流程中的瓶颈,所以大家都在设法提高分析速度。利用“液相色谱电解质效应”和“脉冲梯度洗脱色谱技术”,可有效提高药代筛选中的分析速度;而这类药代筛选需要同时围绕许多化合物建立其各自的分析方法,“基质效应”是其中主要的制约因素。为了提高分析方法的速度,不仅要样品分析的速度快,而且建立分析方法的速度也要快。而为了提高建立方法的速度,通常会使用有机溶剂蛋白沉淀离心,液质联用ESI源分析。这种蛋白沉淀方法简单、不丢失样品,但基质效应大;而且ESI源对基质比较敏感。所以用上述的两种方法可以很快建立方法,方法本身速度也很快。因为只需把出峰前起始的时间调一调就可以了,柱子平衡等其它参数都不用考虑。这种方法的准确度、精密度、以及样品前处理提取效率都很好。

  在“一同检测血浆中银杏叶制剂八种黄酮醇和内酯类成分的分析方法”建立中,李研究员课题组加入了抗坏血酸(维生素C)来克服黄酮醇和内酯两类成分间的相互干扰,降低了基质效应。另外,他们还发现了“电解质效应与气体助推的ESI源”间的规律。前面大部分工作都是在Thermo的TSQ Quantum上做的,后来因仪器忙不过来,就有部分样品分在API 4000上,发现在API 4000上做时表现得不一致。从离子源原理图上看到,相比用传输毛细管加热的TSQ Quantum,API 4000源喷针两侧有大流量的热气体和大真空泵,气体助推和去溶剂化的作用更强。同样的样品和色谱条件,对比两组实验显示,在TSQ Quantum上,增加电解质浓度,信号响应先增强再减小;而在API 4000上,增加电解质浓度,信号响应会持续减小。当降低气体温度(500℃降到50℃)后,有部分化合物(内酯)表现得跟Quantum类似;在降低温度基础上,继续减少API 4000的气体流速,所有化合物表现跟Quantum就基本相同了,不过当然在降低流速并降温时,检测响应也比以前降低很多。

TSQ Quantum和API 4000离子源结构的对比

  维生素C本身就是一种基质成分,以前认为,基质是那些表面活性好的化合物,和分析物竞争液滴的表面,而维生素C是水溶性的,从实验表明,不管在水里还是在血浆里,增加维生素C都会产生基质效应,证明其就是一个基质成分。在TSQ Quantum上,出现了增强信号的基质效应;而在API 4000上,出现了抑制信号的基质效应,但在降低API 4000流速和气体温度时,也出现了增强的基质效应。加电解质后,在Quantum上有一个定量上限的变化;在API 4000低的气体流速和温度下,也看到定量上限的变化。

  原来讲电喷雾时,一般介绍在毛细管尖端会形成一个Talor cone泰勒锥(实际上在10~50 nL/min Nanospray中是这样)。但后来在ESI中,会有高流速的辅助气体(0.1-0.5 L/min),所以不会形成Talor cone,最后形成的一个大液滴(S-charge),并不说明表面活性好的化合物就在液滴的表面。所以说明这些表面活性好的化合物有一个再分配过程;同时还有一个挥发的过程。所以就造成在质谱检测响应,包括ESI的抗基质效应,定量检测上限的差异。

纳升喷雾(Nanoelectrospray)和气体辅助的电喷雾(ESI)离子源的区别

  最后,李研究员总结到,液质联用技术在流动相中加入电解质进行实验的观察,在生物样品的分析中得到一些体会:

  在色谱流动相中加入电解质,对于ESI质谱的检测响应和抗基质效应干扰有显著的影响。为了提高灵敏度,应选择适合的离子(不一定只盯着[M+H]+,[M-H]-)、并创造条件(比如选用流动相中合适的电解质)使其有效成为气态离子。

  基质效应因被分析化合物、生物样品及其处理方法、流动相中电解质、ESI源的结构不同而不同,应根据极性高低区分基质成分,采取不同措施。最近,李川课题组已经在对产生基质效应的各种基质成分进行鉴定,这其中有水溶性的,也有脂溶性的。李研究员认为,了解产生基质效应的到底是水溶性的,还是脂溶性的非常重要,需要采取不同的措施。

  应根据ESI源的结构不同,在流动相中合理使用电解质。

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