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质谱分析扫盲篇

2019.9.05

　　质谱分析扫盲篇

　　各位看官，作为一位质谱检测领域的非专业人士，我今晚采编一下资料，试图用尽可能浅白的语言，跟不喜欢翻看专业书籍的同行，简介质谱检测的基本常识。圈内有不少同学故旧，这些年已经把质谱应用到跟玩儿一样，多指导，少拍砖。为了卖点东西不容易。

　　首先得声明，我也是临时抱佛脚。在读书那会，质谱仪可是风毛麟角的宝贝疙瘩，可能在中科院的研究系统里会富余一些，常常是博士阶段才会密切接触。不好意思，暴露年龄了。那时候穷，用不起几百万的设备。许多人远赴美国、德国、日本留学，在实验室用的大杀器就是质谱仪。20年过去了，中国的食品安全、药物分析、生命科学、材料学、石化能源和环境等领域的分析工程师已经普及了质谱的应用。近年来，临床医疗领域，通过质谱检测出的疾病生物标志物也在逐步从科研走向临床。

　　中国质谱学会理事长，南京大学陈洪渊院士告知我们：质谱分析目前是分析行业中技术含量最高，应用范围最广的一种分析测试方法。回顾质谱的百年发展历史，和质谱科技相关的研究中共有7项诺贝尔奖，其中3项物理奖、4项化学奖共11人得奖。

　　 1910年世界上第一台现代意义质谱仪在英国剑桥Cavendish实验室出现

　　 1917年电喷雾(Electrospray) 物理现象被发现 (并非为了 MS)

　　 1918年世界上第一台实际意义质谱仪在美国芝加哥大学实验室出现(扇型磁场MS)

　　 1943年世界上第一台商业质谱仪

　　 1953年四极杆质量分析器质谱仪

　　 1955年飞行时间质量分析器质谱仪

　　 1960’s 开发GC/MS

　　 60’s-70’s 大气压电离(APcI)源被发现(但并未被广泛应用)

　　 70’s-80’s 开始广泛研究 LC/MS

　　 1979年传送带式 LC/MS 接口成为商业产品

　　 1982年离子束LC/MS接口出现

　　 1984年第一台电喷雾 MS仪宣告诞生

　　 1988年电喷雾离子源 MS 首次应用于蛋白质的分析

　　 ……

　　言归正传，什么是质谱分析？用大白话说，就是用电场和磁场，将试样在离子源装置中进行离子化处理，然后生成带电荷的离子，按它们的质荷比予以分离后进行检测的方法。

　　 ü 质量是物质固有特征之一，不同的物质有不同的质量谱

　　 ü 分析物被转化为气相离子而被分析

　　 ü 这些离子按其质荷比 (m/z)被分离而被检测

　　 ü 质谱图即是相关的离子流对m/z的图

　　质谱仪的基本组成包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器、真空系统和计算机控制与数据处理系统等。目前国内使用的质谱仪基本是以进口为主。这些年，中国也在默默地研发质谱仪，就跟在默默建造大型水面舰艇一样。但是，在离子化器、质量分离分析器、检测器等各项关键技术，离商业化尚有一段距离。简介几家著名的国外质谱仪供应商：

　　 ü 美国应用生物系统公司：世界上规模最大、销售额第一的生化仪器、分析仪器公司，其下属的质谱生产部门AB/SCIEX质谱公司专业制造API/LC/MS/MS仪，拥有世界上最大的LC/MS和LC/MS/MS系统生产基地，领导着LC/MS/MS技术潮流

　　 ü 沃特世科技 (Waters): 位于美国马萨诸塞州Milford的上市公司，其高效液相色谱仪，质谱仪，热分析仪以及流变学产品和服务广泛应用于全球的实验室

　　 ü 安捷伦科技：这是1999年脱胎于惠普（HP）的一家美国分析仪器公司，创始地跟苹果一样，都是始于一个车库。现在这个车库被确认为惠普公司的发祥地和硅谷发展的里程碑。

　　 ü 赛默飞世尔科技：同样是一家美国的上市公司，提供实验室综合解决方案

　　 ü 岛津：那么多美国公司以后，按惯例肯定会出现一家日本公司了。跟美国老大比，自然是价格稍微低端一点，品质感觉也是低档一点

　　质谱仪的分类，是非专业人士认知的难点，我们只需要搞清楚其应用领域即可。按质量分析器的种类，质谱仪可分为：

　　 ü 四极杆(Quadrupole)质谱：是最常见的质谱仪器，定量能力突出，结构简单、成本低、维护简单。三重四极杆QQQ，则在四极杆基础上增加了提供了串级功能，加强了质谱的定性能力，又保留了权威的定量能力。当然，造价和维护成本也大为提高。当前医学临床检验用得最广泛的是LC-MS/MS（液相质谱联用），质谱仪多采用三重四极杆QQQ

　　 ü 离子阱(Ion Trap)质谱：最简单的串联质谱。具备多级串级能力，在分子结构方面的定性表现，比三重四极杆QQQ要好

　　 ü 飞行时间(Time of Flight,TOF)质谱：所有离子一同起跑，质量小的跑得快，利用时间来分辨，主要用于定性分析，无法广泛应用。目前在临床上主要用于病原微生物的快速精准的鉴定。有不少国产品，因此价格也较低

　　 ü 扇形磁场(Magnetic Sector)质谱

　　中国质谱学会临床质谱专委会主任委员，解放军总医院（301医院）医学检验中心主任王成彬教授如此评价质谱检测：

　　 ü 检验科的重要功能之一就是为疾病诊治监测标志物。而寻找高灵敏度、高特异性的疾病标志物是比较困难的。质谱在这方面具有突出的优势。就像捕鱼，传统方法就像用一个鱼竿串上鱼饵，一条一条钓鱼；质谱法就像用一张大渔网，撒下网一次就可能捕到几条、几十条鱼。对于正常对照人群和某一疾病人群，质谱可以通过一次实验，鉴定他们之间成千上百种物质的差异；然后再回到临床做进一步的验证。

　　 ü 相对于传统检验方法，质谱最大的优势是高通量，一次实验可以检测数十成百上千的项目。随着临床实验室检测项目和检测标本量的不断增加，对高通量检测技术的需求越来越大。同时，质谱的高通量特性又可以降低检测成本。如能充分利用又便宜又快速的临床质谱检验技术，对于检验医学发展很有意义。

质谱分析扫盲

秦粤仁sinopharmalxq

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