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有了 DART 后,质谱们还能慢悠悠地玩耍吗?

华质泰科生物技术
2015.11.27

世界上最微妙的关系莫过于互动关系,从科学与哲学共生、笛卡尔奠基古典主义文化艺术,到人文文化和科学文化的分化,再到爱因斯坦相对论开启后的高科技时代,我们回顾从古到今特别是近代以来科技与思想文化关系,愈来愈意识到,这“两种文化”已经难分难舍,难以孤立生存。

等一等!Sorry,华质君把大家绕晕了,我们不是来讨论科学与思想的关系的!回归到本质,我们只想借此关系阐明一下 – DART与质谱的关系(想要拍 DART 的欢迎私信^__^)。

实时直接分析(DART®)为新型原位电离新技术,是继电喷雾离子化(ESI)及大气压化学电离(APCI)成功解决了生物和有机分子的分析之后,又一个具有革命性的当代质谱离子化技术,用以满足实验室对样品高通量分析的要求和对现场、无损、快速、低碳、原位、直接分析的需求。时间追溯到2002年,美国的 Robert Cody 博士和 Jim Laramee 博士发明了此项技术, 2005年由 JEOL 和 IonSense 公司商品化并获得当年匹兹堡仪器博览会撰稿人金奖和美国 R&D 100创新大奖。

虽然业内人士对质谱的历史非常熟悉,华质君也需要简单引用几个里程碑式的时间节点说明问题。1919年第一台质谱仪问世 -英国科学家 Francis William Aston 制成(有没有热泪盈眶的冲动?),并用此装置发现了多种元素同位素,第一次证明原子质量亏损。他为此荣获1922年诺贝尔化学奖;20世纪40年代开始,质谱广泛用于有机物质分析;80年代左右,随着快原子轰击(FAB)、电喷雾(ESI)和基质辅助激光解析(MALDI)等新“软电离”技术的出现,生物质谱飞速发展,已成为现代科学前沿的热点之一。

非常明显,DART 比质谱仪的发明晚了将近90年(百年老店也不过百年之久),放在历史链条上来看,最多就是一个芝麻(吃货的本性),但是却无法忽视。视野回归我国,2010年引进第一台 DART 离子源。几年来,质谱工作者在 DART-MS 的基础和应用研究方面做了很多富有成效的工作, 包括新型离子源构建、仪器联用技术以及生物医药等相关领域的分析应用,北大刘教授在其撰文的《实时直接分析质谱新技术及其应用》中称:“MS 与其他分离技术联用是 MS 发展过程不可或缺的部分。”

举个栗子(援引自《实时直接分析质谱新技术及其应用》)。

8b1aac005534f780e3a73dd054bc49ed.jpegDART-MS 在中药的快速分析检测方面显示出独特的优势。乌头具有止疼及治疗风湿等疗效,由于其含有有毒的生物碱,必须对其炮制过程进行严格的质量控制,以达到毒性降低至安全范围,同时确保达到疗效。现有的检测方法主要是 LC-MS 和气相色谱-质谱(GC-MS)方法。其缺点是耗时长,步骤繁琐,样品前处理复杂。

1、 朱洪彬等报道了 DART-MS 用于乌头的快速质量评定。实验通过对不同炮制时长乌头的 DART-MS 检测结果进行分析,得到了区分良品、差品以及未炮制乌头的化学标记物。

2、瞿海斌等以丹参注射液为模型报道了基于 DART-MS 的中药炮制过程中质量控制标志物的快速鉴定方法。5个不同厂家的丹参注射液主成分分析法分析结果表明,丹酚酸A 等 5 种化合物可以作为丹参注射液质量控制的标志物。

3、利用 DART-MS 进行热毒宁注射液中环烯醚萜苷类和咖啡酰奎宁酸类化合物以及京尼平苷的分析,均可得到其快速定性结果以及热度宁指纹图谱信息。

此外,DART-MS在临床检测、药物筛查, 食品安全检测等方面均有广泛应用。

1、王春艳等报道了基于 DART-MS的干血点样品中苯丙氨酸快速定量检测方法,建立了新生儿苯丙酮尿症的快速筛查新方法。

2、潘灿平等报道了利用 DART-MS进行农药中甲拌磷,卡巴呋喃,灭线磷以及氟虫腈等四种毒性成分的快速检测方法。

3、郭寅龙等报道了天然驱蚊产品中的合成驱蚊成分的快速检测方法。

4、其他如:DART-MS 在中药保健品中非法添加西药成分的快速筛查;鲜榨果汁中的6种植物激素同时分析检测;茶、速溶咖啡、绿茶饮料和软饮料中咖啡因的快速检测;米糠的次氯酸钠氧化产物的快速检测等方面均有成功应用。

MS 实现了从有机小分子到生物蛋白大分子分析的飞跃。但是传统的 ESI 和 MALDI 等离子化技术以及复杂的样品前处理过程,仍然制约着 MS 在实时、原位、高通量、无损分析中的应用。作为重要的 MS 仪器组件之一,离子源的发展推动和促进了 MS 分析的发展和进步。”援引结束。在此非常感激刘教授的文章,让华质君节省很多脑力去搜集。

华质君可不是标题党,说了这么多,现在来一起扒一扒文章标题,“有了 DART 后,质谱们还能慢悠悠地玩耍吗?”,答案是“No”,因为,“有了 DART 后,质谱们能更‘愈快’地玩耍!”

补充 DART 原理:

DART 原理是在常温常压下,载气(如氦气或氮气)经放电产生的激发态原子,解吸并离子化样品中的化合物,进而以质谱或串联质谱检测。该技术不需要(像 ESI 和 APCI 那样)引入其他溶剂来影响离子的形成过程,真正实现直接、快速或无损、无接触分析。由于溶剂、基质(如蛋白质)、盐类对DART 离子化过程不产生抑制效应,因而该技术对样品基质不需要进行特殊的前处理或繁琐、冗长、耗溶剂的色谱分离。通过自动化样品扫描功能和基于苹果 iPodTouch 图形化的操作界面,DART 结合串接质谱(MSMS)或高分辨质谱(HRMS)能充分实现几秒钟内的快速、高通量的样品分析,大大提高大批量样品的瞬时定量和定性分析能力。

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