【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 著 Taylor 錐尖處的溶劑揮發(fā)和正電荷的聚集增加，過剩的正電荷克服液體表面張力形成小液滴，最終從 Taylor 錐體的尖端濺射出來。隨著小液滴中溶劑的不斷揮發(fā)，其體積逐漸減小，電荷密度增加，當(dāng)液滴中電荷之間的靜電斥力大于液滴表面張力的時(shí)候，液滴破裂成更小的小液滴，此過程不斷重復(fù)，樣品最終被霧化，形成氣相分子離子。影響初始液滴產(chǎn)生的主要因素有：溶液流速、溶液的電阻系數(shù)和溶液的表面張力。 ESI 軟電離技術(shù)最大的特點(diǎn)是產(chǎn)生多電荷離子，因此可以在不增加對(duì)分析器質(zhì)量檢測(cè)上限的基礎(chǔ)上，提高對(duì)大分子檢測(cè)的能力，適用于極性且包括穩(wěn)定性差的有機(jī)化合物的測(cè)定。 電噴霧電離質(zhì)譜對(duì)于高分子化合物的測(cè)定由于可以產(chǎn)生多電荷峰，與傳統(tǒng)的質(zhì)譜相比擴(kuò)大了檢測(cè)的分子質(zhì)量范圍，同時(shí)提高了靈敏度，在 pmol數(shù)量級(jí)的水平或更少的樣品監(jiān)測(cè)中，當(dāng)分辨率 1000時(shí)刻達(dá)到 %的精度。由于其較高的靈敏度且可以分析混合物，目前該方法在生物大分子的檢測(cè)方面有著廣泛的應(yīng)用[1723]。同時(shí)在生物藥學(xué)領(lǐng)域也是不可或缺的重要手段，如在糖蛋白、糖肽的糖基化位置以及寡糖組分的測(cè)定中都有很好的應(yīng)用 [2426]。但對(duì)于大分子的蛋白質(zhì)來說由于要形成非常復(fù)雜的多電荷峰，因此分析大分子混合物較為困難，一般只用于分析較純的大分子化合物，同時(shí)溶劑對(duì)其分析的影響也非常大。 基質(zhì)輔助激光解吸電離 (MatrixAssisted Laser Desorption/ Ionization,MALDI） MALDITOFMS（基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜）是近年來發(fā)展起來的一種新型的軟電離生物質(zhì)譜，其無論是在理論上還是在設(shè)計(jì)上都是十分簡(jiǎn)單和高效的。 19世紀(jì) 80年代有幾個(gè)課題組一直在致力于解決利用激光解吸附離子化樣品分子難的問題； 1987年日本 Shimadzu 公司的工程師 Tanaka終于取得重大突破，他在大阪一個(gè)研討會(huì)上宣布利用基質(zhì)輔助激光解吸電離（ MALDI）方法成功的測(cè)定了生物大分子，隨后于 1987至 1988年間發(fā)表了兩篇論文對(duì)此成果進(jìn)行了報(bào)道，當(dāng)時(shí) Tanaka是 使用含有細(xì)金屬粉末的甘油作為基質(zhì)，雖然這種基質(zhì)后來并沒有得到更好的發(fā)展 [27]；緊接著德國的科學(xué)家 M. Karas和 利用有機(jī)基質(zhì)（煙堿酸）成功檢測(cè)了多種蛋白質(zhì)和寡核苷酸 [28,29]。從此，不斷有新的、更雙步激光質(zhì)譜法對(duì)動(dòng)物組織中藥物分子的原位檢測(cè) 6 高效的基質(zhì)被報(bào)道，例如以多孔硅作為基質(zhì)，使得 MALDIMS的靈敏度越來越高，應(yīng)用越來越廣泛。該實(shí)驗(yàn)儀器主要由兩部分組成：基質(zhì)輔助激光解吸電離離子源和飛行時(shí)間質(zhì)量分析器。 MALDI的原理如圖 12所示：用激光照射樣品與基質(zhì)形成的共結(jié)晶薄膜，基質(zhì)從激光中吸收能量傳遞給生物分子，而電離 過程中將質(zhì)子轉(zhuǎn)移到生物分子或從生物分子得到質(zhì)子，而使生物分子電離的過程，離子在電場(chǎng)作用下加速飛過飛行管道，根據(jù)到達(dá)檢測(cè)器的飛行時(shí)間不同而被檢測(cè)即測(cè)定離子的質(zhì)荷比與離子的飛行時(shí)間成正比 ，檢測(cè)離子。因此它是一種軟電離技術(shù)，適用于混合物及生物大分子的測(cè)定。 MALDITOFMS具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高及分辨率高等特點(diǎn)，為生命科學(xué)等領(lǐng)域提供了一種強(qiáng)有力的分析測(cè)試手段，并正扮演著越來越重要的作用。 圖 12 基質(zhì)輔助激光解析電離原理圖 Figure 12 The schematic of MALDI MALDI在生物大分子中的應(yīng)用更多的是測(cè)量分子量，如牛碳酸酐酶、牛胰島素 B鏈 [30]、胰蛋白酶原 [31]等。由于 MALDI對(duì)于雜質(zhì)的忍耐性及其高靈敏度，使其也成為低聚核苷酸分析的有效方法 [3233]。在生物分子的研究中有關(guān)的結(jié)構(gòu)信息也是很重要， MALDI亦可以獲得部分結(jié)構(gòu)信息 [3435]。此外， MALDI對(duì)于低聚糖[36]、人工合成高分子物 [3738]也可以進(jìn)行有效的分析。 MALDI方法對(duì)于生物大分子的探測(cè)很有優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于短肽和氨基酸等小分子效果不好，因?yàn)?MALDI需要在待測(cè)樣品中人為添加基質(zhì)，并要求其基 質(zhì)必須與樣品形成比較好的共結(jié)晶，因此其樣品準(zhǔn)備的過程較為復(fù)雜。此外，在電離過程中基質(zhì)產(chǎn)生的碎片離子峰極有可能覆蓋需要探測(cè)的小分子離子峰。 雙步激光質(zhì)譜法對(duì)動(dòng)物組織中藥物分子的原位檢測(cè) 7 雙步激光解析 /激光電離（ L2MS） 雙步激光質(zhì)譜法與 MALDI 質(zhì)譜方法不同，雙步激光質(zhì)譜法采用兩束激光分別完成氣化 /解析和電離的任務(wù)。其基本原理如圖 13 所示 ： 在雙步激光系統(tǒng)中，解析階段和電離階段在空間和時(shí)間上是相互獨(dú)立的，這樣就可以對(duì)每一階段進(jìn)行單獨(dú)優(yōu)化。第一束激光為解析激光，其作用是使樣品在很短的時(shí)間內(nèi)得以氣化，對(duì)于熱不穩(wěn)定且難以揮發(fā)的物質(zhì)，此技術(shù)極為關(guān) 鍵。第一束激光一般采用光子能量較小的紅外波段的激光 [3940]，但為了特殊需要，也有使用紫外激光 [41]。當(dāng)解析激光照射到承載有樣品的基體上時(shí)，被吸收的光在瞬間大部轉(zhuǎn)換成熱能，并傳遞給待測(cè)樣品，使其瞬間氣化 /解析 [42]。研究表明，短脈沖激光可以在 10 ns 時(shí)間內(nèi)上升到 108 K 的高溫 [43]，如此快的升溫速度，可以避免分子因均勻受熱而發(fā)生裂解。在解析激光的照射下，在離靶體表面很近 (約 12 mm) 的范圍內(nèi)將會(huì)形成一個(gè)體積約 1 mm179。的氣團(tuán)，包含在該氣團(tuán)中的大部分為中性粒子，其中性粒子所占的比例大約是 帶電粒子的 1000 倍以上 [5]。經(jīng)過一定時(shí)間的延遲，第二束激光（電離激光）被聚焦并引入到該氣團(tuán)，優(yōu)化兩者之間的延遲時(shí)間 , 這樣可以極大地提高電離的效率，有助于質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度的增強(qiáng)，被電離的離子隨后被引入質(zhì)譜儀中進(jìn)行檢測(cè)。第二束激光可以是紫外光也可以是真空紫外光，真空紫外激光（光子的能量大約為 10 ev）可以通過單光子對(duì)絕大多數(shù)的分子進(jìn)行 “軟 ”電離 [44]，這樣可避免碎片的大量產(chǎn)生。 圖 13 雙步激光質(zhì)譜法基本原理示意圖 Figure 13 The schematic of L2MS 該技術(shù)手段有很 多優(yōu)點(diǎn)，其一，因解析激光和電離激光在時(shí)間和空間上是分雙步激光質(zhì)譜法對(duì)動(dòng)物組織中藥物分子的原位檢測(cè) 8 開的，因此可以根據(jù)實(shí)際的需要很方便的單獨(dú)優(yōu)化兩束激光的能量和波長(zhǎng)；其次，該實(shí)驗(yàn)技術(shù)所需要的樣品量極少，也不需要在待測(cè)樣品中人為地添加其它的化學(xué)物質(zhì)作為基質(zhì)，樣品準(zhǔn)備簡(jiǎn)單，避免了樣品的二次污染。同時(shí)對(duì)于小分子的探測(cè)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以避免基質(zhì)背景峰的干擾。 針對(duì)該技術(shù)， Faccito 提出了一個(gè)階梯－轉(zhuǎn)換（ Ladderswitching）模型 [45]，該模型可以指導(dǎo)我們對(duì)所使用兩束激光的工作條件進(jìn)行優(yōu)化。該模型主要內(nèi)容包括：當(dāng)解析激光能量保持不變時(shí)，隨 著電離激光（第二束激光）光強(qiáng)的增加，母體離子的信號(hào)逐漸增強(qiáng)；當(dāng)光強(qiáng)繼續(xù)增加時(shí)，母體離子信號(hào)便開始減弱，作者的解釋是由于過高的能量導(dǎo)致樣品發(fā)生解離；而當(dāng)解析激光的能量逐步增加時(shí)，出現(xiàn)最佳母體離子信號(hào)時(shí)所需電離激光的能量呈下降的趨勢(shì)，作者認(rèn)為是解析激光能量的增加導(dǎo)致分子更易于被光電離。作者對(duì)多個(gè)多環(huán)芳烴類分子進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明該類分子均遵守這一規(guī)律。 最近， Zare 等詳細(xì)探討了該質(zhì)譜分析方法應(yīng)用于定性和半定量分析中的各種因素對(duì)分析結(jié)果的影響 [46]。作者指出：解析激光的能量和波長(zhǎng)，電離激光的能量和光束的準(zhǔn) 直，兩束激光之間的延遲時(shí)間，基底的特性等均會(huì)使信號(hào)波動(dòng)進(jìn)而對(duì)定性和半定量的分析產(chǎn)生較大的影響。其中有些影響很難消除，如解析激光的能量波動(dòng)和激光束的準(zhǔn)直等都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的不確定性。 雙步激光質(zhì)譜法對(duì)動(dòng)物組織中藥物分子的原位檢測(cè) 9 參考文獻(xiàn) [1] 賈韋韜 , 徐國賓 , 姚均 , 等 . 高效液相色譜檢測(cè)器 高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的研制 [J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào) , 20xx, 27: 129134. 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