二手質(zhì)譜相關(guān)醫(yī)學(xué)生物質(zhì)譜技術(shù)

生命科學(xué)被譽(yù)為21世紀(jì)的最前沿科學(xué)之一，隨著人類第一張基因序列草圖的完成和發(fā)展，生命科學(xué)的研究也將進(jìn)入一個(gè)嶄新的后基因組學(xué)，即蛋白質(zhì)組學(xué)時(shí)代。正如基因草圖的提前繪制得益于大規(guī)模全自動(dòng)毛細(xì)管測(cè)序技術(shù)一樣，后基因組研究也將會(huì)借助于現(xiàn)代生物質(zhì)譜技術(shù)等得到迅猛發(fā)展。

技術(shù)的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的主要用于小分子物質(zhì)研究的質(zhì)譜技術(shù)發(fā)生了革命性的變革。它們具有高靈敏度和高質(zhì)量檢測(cè)范圍，使得在pmol（10-12）甚至fmol（10-15）的水平上準(zhǔn)確地分析分子量高達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)的生物大分子成為可能，從而使質(zhì)譜技術(shù)真正走入了生命科學(xué)的研究領(lǐng)域，并得到迅速的發(fā)展。   以下主要介紹與生物醫(yī)學(xué)有關(guān)的幾項(xiàng) 二手質(zhì)譜技術(shù) ：

電噴霧質(zhì)譜技術(shù)

電噴霧質(zhì)譜技術(shù)（ESI-MS）是在毛細(xì)管的出口處施加一高電壓，所產(chǎn)生的高電場(chǎng)使從毛細(xì)管流出的液體霧化成細(xì)小的帶電液滴，隨著溶劑蒸發(fā)，液滴表面的電荷強(qiáng)度逐漸增大，最后液滴崩解為大量帶一個(gè)或多個(gè)電荷的離子，致使分析物以單電荷或多電荷離子的形式進(jìn)入氣相。電噴霧離子化的特點(diǎn)是產(chǎn)生高電荷離子而不是碎片離子，使質(zhì)量電荷比（m/z）降低到多數(shù)質(zhì)量分析儀器都可以檢測(cè)的范圍，因而大大擴(kuò)展了分子量的分析范圍，離子的真實(shí)分子質(zhì)量也可以根據(jù)質(zhì)荷比及電行數(shù)算出。

電噴霧質(zhì)譜的優(yōu)勢(shì)就是它可以方便地與多種分離技術(shù)聯(lián)合使用，如二手液-質(zhì)聯(lián)用（二手LC-MS）是將二手液相色譜與二手質(zhì)譜聯(lián)合而達(dá)到檢測(cè)大分子物質(zhì)的目的。

基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)

基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)（MALDI）的基本原理是將分析物分散在基質(zhì)分子中并形成晶體，當(dāng)用激光照射晶體時(shí)，由于基質(zhì)分子經(jīng)輻射所吸收的能量，導(dǎo)致能量蓄積并迅速產(chǎn)熱，從而使基質(zhì)晶體升華，致使基質(zhì)和分析物膨脹并進(jìn)入氣相。MALDAI所產(chǎn)生的質(zhì)譜圖多為單電荷離子，因而質(zhì)譜圖中的離子與多肽和蛋白質(zhì)的質(zhì)量有—一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

1．電噴霧質(zhì)譜技術(shù)
電噴霧質(zhì)譜技術(shù)（ESI）是在毛細(xì)管的出口處施加一高電壓,所產(chǎn)生的高電場(chǎng)使從毛細(xì)管流出的液體霧化成細(xì)小的帶電液滴,隨著溶劑蒸發(fā),液滴表面的電荷強(qiáng)度逐漸增大,最后液滴崩解為大量帶一個(gè)或多個(gè)電荷的離子,致使分析物以單電荷或多電荷離子的形式進(jìn)入氣相。電噴霧離子化的特點(diǎn)是產(chǎn)生高電荷離子而不是碎片離子,
使質(zhì)量電荷比(m/ z) 降低到多數(shù)質(zhì)量分析儀器都可以檢測(cè)的范圍,因而大大擴(kuò)展了分子量的分析范圍,離子的真實(shí)分子質(zhì)量也可以根據(jù)質(zhì)荷比及電荷數(shù)算出。

2．基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)
基質(zhì)輔助激光解析電離（MOLDI）是由德國(guó)科學(xué)家Karas和Hillenkamp發(fā)現(xiàn)的。將微量蛋白質(zhì)與過(guò)量的小分子基體的混合液體點(diǎn)到樣品靶上，經(jīng)加熱或風(fēng)吹烘干形成共結(jié)晶，放入離子源內(nèi)。當(dāng)激光照射到靶點(diǎn)上時(shí)，基體吸收了激光的能力躍遷到激發(fā)態(tài)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)電離和汽化，電離的結(jié)果通常是基體的質(zhì)子轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)上。然后由高電壓將電離的蛋白質(zhì)從離子源轉(zhuǎn)送到質(zhì)量分析器內(nèi)，再經(jīng)離子檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理得到質(zhì)譜圖。TOF質(zhì)量分析器被認(rèn)為是與MALDI的最佳搭配，因?yàn)槎叨际敲}沖工作方式，在質(zhì)量分析過(guò)程中離子損失很少，可以獲得很高的靈敏度。TOF質(zhì)量分析器結(jié)果簡(jiǎn)單，容易換算，蛋白質(zhì)離子在飛行管內(nèi)的飛行速度僅與他的(m/z)-1/2成正比，因此容易通過(guò)計(jì)算蛋白質(zhì)離子在飛行管內(nèi)的飛行時(shí)間推算出蛋白質(zhì)離子的m/z值。與傳統(tǒng)質(zhì)量分析器相比，更易得到高分辨率和高測(cè)量精度；速度快，離子飛行時(shí)間僅為幾個(gè)μs和約100μs之間；質(zhì)量范圍寬，可以直接檢測(cè)到幾十萬(wàn)道爾頓的單電荷離子。飛行時(shí)間質(zhì)量分析器被認(rèn)為是21世紀(jì)最有應(yīng)用前景的質(zhì)量分析器。

3．傅立葉變換－離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICRMS)
傅立葉變換-離子回旋共振質(zhì)譜法(FT-ICRMS)是離子回旋共振波譜法與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。傅立葉變換-離子回旋共振質(zhì)譜法是基于離子在均勻磁場(chǎng)中的回旋運(yùn)動(dòng),離子的回旋頻率、半徑、速度和能量是離子質(zhì)量和離子電荷及磁場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù), 當(dāng)對(duì)離子施加與其回旋頻率相同的射頻場(chǎng)作用時(shí), 離子將同相位加速到一較大的半徑回旋,從而產(chǎn)生可被接受的類似電流的信號(hào)。傅立葉變換-離子回旋共振質(zhì)譜法所采用的射頻范圍覆蓋了欲測(cè)定的質(zhì)量范圍,所有離子同時(shí)被激發(fā), 所檢測(cè)的信號(hào)經(jīng)過(guò)傅立葉變換,轉(zhuǎn)換為質(zhì)譜圖。其主要優(yōu)點(diǎn)有：容易獲得高分辨；便于實(shí)現(xiàn)串極質(zhì)譜分析；便于使用外電離源并與色譜儀器聯(lián)用。此外，他還有靈敏度高，質(zhì)量范圍寬，速度快，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。

4．快原子轟擊質(zhì)譜技術(shù)
快原子轟擊質(zhì)譜技術(shù)（FABMS）是一種軟電離技術(shù),是用快速惰性原子射擊存在于底物中的樣品,使樣品離子濺出進(jìn)入分析器,這種軟電離技術(shù)適于極性強(qiáng)、熱不穩(wěn)定的化合物的分析,特別適用于多肽和蛋白質(zhì)等的分析研究。FABMS能提供有關(guān)離子的精確質(zhì)量,從而可以確定樣品的元素組成和分子式。而FABMS-MS 串聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用可以提供樣品較為詳細(xì)的分子結(jié)構(gòu)信息,從而使其在生物醫(yī)學(xué)分析中迅速發(fā)展起來(lái)。