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液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)
基礎(chǔ)知識

從常規(guī)分析到藥物發(fā)現(xiàn),LC/MS 均可勝任

質(zhì)譜能夠解答兩大主要問題:“我的樣品中有什么?”以及“我的樣品中有多少?”根據(jù)所需的選擇性和靈敏度不同,可能需要使用不同類型的液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)。

單四極桿

單四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)

簡便易用的高選擇性單四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)是常規(guī)定量和質(zhì)量控制應(yīng)用的理想選擇。使用質(zhì)譜檢測作為傳統(tǒng)液相色譜檢測器的替代或補(bǔ)充具有多個優(yōu)勢。單四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)比紫外檢測更靈敏。它可以根據(jù)質(zhì)荷比進(jìn)行區(qū)分,并且可以連接至其他分離技術(shù),如超臨界流體色譜 (SFC)、毛細(xì)管電泳 (CE) 和離子色譜 (IC)。

質(zhì)譜儀可以在 SIM 或掃描模式下運(yùn)行。這兩種模式各自的優(yōu)點(diǎn)如下。

選擇離子監(jiān)測模式 (SIM)

在 SIM 模式下,質(zhì)譜參數(shù)設(shè)置為監(jiān)測幾種特定的質(zhì)荷比 (m/z)。這種特異性使檢測器能夠花費(fèi)更多時(shí)間對每個目標(biāo) m/z 值進(jìn)行采樣,從而顯著提高靈敏度。此外,數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的分析周期通常短于掃描模式,通過最佳峰形分析提高了定量精密度和準(zhǔn)確度。

由于必須預(yù)先設(shè)置要采樣的 m/z 值,因此 SIM 最常用于靶向分析。對于包含多種目標(biāo)化合物的分析,可以對 SIM 離子采樣選擇進(jìn)行時(shí)間編程,以匹配化合物洗脫時(shí)間窗口。

SIM 很少用于定性分析,因?yàn)椴徊杉蓸拥哪切?m/z 值以外的數(shù)據(jù)。

掃描模式

在掃描模式下,儀器在短時(shí)間內(nèi)(即 2 s)檢測質(zhì)量數(shù)范圍(即 50–2000 m/z)內(nèi)的信號。在此掃描期間,MS 依次讀取在較窄質(zhì)量間隔內(nèi)檢測到的信號,直至覆蓋整個質(zhì)量數(shù)范圍。存儲的譜圖表示在整個質(zhì)量數(shù)范圍內(nèi)檢測到的信號。由于記錄全質(zhì)譜圖,因此掃描模式通常用于定性分析,或者在事先不清楚所有分析物質(zhì)量數(shù)時(shí)用于定量分析。

樣品可通過注入或通過 HPLC 引入 MS 中。使用 HPLC 時(shí),重要的是匹配峰寬和分析周期,具體取決于掃描范圍。為了獲得正確的峰定義,峰越窄,則總分析周期必須越短。為實(shí)現(xiàn)較短的總分析周期,您可能需要縮小掃描范圍。

三重四極桿

三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)

對于靶向高靈敏度分析,三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)是首選技術(shù)。它也被稱為串聯(lián)四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)(或 LC/MS/MS、LC/TQ 或 LC/QQQ)。

其高靈敏度的關(guān)鍵在于能夠用一個四極桿 (Q1) 分離離子,在碰撞池中將其碎片化,然后在串聯(lián)四極桿 (Q2) 中分離出其中一種碎片離子。這種技術(shù)被稱為 MS/MS,它在保留目標(biāo)離子的同時(shí)大大降低了化學(xué)噪音。

多反應(yīng)監(jiān)測 (MRM) 是所用的主要 MS/MS 模式。它對特定目標(biāo)化合物具有高選擇性和靈敏度,因此可用于復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)物定量。其工作原理如下:

MRM 模式

  1. 母離子選擇:在 MRM 中,首先設(shè)置第一個四極桿來過濾目標(biāo)離子(母離子)。母離子穿過第一個四極桿,與選擇離子監(jiān)測 (SIM) 實(shí)驗(yàn)類似。
  2. 碰撞誘導(dǎo)解離 (CID):當(dāng)母離子進(jìn)入碰撞室時(shí),施加能量并與惰性氣體分子發(fā)生碰撞。這個過程稱為碰撞誘導(dǎo)解離 (CID),可重現(xiàn)地生成更多離子碎片,稱為子離子。
  3. 子離子分離:第二個四極桿的參數(shù)設(shè)置為僅允許特定子離子通過到達(dá)檢測器。這個多步驟過程稱為 MRM 離子對,它對目標(biāo)分析物具有高選擇性。通常,在色譜圖中測量豐度最高的 MRM 離子對以進(jìn)行定量,并將其稱為定量離子或目標(biāo)離子對。
  4. 添加定性離子對:為了增強(qiáng)方法的可信度并確保信號來自預(yù)期目標(biāo)物,您可以添加更多針對特定分析物的 MRM 離子對。這些額外的離子對稱為定性離子對。除定量離子對以外,通常使用一至三個定性離子對。
  5. 利用軟件工具實(shí)現(xiàn)自動化:開發(fā) MRM 方法可能比開發(fā) SIM 或掃描方法更復(fù)雜。但 MassHunter Optimizer 等軟件工具能夠在安捷倫 LC/MS/MS 儀器上自動完成該過程。

飛行時(shí)間質(zhì)譜

飛行時(shí)間高分辨率質(zhì)譜

液相色譜/四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜 (LC/Q-TOF) 具有出色的分辨能力和質(zhì)量數(shù)準(zhǔn)確度,與 LC/MS 和 LC/MS/MS 所記錄的單位質(zhì)譜測量結(jié)果有所不同。LC/Q-TOF 儀器提供豐富的信息,可用于化合物鑒定。

LC/Q-TOF 分辨率可生成精確到小數(shù)點(diǎn)后至少 4 位的精確質(zhì)量信息數(shù)據(jù)。這種精密度很重要,因?yàn)樵拥馁|(zhì)量數(shù)或化合物的分子量并非整數(shù)(有時(shí)在簡化描述中會表示為整數(shù))。例如,氧的精確質(zhì)量數(shù)為 15.9949 原子質(zhì)量單位 (amu),而不是 16 amu。

實(shí)測質(zhì)量數(shù)與理論質(zhì)量數(shù)之間的典型誤差在 1–5 ppm 范圍內(nèi),能夠區(qū)分質(zhì)量數(shù)非常相似的物質(zhì)。

與高分辨率視頻類似,高分辨率精確質(zhì)譜 (HRAM) 能夠捕獲或定義可能顯得模糊或與低分辨率 LC/MS 和 LC/MS/MS 合并的質(zhì)譜細(xì)節(jié)。

飛行時(shí)間 (TOF) 分析儀

在飛行時(shí)間 (TOF) 質(zhì)量分析儀中,將均勻的電磁力同時(shí)施加至所有離子,使它們加速穿過飛行管。

較輕的離子移動速度較快,最先到達(dá)檢測器。離子的質(zhì)荷比 (m/z) 由其到達(dá)時(shí)間決定。

飛行時(shí)間 (TOF) 質(zhì)量分析儀能夠分析寬質(zhì)量數(shù)范圍內(nèi)的離子,并以極高的精密度測量到達(dá)時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)高分辨率。

全掃描模式

全掃描模式,也稱為總離子傳輸 (TTI) 或總離子色譜 (TIC),通常用于 LC/Q-TOF 系統(tǒng)中。該系統(tǒng)無需四極桿分離即可運(yùn)行,允許所有母離子穿過飛行管并到達(dá)檢測器。由于所有信息均得到捕獲,因此該模式對于回顧性分析尤為有用。

LC/Q-TOF 系統(tǒng)還可以在半靶向或全靶向模式下運(yùn)行,通過使用四極桿和碰撞池進(jìn)行 MS/MS 實(shí)驗(yàn)來提高選擇性。此外,它們還為常規(guī)定量分析提供了可靠的測量。

LC/MS 離子源

幾乎所有 LC/MS 離子源的工作原理都是將帶電物質(zhì)加合到中性分子上。這種電離形式與 GC/MS 的不同之處在于分子本身不會失去電子。但是,它可以獲得加合物,通常是 H+ 質(zhì)子(對于正離子),或者失去質(zhì)子(對于負(fù)離子)。因此,LC/MS 可以在不使樣品分析物降解的情況下生成離子,從而能夠檢測分析物的完整質(zhì)量數(shù)。這一過程也稱為軟電離。

分析物極性和分子量決定了離子源。電噴霧電離 (ESI) 可用于分析攜帶多電荷的樣品(如蛋白質(zhì)、多肽和寡核苷酸)。它還可以分析攜帶單電荷的樣品(如小分子藥物、農(nóng)藥和代謝物)。大氣壓化學(xué)電離 (APCI) 適用于各種具有中等分子量的極性和非極性分析物。

溫和地電離大、小極性分子

借助電噴霧電離 (ESI),霧化器可用于從溶劑流中形成細(xì)粒子氣溶膠噴霧,并在含有分析物分子的液滴上誘導(dǎo)電荷。加熱干燥氣包裹氣溶膠噴霧,幫助蒸發(fā)溶劑(脫附)。快速蒸發(fā)的液滴與升高的凈電荷相結(jié)合,引起“庫倫爆炸”,導(dǎo)致單個分析物離子與加合物配對(例如 [M + H]+,一種質(zhì)子化分子)。這些離子穿過毛細(xì)管采樣孔進(jìn)入質(zhì)量分析儀中。ESI 具有生成多電荷離子的增強(qiáng)能力,可以檢測非常大的分子 (> 150 kDa)。它是極性分析物的理想選擇。

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大幅提高對多種樣品類型的靈敏度

安捷倫噴射流高靈敏度離子源 (AJS) 是一項(xiàng)基于電噴霧電離的專有技術(shù)。它使用超熱氮?dú)鈦砀纳埔旱稳ト軇┬Ч碗x子生成,從而獲得更強(qiáng)的信號并降低噪音。此外,它為大多數(shù)分析物提供了更高的靈敏度,且響應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) ESI 的五倍或甚至更高。

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可靠地分析不適合電噴霧的化合物

大氣壓化學(xué)電離 (APCI) 的工作原理是將液相色譜洗脫物噴入大氣壓下的加熱揮發(fā)裝置(通常為 250–400 °C)中。所得氣相溶劑分子被電暈針?biāo)尫诺碾娮与婋x。然后,溶劑離子通過化學(xué)反應(yīng)將電荷轉(zhuǎn)移到分析物分子(化學(xué)電離)。這些分析物離子穿過毛細(xì)管采樣孔進(jìn)入質(zhì)量分析儀中。APCI 適用于各種極性和非極性分子。與電噴霧相比,它不太適合分析可能熱不穩(wěn)定的生物大分子。

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不需再在信息量與通量之間妥協(xié)

安捷倫多模式離子源 (MMI) 是一種突破性的 LC/MS 技術(shù),將 ESI 和 APCI 融入單一離子源中。它本質(zhì)上用作 ESI 源,噴入電暈放電針,可產(chǎn)生化學(xué)電離物質(zhì)。性能可能略低于任一單獨(dú)的離子源,但它使非極性和極性分析物通過單一離子源得到電離,而無需更換或停機(jī)。MMI 可在僅 ESI、僅 APCI 或混合模式下運(yùn)行,功能極其多樣。

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進(jìn)一步了解不同類型的 LC/MS

單四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)

利用安捷倫單四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)中簡便易用的 HPLC 質(zhì)譜檢測器來提高實(shí)驗(yàn)室效率。

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三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)

利用安捷倫靈敏、穩(wěn)定的三重四極桿液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)系列進(jìn)行常規(guī)分析,實(shí)現(xiàn)精密定量。

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飛行時(shí)間液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)

使用(四極桿)飛行時(shí)間 (TOF/Q-TOF) 高分辨率質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行非靶向分析。

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高通量液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)

在高通量實(shí)驗(yàn)室中,利用多個液相色譜流路提高分析效率,或者將色譜替換為快速在線 SPE 用于液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)。

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