基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱
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一、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪操作规程一. 开机1. 开主机总电源至ON。
2. 开主机正面有钥匙的开关至ON(顺时针)。
3. 开计算机及显示器,启动FlexControl软件。
4. 等待源高真空达到3×10-6mbar,如达不到该数值,检查是否有漏气发生。
5. 进入日常操作。
二. 关机1.将靶退出。
2.在FlexControl界面的Spectrometer关掉高压(按“OFF”)。
3.关闭所使用的软件,关闭计算机。
4.关主机正面有钥匙的开关至OFF(逆时针)。
5.关主机总电源至OFF。
三.日常操作1.打开FlexControl进入仪器控制界面。
2.确认真空度为10-7mbar或稍低。
3.通过界面Carrier▲或主机正面的Load EJECT开关,将样品靶放入仪器,等待约2分钟,调整好靶位。
在此过程中不应操作软件或硬件,以确保仪器通讯畅通。
4.根据测量目的选择测量方法⑴分子量测定:根据分子量大小选择相应的线性测量方法和仪器校正方法。
(2) 肽质量指纹谱测量:根据所需测量的肽谱范围选择相应的反射测量方法和仪器校正方法。
⑶根据需要选择正离子或负离子测量方法和仪器校正方法。
⑷如果进行串联质谱分析,则选择LIFT方法。
5.选择适当的仪器参数6.测量⑴.手动测量a.选择好待测样品的靶位及相应参数后,按 Start开始测量。
b.根据图谱的质量按Add添加或按Clear Sum删除图谱。
c.按Save As保存图谱。
注:在测量过程中可随时调整激光能量和靶位置以获得最佳信噪比和分辨率。
⑵.自动测量a.按菜单AutoXecute,再按Select选择一个Sequence文件名。
b.按Edit编辑待测样品,用Sample position 的Sample依次选定靶位后按Add 添加到Edit AutoXecute Sequence中。
c.按AutoXecute Method选择Calibration或样品测量方法。
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱随着科技的不断进步,飞行时间质谱技术已经成为了许多领域中不可或缺的分析方法。
其中,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF)更是在生物医学研究、食品安全检测、环境污染监测等领域中得到了广泛的应用。
一、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术的基本原理MALDI-TOF技术是一种利用基质辅助激光解吸电离的质谱技术。
其基本原理是:先将待检样品与一种辅助基质混合,然后将混合物均匀地涂在一个金属板上,待基质干燥后,用紫外激光照射样品,使其与基质分子共同激发。
这样,样品分子就会与基质分子形成一个复合物,并在激光的作用下被解吸电离。
接着,离子会被加速器加速并飞行到一个离子探测器中,最后形成质谱图。
二、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术的应用1、生物医学研究MALDI-TOF技术在生物医学研究中的应用非常广泛。
它可以用于蛋白质分析、肽类分析、糖类分析等。
例如,在蛋白质分析方面,MALDI-TOF技术可以用于检测蛋白质的分子量、序列、修饰以及配体结合情况等。
这对于研究蛋白质功能及其在疾病中的作用有着非常重要的意义。
2、食品安全检测食品安全一直是人们关注的焦点之一。
MALDI-TOF技术可以用于检测食品中的各种成分,如蛋白质、糖类、脂类等。
这些成分的分析可以帮助人们了解食品的营养价值和质量安全情况,从而保障人们的健康。
3、环境污染监测环境污染是一个全球性问题,而MALDI-TOF技术可以用于检测环境中的各种化合物,如有机物、无机物等。
这些化合物的分析可以帮助人们了解环境的污染状况,从而采取相应的措施进行治理。
三、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术的优缺点1、优点(1)灵敏度高:MALDI-TOF技术的灵敏度可以达到非常高的水平,可以检测到非常微量的化合物。
(2)分析速度快:MALDI-TOF技术的分析速度非常快,可以在几分钟内得到样品的分析结果。
(3)适用范围广:MALDI-TOF技术可以用于分析各种化合物,包括有机物、无机物、生物大分子等。
核酸基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术在结核病和非结核分枝杆菌病诊断专家共识要点核酸基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF MS)在结核病和非结核分枝杆菌病(Nontuberculous Mycobacteria, NTM)的诊断中起到了重要的作用。
本文将总结核酸基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术在结核病和NTM病诊断方面的专家共识要点。
1.技术原理:MALDI-TOFMS技术通过将分离的菌落直接吸附于基质上,并利用激光解吸和电离的原理对蛋白质进行检测和鉴定。
通过将分子的质荷比与已知数据库中的蛋白质质谱图进行比对,可以快速准确地确定菌株的物种和亚型。
2.结核病诊断:MALDI-TOFMS技术可以用于结核分枝杆菌的识别和鉴定。
结核分枝杆菌是引起结核病的主要致病菌株,通过MALDI-TOFMS技术可以快速准确地识别结核分枝杆菌,有助于早期诊断和治疗。
3.NTM病诊断:NTM是引起非结核分枝杆菌病的致病菌株,与结核分枝杆菌相比,NTM种类繁多,且具有耐药性。
传统的方法对于鉴定NTM菌株的种类和亚型耗时且复杂,而MALDI-TOFMS技术具有快速、准确的优势,可用于鉴定不同种类和亚型的NTM菌株,为临床诊断和治疗提供参考。
4.技术优势:MALDI-TOFMS技术具有快速、高效、准确、经济的特点,可以在几分钟内完成对菌株的鉴定,有效缩短了传统培养方法所需的时间。
此外,该技术还可以对菌株进行分子分型,有助于了解疫情传播链及菌株耐药性情况。
5.限制和挑战:MALDI-TOFMS技术在结核病和NTM病的诊断中存在一定的限制和挑战,例如对于一些高度相似的菌株进行区分可能存在困难,同时对于未知菌株的鉴定可能不够准确。
此外,建立完善的蛋白质数据库也是技术推广和应用的重要挑战。
综上所述,核酸基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术在结核病和NTM病的诊断中具有显著的优势和价值,可以快速准确地鉴定不同种类和亚型的致病菌株,为临床诊断和治疗提供重要依据。
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS) 技术的主要特点是,先通过PCR扩增目标序列,然后加入snp序列特异延伸引物,在SNP 位点上,延伸1个碱基。
将制备的样品分析物与芯片基质共结晶,将该晶体放入质谱仪的真空管, 而后用瞬时纳秒(10-9s) 强激光激发,由于基质分子经辐射所吸收的能量,导致能量蓄积并迅速产热,从而使基质晶体升华,核酸分子就会解吸附并转变为亚稳态离子,产生的离子多为单电荷离子,这些单电荷离子在加速电场中获得相同的动能,进而在一非电场漂移区内按照其质荷比率加以分离,在真空小管中飞行到达检测器。
MALDI产生的离子常用飞行时间(Time-of-Flight,TOF)检测器来检测,离子质量越小,就越快到达。
理论上讲,只要飞行管的长度足够,TOF检测器可检测分子的质量数是没有上限的。
MassARRAY SNP 检测的质谱范围为5000 to 8500 Da。
主要用途: 1.对生物大分子物质分子量的测定; 2.对蛋白质进行高通量的鉴定; 3.对有机小分子化合物分子量的测定; 4.对寡核苷酸的分析; 5.对基因的单核苷酸多态性的分析仪器类别:0303071402 /仪器仪表/成份分析仪器/质谱仪指标信息: 1.质量数测定范围最高可达40万Da以上; 2.检测灵敏度范围:10-15~10-18摩尔; 3.质量准确度可达5ppm; 4.分辨率右达2万。
附件信息:配有源后衰变装置,可对多肽、蛋白质的序列进行分析机组简介:基质辅助激光角吸附电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS Reflex Ⅲ):具有操作简单、快速、谱图直观、能耐受一定浓度的盐和去垢剂等特点,特别适合于混合多肽、蛋白、寡核苷酸的精确质量数测定,其测定质量数范围最高可达40万Da以上,灵敏度可达10-15~10-18摩尔,质量准确度5ppm。
配有源后衰变(post-sourc e decay, PSD)装置,计算机自动联机检索系统。
基质辅助激光解析电离飞⾏时间质谱MALDI-TOF-MS MALDI-TOF-MS(基质辅助激光解析电离飞⾏时间质谱)是近年来发展起来的⼀种新型的简单⾼效软电离⽣物质谱仪。
质谱分析法主要是通过对样品的离⼦的质荷⽐的分析⽽实现对样品进⾏定性和定量的⼀种⽅法。
因此,质谱仪都必须有电离装置把样品电离为离⼦,有质量分析装置把不同质荷⽐的离⼦分开,经检测器检测之后可以得到样品的质谱图,由于有机样品,⽆机样品和同位素样品等具有不同形态、性质和不同的分析要求,所以,所⽤的电离装置、质量分析装置和检测装置有所不同。
但是,不管是哪种类型的质谱仪,其基本组成是相同的。
都包括离⼦源、质量分析器、检测器和真空系统。
以某种⽅式使⼀个有机分⼦电离、裂解,然后按质荷⽐(m/z)⼤⼩把⽣成的各种离⼦分离,检测它们的强度,并将离⼦按其质荷⽐⼤⼩排列成谱,这种分析研究的⽅法叫做质谱图,质谱的最⼤⽤途之⼀是可以测定未知物的分⼦量(质谱能通过检测分⼦离⼦的质荷⽐获得分⼦量),并可以确定化合物的分⼦式(可通过碎⽚离⼦的质荷⽐的强度推测有机物的结构。
这相当于⼀个精巧的花瓶被打碎了,如果我们仔细地收集和归属这些碎⽚,然后将碎⽚拼构起来,就可以使花瓶复原。
花瓶好⽐有机物的分⼦,打碎花瓶犹如使分⼦电离、裂解。
收集和归属碎⽚就像是按质荷⽐分离、记录离⼦。
⽽将碎⽚重拼花瓶的过程,相当于通过解析谱图得到有机物结构的过程。
由于各种有机物都有其特定的、可以重复的质谱图,⽽且⼈们对质谱裂解过程的研究中已经发现了⼀些普遍适⽤的裂解规律,这为质谱⽤于有机物结构分析提供了可靠的基础)。
飞⾏时间质谱仪Time of Flight Mass Spectrometer (TOF) 是⼀种很常⽤的质谱仪。
这种质谱仪的质量分析器是⼀个离⼦漂移管。
由离⼦源产⽣的离⼦加速后进⼊⽆场漂移管,并以恒定速度飞向离⼦接收器。
离⼦质量越⼤,到达接收器所⽤时间越长,离⼦质量越⼩,到达接收器所⽤时间越短,根据这⼀原理,可以把不同质量的离⼦按m/z值⼤⼩进⾏分离。
Maldi-TOF-MS简介
中文名:基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱
英文名:Matrix-Assisted Laser Desorption/ Ionization Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF-MS)
特点:
测分子量时不依赖于标准样品
测得的是绝对分子量,而不是相对分子量,且精度高于光散射和膜渗透等方法 能得到分子量分布,而不仅仅是一个平均值
能同时提供末端基信息
样品用量少,耗时少
用途:
●能用于共聚物和接枝聚合物等高分子的精准分子量测定
●聚醚多元醇、异氰酸酯类聚合物多聚体等的检测
●聚合物重复链段的检测判断以及末端基结构推断
●助剂等微量物质的检测。
【MALDI-TOF MS】(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱)培训预习提纲一仪器概况仪器名称:基质辅助激光解析电离-飞行时间质谱仪Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass SpectrometerMALDI-TOF公司:美国应用生物系统Applied Biosystem型号:Voyager DE-STR特点:DE Delayed Extraction 延迟引出PSD:Post Source Decay 源后裂解技术指标:Mass AccuracyLinear Mode, External Calibration:≤±0.05% for angiotensin[1,296.6853] and myoglobin [16,952.5].∙Reflector Mode, External Calibration:≤±0.008% for ACTH 18-39 [m/z 2,565.1989].≤±0.005% for E.coli thioredoxin [m/z 1,1674.4] ±0.005% for ACTH 18-39Mass Resolution:∙Reflector Resolution:≥20,000 for insulin (m/z 5,734).≥12,000 for ACTH clips.∙Linear Resolution:≥3,000 angiotensin.≥3,500 for ACTH 18-39 [m/z2,465.1989].≥1,000 for myoglobin (m/z 16,952).≥100 for BSA (m/z 66,431).Sensitivity:∙Routine detection of 5 fmol of neurotensin with a signal to noise ration (S/N) >80:1.Post-Source Decay Mass Accuracy:∙≤0.2 with default calibration.应用:MALDI-TOF仪器作为一种可以确定大分子精确分子量的工具,可以对纳米材料、生物材料,高分子聚合物等的分子量及聚合度进行测定及碎片结构定性,有机合成反应的质量评价,蛋白质、多肽、核酸、寡糖等生物分子的分子质量测定, 蛋白质、多肽酶解产物肽图谱测定, 蛋白质、多肽的氨基酸顺序分析。
一、基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪操作规程一. 开机 1. 开主机总电源至ON。
2. 开主机正面有钥匙的开关至ON顺时针。
3. 开计算机及显示器启动FlexControl软件。
4. 等待源高真空达到3×10-6mbar如达不到该数值检查是否有漏气发生。
5. 进入日常操作。
二. 关机1将靶退出。
2在FlexControl界面的Spectrometer关掉高压按“OFF”。
3关闭所使用的软件关闭计算机。
4关主机正面有钥匙的开关至OFF逆时针。
5关主机总电源至OFF。
三日常操作1 打开FlexControl 进入仪器控制界面。
2 确认真空度为10-7mbar或稍低。
3 通过界面Carrier▲或主机正面的Load EJECT开关将样品靶放入仪器等待约2分钟调整好靶位。
在此过程中不应操作软件或硬件以确保仪器通讯畅通。
4 根据测量目的选择测量方法⑴分子量测定根据分子量大小选择相应的线性测量方法和仪器校正方法。
2 肽质量指纹谱测量根据所需测量的肽谱范围选择相应的反射测量方法和仪器校正方法。
⑶根据需要选择正离子或负离子测量方法和仪器校正方法。
⑷如果进行串联质谱分析则选择LIFT方法。
5 选择适当的仪器参数6 测量⑴手动测量a 选择好待测样品的靶位及相应参数后按Start开始测量。
b 根据图谱的质量按Add添加或按Clear Sum删除图谱。
c 按Save As保存图谱。
注在测量过程中可随时调整激光能量和靶位置以获得最佳信噪比和分辨率。
⑵自动测量a 按菜单AutoXecute再按Select选择一个Sequence文件名。
b 按Edit编辑待测样品用Sample position 的Sample依次选定靶位?蟀碅dd添加到Edit AutoXecute Sequence中。
c 按AutoXecute Method选择Calibration 或样品测量方法。
d 按Edit设定激光能量、靶位移动、累加方法等参数并保存该参数。
基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱
在寡糖结构分析中的应用
项目完成单位:国家生物医学分析中心
项目完成人:刘炳玉谷苗桑志红王鸿丽刘峰魏开华杨松成
1.前言
寡糖和多糖具有调节抗体水平、增强免疫功能、抗肿瘤、抗感染等作用,在肝炎、风湿病和爱滋病等重大疾病诊疗上应用价值大。
它还具有抗消化性溃疡、降血糖、降血脂、抗血栓、抗辐射、抗毒物损伤、抗晕、祛痰镇咳、诱导干扰素产生、促进血功能恢复以及促进蛋白质和核酸的生物合成等方面的生物活性,在国内外(尤其我国传统医学中)应用十分广泛。
糖类化合物结构比蛋白质和核酸复杂得多,包括单糖及其衍生物、寡糖、多糖、复合多糖和糖苷类,糖链由含多元羟基并顺反异构环状己或戊糖通过苷键连接而成,各单糖有五个手性碳且连接位置和构型多种多样。
要阐明一种糖结构,必须了解: (1) 分子量;(2) 单糖残基组成; (3) 单糖残基间的顺序; (4) 单糖残基在糖苷键中的位置; (5) 环状结构的类型; (6) 糖苷键的构型。
糖的组成复杂,结构相似,没有显色基团,难以不经衍生就进行光谱、色谱分析,但质谱不受此影响。
早期研究糖结构的质谱方法主要是快原子轰击电离质谱(FAB-MS),可以显示碎片离子,但有时候检测不到分子离子峰,而且,FAB-MS的分子量范围小、灵敏度不高[1]。
以基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS) 和电喷雾质谱(ESI-MS)为代表的生物质谱打开了质谱分析研究生物大分子的新领域,并很快发展成为能在多个层次上分析研究生物分子的生物质谱学(Biological Mass Spectrometry , BMS) [2-4]。
近年来,ESI-MS已在糖的结构分析中显示出强大的生命力。
它无需衍生化就能确定寡糖的结构、聚合度及组成,并能精确测定糖蛋白的分子量及其中寡糖的序列及结构均一性,还能区分寡糖是O一还是N-连接的,常被用于糖型(glycoform)的分析[5]。
但是,ESI-MS受样品中的无机盐和溶剂中干扰物的影响比较大,常导致其表观灵敏度不高。
相反,MALDI-TOF-MS的干扰物忍受力要比ESI-MS强得多,它的表观灵敏度比ESI-MS高;MALDI-TOF-MS的图谱因为没有ESI-MS中的多电荷特性而更容易解析。
另外,MALDI-TOF-MS的样品制备以及仪器调节也比ESI-MS系统简单。
因此,MALDI-TOF-MS成为当前研究蛋白质等生物大分子的首选技术。
Hillenkamp等[6]人报道了用MALDI-TOF-MS精确地测定ng级的葡聚糖,分子量达7000 u。
另外,源后裂解技术
(PSD) 通过将侧链或骨架打断,从碎片的质量数分布可推测母离子的结构,主要用于糖链结构以及取代基种类、取代位置、分布情况以及取代数量等情况的研究[7-8]。
2. 材料与方法
2.1 材料
糖样本SXY1306系列,SXY1572系列,SXY13000系列。
“酸水解及GC法”定性分析单糖组成,LC分析表明相对纯度大于97%。
基质α-氰基-4-羟基肉桂酸(α-CCA)、芥子酸(SA)、2,5-二羟基苯甲酸(DHB)均购自Bruker 公司。
三氟乙酸(TFA)、乙腈(ACN)均为美国进口试剂。
实验用水为MilliQ处理后的水。
2.2 仪器
德国Bruker 公司MALDI-TOF-MS(Autoflex);糖样本SXY1306和SXY1572系列(分子量小于2000U)用反射检测方式,飞行管长1.70M;SXY13000系列(分子量大于10000U)用线性检测方式;飞行管长1.22M;氮激光器波长337nm。
2.3 方法
样品:取各样品适量,用含/不含0.5% TFA溶剂溶解。
基质:将CCA、SA、DHB 分别溶于含/不含0.1% TFA 的50% 乙腈溶液中,制成饱和溶液,离心,取上清液。
点靶:取SXY1306系列和SXY1572系列各1u l,分别和1u l的CCA及DHB混合,取1u l 点于Scout384样品靶上;取SXY13000系列1u l,分别与1u l DHB、SA及CCA混合,取1u l 点于Scout384样品靶上,待自然干燥后置仪器中测定。
3. 结果与讨论
3.1 基质的筛选
采用负离子检测方式。
对于SXY1306系列和SXY1572系列(分子量小于2000U),重点比较DHB与CCA的差异;结果表明:两者在“灵敏度、准确度等”方面并无明显差异(图1 A ,B),这与大多数文献报道的略不同。
对于SXY13000系列(分子量大于10000U),重点比较SA与CCA的差异。
结果表明:SA的灵敏度明显优于CCA(图2)。
准确度上未发现明显差异。
3.2 检测方式
对于SXY1306系列和SXY1572系列,两种方式均可得到样品离子峰,但负离子方式比正离子方式的加成峰等杂峰少(图1C , D)。
另外,在正离子方式时,DHB比CCA略
好(加成峰等杂峰少)。
负离子方式时,两种基质无明显差异。
由此可见,正离子方式在检测小分子量的糖时,主要问题是产生一些基质等对样品的加成离子,使得谱图解析难点增加。
另外,正离子方式可能有助于产生一些寡糖碎片峰,这有利于寡糖结构解析。
关于“正离子方式下寡糖的源内裂解”问题正在进一步研究。
对于SXY13000系列,DHB,CCA,SA三种基质的正离子方式均未检测出样品离子峰。
说明,随着分子量的增加,糖链环和氧桥捕获氢离子的能力大大下降。
相反,负离子条件下,活泼氢仍可以较容易的被基质负离子夺走。
因此,正、负离子检测大分子量糖类时,可以部分反映出糖链的空间折叠情况。
3.3 制样方法
质谱的制样技术对分析结果有比较重要的影响。
传统的寡糖样品常在碱性条件下进行(如氨水体系,碳酸氢铵体系等),但实验观察到,碱性对于基质结晶有一定的负面影响(颗粒太大),而且也难以在正离子方式检测(通过正负离子检测确认分子离子峰是很有效的方法)。
因此,本项目探索的方法是:纯水体系(不加TFA、甲酸等酸化试剂)。
3.4 PSD技术研究寡糖结构
SXY1306系列和SXY1572系列样品,采用13步收集策略,对m/z1572等高丰度离子峰进行了PSD分析。
结果表明:负离子PSD比正离子方式的离子碎片少得多;而正离子方式下的PSD的碎片分析较复杂,需要专门的分析软件。
另外,对于寡糖,正离子方式中的加成离子的问题对于PSD分析并无影响。
A B
图1 基质对寡糖的MALDI-TOF-MS的影响(A)CCA 负离子(B)DHB负离子
(C)CCA 正离子(D)DHB 正离子C
D
参考文献
1 Yoko Ohashi, etc. Analysis of sugar epimers using mass spectrometry: N-acetyllactosamine-6,6′-disulfate and the 2′-epimer. Eur. J. Mass Spectrom.,2004,1:269 - 278
2 杨松成. 蛋白质组学中的有机质谱. 现代科学仪器,2000,5:9
3 赵晓光,薛燕,刘炳玉. MALDI-TOF质谱仪关键技术及进展. 现代仪器,2003,4:17
4 M. Karas, U. Bahr, A. Ingendoh, F. Hillenkamp, Introduction of MALDI-TOF. Angew. Chem. 1989, 101:805-806
5 刘翠平,方积年. 质谱技术在糖类结构分析中的应用. 分析化学,2001,29(6):716-720
6 B. Stahl, A. Linos, M. Karas, F. Hillenkamp, M. Steup. Analysis of fructans from higher plants by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry. Analyt. Biochem. 1997,246:195-204
7 王杰,杨松成,吴胜明,王红霞,魏开华,张学敏. 应用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱源后衰变技术鉴定蛋白质. 药学学报,2004,39(8):627-630
8 Joseph Zaia. Mass spectrometry of oligosaccharides. Mass Spectrometry Reviews, 2004, 23:161– 227。