在新藥的研究、診斷學(xué)的改進(jìn)和**方法個人化的過程中，表征和鑒定新的**對象的能力是一個基本的必備要求。在過去的10多年里，質(zhì)譜分析（MS）成為了分析技術(shù)的一個選擇。電離技術(shù)的進(jìn)步和質(zhì)量分析器件的發(fā)展，使得研究高分子量的物質(zhì)，例如蛋白質(zhì)、碳水化合物和DNA等成為可能。在本文中，我們將通過個案分析的方式，來審查這些決定性的進(jìn)展中的一些部分；我們還將舉例說明質(zhì)譜儀如何能夠不僅識別、區(qū)分同一個2維凝膠斑點中的兩個孤立的蛋白質(zhì)，而且也能識別這些蛋白質(zhì)中的特異變種。作為質(zhì)譜分析用軟電離技術(shù)的先驅(qū)，正如瑞典**科學(xué)院所描述的那樣“hovering through blasting”，日本島津公司的田中耕一的工作，是質(zhì)譜分析發(fā)展的一個主動力。 1987年，在**屆中－日質(zhì)譜分析聯(lián)合討論會上，田中耕一論述了軟激光解吸附技術(shù)可以使蛋白質(zhì)分子離子化。一年之后，他的這篇創(chuàng)造性的論文發(fā)表在Rapid Communications in Mass Spectrometry上。田中耕一的工作為激光解吸附技術(shù)——例如基質(zhì)輔助的激光解吸電離技術(shù)（Maldi）打下了基礎(chǔ)。2002年，他和弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)的John B Fenn，由于他們對軟吸附電離方法上的貢獻(xiàn)一起被授予了該年度諾貝爾化學(xué)獎，他的工作得到了諾貝爾基金會的認(rèn)可。

具有**性的樣品電離

Maldi使得對生物大分子的電離成為了可能。這是因為Maldi可以使不具揮發(fā)性的生物樣品汽化、電離，直接進(jìn)入氣態(tài)。要分析的樣品和基質(zhì)——通常是??三醇和鈷粉混合在一起。這種基質(zhì)可以吸收來自氮氣激光的337nm波長的紫外激光并將其轉(zhuǎn)化為熱能，同時一小部分基質(zhì)包括*上表面的分析物被迅速加熱，從樣品中氣化。由于基質(zhì)吸收了大多數(shù)的瞬時激光的能量，分子量高達(dá)1000000道爾頓的分子也能被成功地分解。在Maldi發(fā)明之前，蛋白質(zhì)分子由于其較高的分子量實際上被排除在質(zhì)譜分析之外，而且使用傳統(tǒng)的技術(shù)也難以對蛋白質(zhì)進(jìn)行研究。早期的激光解吸附質(zhì)譜分析，將研究局限在相對分子量大約為5000～10000的范圍內(nèi)，這個限制就排除了對大多數(shù)蛋白質(zhì)的研究，因為大多數(shù)的蛋白質(zhì)分子在電離過程中容易散射而分解掉。與一些更早建立的電離技術(shù)，例如快速原子轟擊、等離子解吸附技術(shù)不同的是，Maldi技術(shù)帶來了一些好處，它對諸如緩沖鹽、堿金屬鹽、清潔劑和丙三醇等雜質(zhì)的存在相對要寬容一些。

Madil 和Tof質(zhì)量分析器的聯(lián)用

Maldi大多數(shù)情況下是和Tof（飛行時間）質(zhì)量分析器聯(lián)用的。在Maldi－Tof裝置中，離子的形成、分離和檢測都是在高真空環(huán)境中完成的。當(dāng)從離子源加速之后，由于勢能的差別，就在飛行管中以不同的速度進(jìn)行飛行。離子的質(zhì)量越小，就以越快的速度穿過飛行管到達(dá)檢測器。因此，各不相同的離子質(zhì)量，也就對應(yīng)了不同的飛行時間，這就是離子分離的原理。Maldi－Tof質(zhì)譜分析既可以用于生物大分子的質(zhì)量分析，例如低聚核苷酸、低聚糖、糖蛋白等；又可以用來生成附加的信息，例如從胰蛋白酶消化液中識別蛋白質(zhì)、監(jiān)測生物分子反應(yīng)的動力學(xué)、表征蛋白質(zhì)的結(jié)合和闡明蛋白質(zhì)更**的結(jié)構(gòu)等。

與Tof質(zhì)量分析器聯(lián)用的Maldi技術(shù)提供了一種非常溫和的電離方法，得到的譜圖幾乎完全沒有碎片。這些譜圖很容易解讀，但是在有些情況下顯得信息匱乏。額外的結(jié)構(gòu)信息可以通過使用串聯(lián)的質(zhì)譜分析（MS/MS）或者源后衰減技術(shù)（PSD）的受控分裂得到。

串聯(lián)的質(zhì)譜分析意味著使用兩套完整的質(zhì)譜儀。**級用來從混合物中挑選一種離子，使用氣體碰撞將其裂碎，碎片隨后被導(dǎo)入**級，用來推導(dǎo)序列的信息。要得到PSD譜圖，則要求Tof分析器安裝有離子反射鏡。PSD使用的方法是增加激光的功率，使其超過產(chǎn)生一般Maldi譜圖所需功率的閾值。過剩的能量會使分子分裂。Tof儀器的常規(guī)反射設(shè)計包括時間消耗和樣品消耗，以此來得到源后衰減（PSD），在變化的反射電壓下進(jìn)行多重分析。*后需要將譜圖合并在一起形成完整的圖譜。

Maldi-Tof CFR MS

將曲線場反射（Curved FieldReflectron，CFR）整合到Maldi-Tof質(zhì)譜儀器中，增加了測試速度和靈敏度，這就提出了諸如組合化學(xué)、微衛(wèi)星和SNP（單核苷酸多態(tài)性）分析這樣高通量的應(yīng)用中無縫合線的PSD（sPSD）的想法。反射的電壓梯度沿著圓弧在飛行管中將離子碎片聚焦（如圖）。增加1個電子門就可以選擇特定的縮氨酸質(zhì)量，于是可以從混合物中得到個別縮氨酸的氨基酸序列離子。在曲線場下，碎片離子會直接出現(xiàn)，和它的母體分子儀器一起形成序列譜圖。

Maldi-Tof QIT MS

Maldi-Tof也用和四極離子阱（QIT）聯(lián)用。這種聯(lián)用儀器可以對復(fù)雜混合物進(jìn)行分析，對于轉(zhuǎn)譯后修飾的表征采用MS分裂（多重的序列分析）模式，對于蛋白質(zhì)指認(rèn)則采用大質(zhì)量的MS/MS模式。Maldi-Tof QITMS提供飛行時間的分辨率和穩(wěn)定的質(zhì)量**度，這些性質(zhì)與激光的能量和樣品表面形貌無關(guān)。不需要在靈敏度上進(jìn)行妥協(xié)，使用較低的加速電壓就能實現(xiàn)對非導(dǎo)電性目標(biāo)材料的兼容。這些聯(lián)用的儀器對于研究縮氨酸、碳水化合物的結(jié)構(gòu)以及其他的生物學(xué)樣品包括蛋白質(zhì)表達(dá)中的序列重排和定量測定，都是非常有價值的。

Maldi的商品化

作為田中耕一工作的直接結(jié)果，島津生物技術(shù)公司得以將Maldi質(zhì)譜儀充分的商業(yè)化，使之成為在細(xì)胞水平上研究蛋白質(zhì)的強有力的工具。該公司的Axima-CFR提供靈敏的、高通量的蛋白質(zhì)檢驗，幫助研究者理解這些蛋白質(zhì)在**中的作用，為診斷學(xué)標(biāo)記和新藥**鋪平了道路。Axima系列現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展成為包括Axima-CFR-Plus和Axima-QIT在內(nèi)的系列產(chǎn)品。