质谱学的展望

进入21世纪,现代科学技术的发展对分析测试技术提出了新的挑战。不同于经典的化学分析方法和传统的仪器分析方法,在现代分析科学中,原位、实时、在线、无损、高通量、高灵敏度、高选择性、低消耗一直是分析人员追求的目标。在众多的分析测试方法中,质谱被认为是一种特异性强、灵敏度高的方法,得到了广泛的应用。电喷雾解吸电离技术、电晕放电实时直接分析电离技术和电喷雾萃取电离技术的引入,适应了时代和科技发展的需要,为复杂样品的快速质谱分析打开了一扇窗。

便携式质谱仪是新型质谱仪的研究热点之一。便携式质谱仪的研究主要集中在电离技术和质量分析技术,多采用Detech公司和SGE公司的商用探测器。为了适应电离技术和质量分析技术的快速发展,迫切需要发展高性能的离子检测技术,而低噪声、高稳定性、宽质量范围、低质量分辨、长寿命、低成本将是离子检测技术发展追求的目标。

质谱和光谱学、核磁共振等方法并行,暂时很少有交叉领域。其实质谱和这些经典光谱学方法的交叉也是一个应该重视的研究领域。

生物质谱可以提供一种快速、易懂的多组分分析方法,具有灵敏度高、选择性强、准确度好的特点。其应用范围远远超过放射免疫分析和化学检测的范围。在检验医学中,生物质谱主要可用于生物体内的成分序列分析、结构分析、分子量测定和成分含量测定。1.核酸检测的应用:核酸的分子生物学研究已成为生物化学、分子生物学和医学领域最具活力的研究方向之一。通过现代生物质谱技术,不仅可以得到寡核苷酸的分子量,还可以通过相关技术得到其序列信息。2.小分子生物标志物的检测应用:质谱在检验医学中使用较早且广泛,利用核素稀释GC-MS分析小分子生物标志物,该方法是许多生物小分子检测的参考方法,主要分析项目有氨基酸、脂肪酸、有机酸及其衍生物、单糖、前列腺素、甲状腺素、胆汁酸、胆固醇和类固醇、生物胺、脂类、碳水化合物、维生素、微量元素等。这些项目很多都有相对完善的方法,比如激素的检测和新生儿氨基酸、游离肉碱、酰基肉碱的串联质谱筛查体系。2004年2月24日,美国美国食品药品监督管理局(FDA)专门制定了指导性文件《新生儿氨基酸、游离肉毒碱和酰基肉毒碱的串联质谱分析筛选检测系统》。生物质谱作为一种参考方法,在临床实验室量值溯源中也发挥着重要作用。由于质谱在测量准确性和可靠性方面的巨大优势,许多国际组织或校准品制造商将质谱作为参考方法来确定一些测量项目的校准值,如葡萄糖、尿酸、T4和肌酐。3.大分子生物标志物检测的应用:大分子生物标志物按其结构可分为蛋白质、糖蛋白和寡核苷酸。蛋白质是疾病的重要生物标志物。当异常基因产生异常蛋白时,临床实验室可以通过测量代谢物的浓度、代谢组的变化,检测异常的功能蛋白、结构蛋白或与疾病相关的蛋白指纹,为疾病诊断提供数据。代谢组学、蛋白质组和基因组分析之间的相互作用将是我们未来几年的主要挑战和发展机遇。临床检查首先会通过连续分析识别与疾病相关的代谢组,然后通过蛋白质和/或DNA的分析验证识别结论,最后结合其他临床信息和实验室数据确定疾病的严重程度,并制定治疗策略。肿瘤标志物的测定是生物质谱在临床检验中最突出和最有价值的领域,生物质谱是最有希望用于肿瘤早期检测的方法。根据乳腺癌等l2肿瘤的血清和尿液检测结果,检测灵敏度为82% ~ 99%。诊断的特异性为85% ~ 99%,这是一个令人震惊的结果。4.微生物鉴定的应用:通过对每个细菌分离物的生物质谱分析,可以获得每个细菌的独特肽谱或指纹图谱,从而鉴定细菌。Hsu已经通过串联质谱鉴定出沙门氏菌。由于细菌中蛋白质含量较高,生物质谱可用于鉴定细菌的属、种和菌株。串联质谱也可以鉴定糖或脂质的脂肪酸组成;此外,在处理生物样品后,还可以通过串联质谱从单个细菌水平发现和确定病原体和孢子。对特殊脂质成分的分析有助于了解样品中致病菌的活力和潜在感染。5.药物分析的应用:质谱在药物分析中的应用包括:合成药物的成分分析、天然药物的成分分析、肽类和蛋白质类药物(包括糖蛋白)的氨基酸序列分析、药物代谢研究和中药成分分析。治疗药物监测(TDM)广泛用于实验室医学。在过去,免疫化学和高效液相色谱主要用于药物检测。免疫化学技术虽然简单易操作,但检测的药物种类很少。HPLC测定的药物种类虽多,但定性可靠性差。然而,液相色谱和质谱联用(LC。MS)准确、快速,可用于检测几乎所有药物,如抗癌药、免疫抑制剂、抗生素、心血管药物等。LC。质谱技术有望成为毒品检测最有力的工具。