多級質譜聯用

多級質譜聯用是通過對一級或上級質譜產生離子的進一步裂解產生次級質譜，並對次級質譜進行質量分析的技術。依據實現方式，多級質譜可分為兩類：一類是時間串聯質譜(tandem in time)，它是利用某些質量分析器能夠儲存離子的特性，在同一個質量分析器上，通過時間序貫實現多級質譜分析；另一類是空間串聯質譜(tandem in space)，它是利用多個質量分析器在空間上串聯從而實現多級質譜的功能。

基本介紹

• 中文名：多級質譜聯用
• 外文名：Multilevel mass spectrometry
• 原理：對次級質譜進行質量分析的技術
• 分類：時間串聯質譜和空間串聯質譜
• 舉例：GC/MS，LC/MS等
• 目的：分離純化

簡介

多級質譜聯用技術是通過對一級或上級質譜產生離子的進一步裂解產生次級質譜，並對次級質譜進行質量分析技術。依據實現方式，多級質譜可分為兩類：一類是時間串聯質譜(tandem in time)，它是利用某些質量分析器能夠儲存離子的特性，在同一個質量分析器上，通過時間序貫實現多級質譜分析；另一類是空間串聯質譜(tandem in space)，它是利用多個質量分析器在空間上串聯從而實現多級質譜的功能。

時間串聯質譜

時間串聯質譜需要質量分析器具有捕獲並駐留離子的特性，如離子阱、傅立葉變換離子迴旋共振就是這類質量分析器，它們通過將不檢測離子噴射出質譜質量分析器的分析區，孤立待分析的離子做進一步的裂解，從而獲得次級質譜，這一個過程可以反覆，這樣可以觀測幾代子代離子的碎片，因此時間型質譜可進行多級子離子實驗。它的局限性在於不能實現多級質譜的另外一些重要性能如母離子掃描或中性丟失實驗等。

空間串聯質譜

空間串聯質譜是利用多個質量分析器在空間上串聯，來實現多級質譜功能。如三重四級桿(triple quadrupole mass spectrometer，QqQ)，它由Q1和Q3兩個四級桿質量分析器外加Q2做碰撞誘導裂解組成，共同實現二級質譜的功能。這種多重質量分析器組合，通常第一質量分析器設計為射頻質譜，如四級桿或離子阱，第二質量分析器質量分析器則根據套用目的，可以設計為射頻(主要為四級桿)、也可以設計為高解析度質量分析器如TOF或FT—MS等。不同的質量分析器設計組合，帶來的分析特性不同，如QqQ可以進行掃描母離子、中性丟失、子離子和多反應監測等數據採集技術：通過提高選擇性而長於定量；Q-TOF(quadrupole time-of-flight mass spectrometer)或IT-TOF(iontraptime-of-flightmass spectrometer)通過引入TOF，將碎片離子的多級質譜分析與離子的高解析度質譜相結合，更有利於定性(圖1)。

圖1 空間串聯質譜構成原理示意圖

在藥物生產與研究中經常會面對複雜天然藥物的多組分結構歸屬與鑑定，或者藥物代謝產物以及藥物雜質，或混合的微量成分分析等結構測定或含量測定等方面的挑戰，傳統的單一質譜功能不能滿足分析要求，利用串聯質譜儀多級質譜的測定應對挑戰，已經越來越發揮著重要的作用。

串聯四極桿質譜分析有多種離子活化方法，常用的為碰撞池中離子與中性氣體碰撞產生碎片離子的方法，稱為碰撞誘導解離方法(Collision Induced Dissociation，CID)，經CID活化後的碎片離子掃描方式主要有4種：①產物離子掃描(Production scan)是指選擇母離子和測定CID產生的所有產物離子，一級質譜選定一個離子，掃描二級質譜；②母離子掃描(Precursor scan)是指選擇某一產物離子和測定所有能經CID產生這一產物離子的母離子，二級質譜選定一個離子，掃描一級質譜；③中性丟失掃描(Neutral loss)是指選定中性碎片，檢測所有能丟失這一中性碎片的裂解反應，中性丟失掃描時需要同時掃描前、後兩級質譜分析及在這兩級質譜分析之間相差恆定的質量；④選擇反應監測(Selected reaction monitoring)，是指第一級質譜分析選定一個離子，經碰撞池產生二級質譜分析選擇的離子，主要用於定量分析，提高選擇性與信噪比。

多級質譜聯用技術舉例

多級質譜聯用技術包括液相色譜一質譜聯用技術、氣相色譜一質譜聯用技術及晶片一質譜聯用技術等多種聯用技術。聯用技術色譜可作為質譜的樣品導入裝置，並對樣品進行初步分離純化，因此色譜-質譜聯用技術可對複雜體系進行分離分析。因為色譜可得到化合物的保留時間，質譜可給出化合物的相對分子質量和結構信息，故對複雜體系或混合物中化合物的鑑別和測定非常有效。在這些聯用技術中，晶片一質譜聯用(Chip/MS)為近年興起的新興質譜聯用技術，顯示了良好前景，但目前尚不成熟，而氣相色譜一質譜聯用和液相色譜一質譜聯用等已經廣泛用於藥物分析。

氣相色譜/質譜聯用(GC/MS)

氣相色譜的流出物已經是氣相狀態，可直接導入質譜。由於氣相色譜與質譜的工作壓力相差幾個數量級，開始聯用時在它們之間使用了各種氣體分離器以解決工作壓力的差異。隨著毛細管氣相色譜的套用和高速真空泵的使用，現在氣相色譜流出物已可直接導入質譜。

液相色譜/質譜聯用(LC/MS)

液相色譜/質譜聯用的接口前已論及，主要用於分析GC/MS不能分析或熱穩定性差、強極性和高相對分子質量的物質，如生物樣品(藥物與其代謝產物)和生物大分子(肽、蛋白質、核酸和多糖)。

毛細管電泳/質譜聯用(CE/MS)

毛細管電泳(CE)適用於分離分析極微量樣品(nL)和特定用途(如手性對映體分離等)。CE流出物可直接導入質譜，或加入輔助流動相以達到和質譜儀相匹配。微流控晶片技術是近年來發展迅速，可實現分離、過濾、衍生等多種實驗室技術於一塊晶片上的微型化技術，具有高通量、微型化等優點，目前也已實現晶片和質譜聯用，但尚未商品化。

超臨界流體色影質譜聯用(SFC/MS)

常用超l臨界流體二氧化碳作流動相的SFC適用於弱極性和中等極性物質的分離分析，通過色譜柱和離子源之間的分離器可實現SFC和MS聯用。

電漿發射光譜/質譜聯用(ICP/MS)

由ICP作為離子源和MS實現聯用，主要用於元素分析和元素形態分析。