MALDI-TOF MS(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱)培训预习提纲教学教材
MALDI-TOFTOF培训
250 l/s turbo
250 l/s turbo
8
Bruker Confidential
2021/3/31
反射模式下TOF的分辨率高于线性模式
Linear TOF-MS
Reflection TOF-MS
9
Bruker Confidential
2021/3/31
线性模式 适合大分子 （蛋白质，核酸，多聚物等） 分辨率和质量准确度低于反射模式，通常测得的 为平均分子量
质量分辨率
It is a measure of a mass spectrometer’s ability to distinguish two compounds of nearly equal mass.
a.i. 1100
<-273->
1000
<-301->
900
800
Resolution = (m/z)/ Dm
Bruker Confidential
2021/3/31
Enabling Life Science Tools Based on Mass SpectrometryTM
如何提高准确度,分辨率和灵敏度
仪器调节 - 仪器校准 - 延时提取 - 激光功率 - 基质抑制 - 数据采集频率
样品制备 - 基质选择 - 点靶方法 - 样品纯化
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Bruker Confidential
2021/3/31
Enabling Life Science Tools Based on Mass SpectrometryTM
7
Bruker Confidential
2021/3/31
Enabling Life Science Tools Based on Mass SpectrometryTM
MALDI-TOFTOF培训教学内容
2020/6/4
Enabling Life Science Tools Based on Mass SpectrometryTM
如何提高准确度,分辨率和灵敏度
仪器调节 - 仪器校准 - 延时提取 - 激光功率 - 基质抑制 - 数据采集频率
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Bruker Confidential
2020/6/4
MALDI-TOF的基本原理
Laser
Sample Target
Time-of-Flight
Clock Detector
Molecular Mass
5
Bruker Confidential
2020/6/4
Ek = zqU Ek = 1/2mV2 V2 = 2qU z/m = 2qU / (m/z)
Measurement error
e.g. % mass accuracy =
True mass
x 100%
Measured mass: 1296.970
True mass: 1296.685
0.02% error
Very small percentage errors (<0.01%) are expressed as parts per million or ppm. 0.01% = 100ppm
Desorption/Ionization, MALDI 基质辅助激光解析电离
3
Bruker Confidential
2020/6/4
常见的质量分析器
• Quadrupol • Magnetic Sector • Ion Trap • ICR FTMS • Time-of-Flight, TOF 飞行时间
2466.21 m/z
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析小分子化合物
MALDI-TOF MS分析小分子化合物新方法对于分子量小于400Da的化合物, 使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS) 的常规方法难以检测，这主要是由于小分子基质带来的干扰。
为此，本方法发展了一种MALDI-TOF MS分析小分子的新策略，将小分子转移到高质量区域测定，成功的分析了赤霉酸等一系列小分子化合物。
1 实验部分Bruker公司AUTOFLEX III MALDI-TOF 质谱仪，氮分子激光，波长355nm，使用前用混合多肽（购自Bruker公司, 包括：血管紧张肽I, 血管紧张肽II, P物质, 蛙皮素, 促肾上腺皮质激素1-17, 促肾上腺皮质激素18-39, 生长激素释放抑制激素28）外标法校正仪器。
金属酞箐化合物的合成参照已发表的文献，最终产物经过紫外可见吸收光谱（UV-Vis），质谱（MALDI-TOF MS）以及核磁（NMR）表征。
样品和基质分别溶于适当溶剂，二者按照一定比例混合均匀，取1μl混合溶液滴在MALDI 样品靶上，或者直接吸取1μl样品溶液滴在靶上，待溶剂自然挥发样品结晶后，送入质谱仪，进行质谱分析。
实验中数据采集时所用参数如下：加速电压19kV，反射模式，激光频率10Hz，使用最大激光能量的40-90%，累加30-200次。
使用Bruker公司的XMASS软件，flexControl和flexAnaysis软件进行数据采集和数据处理。
2 结果与讨论2. 1金属酞箐基质的发现酞箐化合物是一类具有π电子共轭结构的大环化合物，具有良好的热稳定性和化学稳定性一直被广泛用作染料，此外，由于其独特的光、电、磁及对某些气体的敏感性等方面的特性而被应用于化学传感器、非线性光学材料、光盘信息记录材料、太阳能电池材料、燃料电池中的电催化材料、场效应晶体管、气体检测及光动力学治疗癌症等许多方面。
在用MALDI-TOF MS分析金属酞箐类化合物时，由于该类化合物在紫外可见区有吸收，可以吸收激光（波长337nm）能量，所以，在没有基质的情况下能够解吸电离得到分子离子峰。
基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪
基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF MS）是一种高分辨率、高灵敏度的质谱分析技术，广泛应用于生物分子的分析和鉴定。
本文将从MALDI-TOF MS的原理、仪器构成、样品制备、数据处理等方面进行详细介绍。
一、原理MALDI-TOF MS的原理是利用基质分子（matrix）将待分析的生物分子样品与激光束混合后，通过激光的辐射能量将样品分子离子化，然后将离子加速到飞行管（flight tube）中，通过离子的质量-电荷比（m/z）比较离子的飞行时间，最终得到样品分子的质谱图。
二、仪器构成MALDI-TOF MS主要由以下几个部分组成：1. 激光系统：用于产生激光束，通常采用氮气激光或二极管激光。
2. 基质系统：用于制备基质，通常采用较小的有机分子，如辣根过氧化物酶（horseradish peroxidase）或环状芳香族化合物。
3. 样品系统：用于制备待分析的生物分子样品，通常采用溶液法或固相法。
4. 离子源：用于将样品分子离子化，通常采用正离子模式或负离子模式。
5. 飞行管：用于加速离子并测量离子的飞行时间，通常采用直线型或反射型。
6. 探测器：用于检测离子并将信号转换为电信号，通常采用微通道板（MCP）或多道光电倍增管（PMT）。
三、样品制备MALDI-TOF MS的样品制备通常采用溶液法或固相法。
溶液法是将待分析的生物分子样品与基质混合后，通过激光的辐射能量将样品分子离子化。
固相法是将待分析的生物分子样品固定在基质表面后，通过激光的辐射能量将样品分子离子化。
四、数据处理MALDI-TOF MS的数据处理主要包括质谱图的解析和峰的识别。
质谱图的解析是将离子的飞行时间转换为离子的质量-电荷比（m/z），并绘制出质谱图。
峰的识别是通过峰的位置、峰的形状和峰的强度等特征，识别出样品分子的质量和结构信息。
五、应用MALDI-TOF MS广泛应用于生物分子的分析和鉴定，如蛋白质、核酸、糖类等。
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。
maldi-tof
新闻网页贴吧知道MP3图片视频百科文库MALDI-TOF-MS进入词条搜索词求助编辑MALDI-TOF-MS1. 基本原理MALDI-TOF-MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱, 英文名Matrix-Assisted Laser Desorption/n Time of Flight Mass Spectrometry）是近年来发展起来的一种新型的软电离生物质谱，其无论是在理论在设计上都是十分简单和高效的。
仪器主要由两部分组成：基质附助激光解吸电离离子源（MALDI）和质量分析器（TOF）。
MALDI的原理是用激光照射样品与基质形成的共结晶薄膜，基质从激光中吸收能生物分子，而电离过程中将质子转移到生物分子或从生物分子得到质子，而使生物分子电离的过程。
因种软电离技术，适用于混合物及生物大分子的测定。
TOF的原理是离子在电场作用下加速飞过飞行管道达检测器的飞行时间不同而被检测即测定离子的质荷比（M/Z）与离子的飞行时间成正比 ，检测离子。
OF-MS具有灵敏度高、准确度高及分辨率高等特点，为生命科学等领域提供了一种强有力的分析测试手扮演着越来越重要的作用。
2 分子量测定分子量是有机化合物最基本的理化性质参数。
分子量正确与否往往代表着所测定的有机化合物及生的结构正确与否。
MALDI-TOF是一种软电离技术，不产生或产生较少的碎片离子。
它可直接应用于混合析，也可用来检测样品中是否含有杂质及杂质的分子量。
分子量也是生物大分子如多肽、蛋白质等鉴定参数，也是基因工程产品报批的重要数据之一。
MALDI-TOF的准确度高达0.1%~0.01%，远远高于目前的SDS电泳与高效凝胶色谱技术，目前可测定生物大分子的分子量高达600KDa。
3. 蛋白质组学中的质谱技术——肽质量指纹谱技术（PMF）蛋白质组学是当前生命科学研究的前沿领域。
对蛋白质快速、准确的鉴定是蛋白质组学研究中必不键性的一步。
采用MALDI-TOF-MS测得肽质量指纹谱（PMF）在数据库中查询识别的方式鉴定蛋白质，蛋白质组学研究中最普遍应用的最主要的鉴定方法。
基质辅助激光解析电离飞行时间质谱MALDI-TOF-MS
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(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱)培训预习提纲
【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。
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【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 Spectrometer
MALDI-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 Accuracy
Linear 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 18-39
Mass 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/z
2,465.1989].
≥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。
二原理
1. 质谱仪分类
2一般质谱仪结构
a．离子源 Ion Source
电子电离源（Electron Ionization，EI）
化学电离源（Chemical Ionization，CI）
快原子轰击源（Fast Atom Bombardment，FAB）
电喷雾源（Electron Spray Ionization，ESI）
大气压化学电离源（Atmospheric Pressure Chemical Ionization，APCI）
激光解析源（Laser Desorption，LD） b．质量分析器 Mass Analyzer
双聚焦分析器（Double Focusing Analyzer）
四极杆分析器（Quadruple Analyzer）
飞行时间质量分析器（Time Of Flight Analyzer）
离子阱质量分析器（Ion Trap Analyzer）
傅利叶变换离子回旋共振分析器（Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Analyzer）
c．检测器 Detector
d．真空系统 Vacuum System
3 MALDI－TOF原理
a．MALDI——Matrix Assisted Laser Desorption Ionization 基质辅助激光解析电离
基质对分析物起着溶剂的作用，并且把分析物分子彼此分离开，从而减少了分子间的很强的相互作用力，使分析物簇群形成的可能性减至最小；当激光脉冲照射时，由于基质浓度远高于分析物浓度，确保激光能量大部分被基质吸收而最小限度地照射分析物。
基质分子吸收的能量转变成固体混合物内基质的电子激发能，瞬间使其由固态转变成气态，形成基质离子。
在中性分析物和激发出的基质离子、质子及金属阳离子之间的碰撞过程中，发生了分析物的离子化，便产生了质子化分子或阳离子化分子。
这过程并不导致高分子发生链断裂，通常只生成分子离子及分子离子的多聚体。
离子化后的分子被电场加速进入飞行时间质量分析器而被检测。
b．TOF——Time Of Flight 飞行时间
假设被分析物离子化后带电荷为ze，加速电压V和飞行距离L一定，被电场加速后的分子离子具有相同的动能：
即质荷比与飞行时间t的平方成正比。
只要测得飞行时间，即可换算成质荷比。
在检测时，质荷比小的离子先到达检测器。
注意：这里是质荷比，而非分子量，与分子离子所带的电荷数有关。
4 Maldi－TOF的特点
（1）软电离，不会把分子打碎
（2）检测范围宽（＞400K Dalton）
（3）可以检测混合物
（4）耐盐
（5）灵敏度高（可达fmol级）
Etc.
突出特点：DE－Delayed Extraction 延迟引出
PSD－Post Source Decay 源后裂解 ABI公司的Voyager DE－STR MALDI－TOF MS 提高仪器分辨率采取了两个行之有效的方法：
Reflector 增大了离子飞行路程且不增加飞行管长度，提高了分辨率
Delayed Extraction 延迟引出技术
5 Voyager DE STR MS仪器构造
a．真空系统 Vacuum System
b．激光源 Laser
N2，337nm，Laser Intensity 可调c．高压 High Voltage
高压范围：20-25KV
涉及到的参数：Delay Time，grid％
d．飞行管 Flight Tube
无场区，离子匀速飞行
e．检测器 Detector
共有两个检测器：Reflector/Linear（对应两种模式）
检测器类型：MCP（Microchannel Plate微通道片 /also Multichannel Plate多通道片）
6实验成功的关键因素
a．基质 Matrix
基质的作用：一是从激光脉冲中吸收能量；二是使被测分子分离成单分子状态。
第一个作用要求基质对激光光源有很强的吸收，因此目前文献报道的基质化合物均为含苯环的有机化合物；第二个作用要求基质和被测高分子具有很好的相容性，同时不能有分子间的相互作用。
b．离子化试剂 Ionization Agent
合成高分子化合物一般难以通过加质子使其离子化，往往需要添加碱金属盐类或银、铜等过渡金属盐类形成离子络合物，达到离子化的目的。
对于极性高分子化合物（含有杂原子，如PMMA）来说，碱金属盐类是比较有效的离子化试剂。
（NaTFA）
没有杂原子的非极性合成高分子（如PS），加入银或铜盐后可以成功的离子化。
（AgTFA）
含胺官能团的化合物（如蛋白质、多肽），可有基质帮助（提供氢离子）直接质子化，不需外加金属离子。
c．溶剂 Solvent
溶剂对分子量和分子量分布均有一定的影响。
理想的情况是基质、样品和盐都使用同一种溶剂，以免结晶时分层。
选择溶剂的先后：水、水＋乙腈＋TFA、THF或甲醇、其他
d．样品制备技术
如合适的浓度、配比、点样方法等。
7综述文献
a．Mass Spectrometry of Polymers and Polymer Surfaces, S.D.Hanton, Chem. Rev. 2001, 101, 527-569
b．MALDI-TOF MS 分析研究合成高分子的综述，何美玉，何江涛，质谱学报，2002，23（1），43-55
c．Characterization of (co)polymers by MALDI-TOF-MS / door Bastiaan Bram Pieter Staal.: Technische Universiteit Eindhoven, 2005.。