基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱原理
基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱
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。
MALDI-TOF质谱介绍
Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI)Time of Flight (TOF)-MassSpectrometer (MS)基质辅助激光解吸-飞行时间质谱仪MALDI-TOF-MS张斐飞质谱的基本结构离子形成离子源离子检测器数据分析质量分析器检测进样系统样品导入质谱谱图离子形成离子源质量分析器分离器EICI （NCI/PCI ）ESI/ APCI FAB FD FIMALDIQuadrupole Ion Trap Magnetic Field ICR TOF Tandem mass spectrometers (MS/MS):Triple Quadrupole (QqQ)Quadrupole/time-of-flight (QTOF and QSTAR)Tandem time-of-flight (TOF-TOF or TOF2)LTQ/Ion trap 质量分析器串联分离器离子源•质谱分析的对象是离子，因此首先要把样品分子或原子电离成离子。
产生离子的装置叫做离子源。
•在质谱仪中，要求离子源产生的离子多、稳定性好、质量歧视效应小。
•现阶段有机质谱中常用的离子源有：电子轰击源（EI），化学电离源（CI），场电离与场解析源（FI）和（FD），快速原子轰击源与二次离子质谱（SIMS），热喷雾电离源（TS）和电喷雾电离源（ESI),基质辅助激光解吸电离源（MALDI)为什么？•1、基质辅助激光解吸离子化质谱（MALDI-MS）是19 世纪80 年代末问世并迅速发展起来的质谱分析技术。
（前身是LDI-MS）•2、MALDI-MS技术，使传统的主要用于小分子物质研究的质谱技术发生了革命性的变革。
•3、特点是：“软电离”方式，一般产生稳定分子离子，因而是测定生物大分子量的有效方法，广泛地运用于生物化学，尤其对蛋白质、核酸的分析研究已经取得了突破性进展。
飞行时间质谱仪
Q-TOF
JILIN UNIVERSITY RESEARCH CENTER FOR DRUG METABOLISM
飞行时间质谱仪工作原理
1 2 v t L v 2 qV / m L 2 qV / m 2t V L m /z 2t V eL
2 2 2 2
ห้องสมุดไป่ตู้
mv
2
qV
m / q m / ze
质荷比与时间的平方成正比，只要测定出飞行时间，就 可换算成质荷比。在检测时，显然是质荷比小的先到达检 测器，质荷比大的后到达。在通常情况下，离子的飞行时 间为微秒数量级。
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CENTER FOR DRUG METABOLISM
前体离子扫描
飞行时间质谱仪的性能指标
分辨率
RP = M / M （M:为测定的质量， M:半峰高的峰宽）
线性模式，分辨串较低；反射模式，分辨率可高达15000 “延迟引出”（DE）技术或称“脉冲离子引出”（PIE）
质量范围
目前的商品仪器．—般可测到几十万原子质量单位（u）
飞行时间质谱仪在药物分析中应用举例
MALDI-TOF反射模式：
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Q-TOF 分析中应用举例
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maldi tof质谱
百泰派克生物科技
maldi tof质谱
MALDI TOF即基质辅助激光解吸电离质谱。
质谱技术分析的原理是将样品离子化后，根据不同离子间质荷比（m/z）差异进行离子的分离和相对分子质量检测。
质谱仪
主要由三个基本部分组成，第一部分是离子化源，其作用是将样品离子化；第二部分是质量分析器，其作用是根据离子的质量/电荷比（m/z）差异进行离子分离；第三部分是离子检测器，其作用是检测质量检测器分离后的离子。
MALDI是一种基于基质辅助激光解吸电离的离子源，是一种软电离技术，具有离子
化均匀、离子碎片只带单一电荷等特点。
将MALDI离子化技术与TOF飞行时间检测器结合产生的MALDI TOF质谱分析操作简单、灵敏度高、分辨率高且测定的质量范围宽泛，非常适合生物分子和高聚物的相对分子质量测定。
百泰派克生物科技采用Bruker公司的ultrafleXtreme™ MALDI TOF/TOF质谱系统,提供基于MALDI TOF的蛋白质质谱分析服务技术包裹，您只需要将您的实验目的告诉我们并将您的细胞寄给我们，我们会负责项目后续所有事宜，包括细胞培养、蛋白提取、蛋白酶切、肽段分离、质谱分析、质谱原始数据分析、生物信息学分析，欢迎免费咨询。
蛋白质质谱鉴定的基本原理
蛋白质质谱鉴定的基本原理
蛋白质质谱鉴定的基本原理是利用质谱仪测量蛋白质分子的质量和碎片的质量谱图，从而确定蛋白质的序列和结构。
首先，蛋白质样品经过消化处理，通常使用酶（如胰蛋白酶）将蛋白质分解成较小的片段。
之后，质谱仪中的电离源将蛋白质片段中的分子转化为离子态。
这通常是通过电子喷射（Electrospray Ionization，ESI）或者基
质辅助激光解吸电离（Matrix-Assisted Laser
Desorption/Ionization，MALDI）实现的。
离子化的蛋白质片段进入质谱仪中的质量分析器。
其中最常用的是飞行时间质谱仪（Time-of-Flight Mass Spectrometer，
TOF-MS）和四极杆质谱仪（Quadrupole Mass Spectrometer）。
质谱仪会根据离子的质量和电荷比，进行质量筛选和分离，最终得到一个蛋白质分子的质谱图。
质谱图中，每个离子的信号强度和质量比可以被记录下来。
这些信号可以用来确定蛋白质片段的质量，并通过进一步分析和比对，推测出原始蛋白质的序列和结构。
最后，利用数据库和生物信息学软件，将质谱得到的蛋白质信息与已知的蛋白质数据库进行比对，从而确定蛋白质的身份。
总之，蛋白质质谱鉴定的基本原理是通过质谱仪的测量，检测
蛋白质片段的质量和碎片的质量谱图，并通过与已知数据库比对，确定蛋白质的序列和结构。
SNP检测原理
SNP检测原理
SNP(全称Single Nucleotide Polymorphisms)即单核苷酸多态性，主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的变异引起的DNA序列多态性，包括单个碱基的转换、颠换等。
检测原理
massarray法基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术(Matrix Assisted Laser Desorption /Ionization-Time of Flight， MALDI-TOF)，该技术完美地整合了PCR技术的高灵敏度、芯片技术的高通量和质谱技术的高精确度，是目前唯一应用质谱直接检测SNP的技术平台。
MALDI-TOF MS的原理和应用_1226
蛋白质的搜库鉴定
Protein ID
Mascot Search Results
内容提要
MALDI-TOF质谱的基本原理 蛋白鉴定和蛋白质组分析 定量蛋白质组学 细菌鉴定 血清多肽谱分析 分子成像
BioTyper：微生物的鉴别与分类
如何快速鉴别不同种类的微生物？
实验流程
菌种鉴定 数据分析 质谱分析
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱的 原理和应用简介
周春喜 博士
布鲁克·道尔顿公司 应用工程师
内容提要
MALDI-TOF质谱的基本原理 蛋白鉴定和蛋白质组分析 定量蛋白质组学 细菌鉴定 血清多肽谱分析 分子成像
什么是质谱仪？
样品
++ +
离子源
质量分析器
生物质谱仪的离子源与质量分析器
离子源
ElectroSpray Ionization (ESI) Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization (MALDI)
41
| Ps. fluoreszens B340 |
3 | 868 | 4186 | 0.21 | 6 | 7 | 83 | 0.11 | 0.19 |
4
| Ps. veronii DSM11331 |
4 | 847 | 4250 | 0.20 | 5 | 7 | 83 | 0.10 | 0.14 |
6318
7276
0 2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
分子量(定性信息)
9556 9000
m /z
多肽和蛋白质分子量的测定
a.i. 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200
大气压基质辅助激光解吸电离源
大气压基质辅助激光解吸电离源大气压基质辅助激光解吸电离源（Atmospheric Pressure Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization, AP-MALDI）是一种用于生物质谱分析的重要技术。
它通过将样品与基质混合后在大气压下进行激光解吸电离，实现了快速、高效的离子化过程。
本文将介绍大气压基质辅助激光解吸电离源的原理、应用以及未来的发展前景。
一、原理大气压基质辅助激光解吸电离源的原理主要包括两个关键步骤：基质的吸附和解吸电离。
首先，样品与基质以适当的比例混合，形成一个固体溶液。
然后，利用激光对混合物进行辐射，激发基质吸收能量，产生一个能量丰富的基质分子。
接着，激光能量被转移给样品分子，使其从基质表面解离并形成离子。
最后，这些离子经过质谱仪的分析，得到样品的质谱图谱。
二、应用大气压基质辅助激光解吸电离源在生物质谱学中具有广泛的应用。
首先，它可以用于蛋白质的分析。
蛋白质是生物体中的重要分子，对于研究细胞功能和疾病机制具有重要意义。
通过AP-MALDI技术，可以对蛋白质进行快速、高通量的分析，从而加快了蛋白质组学研究的进程。
大气压基质辅助激光解吸电离源还可以应用于代谢组学研究。
代谢组学是研究生物体内代谢产物的综合性科学，具有广泛的应用前景。
通过AP-MALDI技术，可以对生物样品中的代谢产物进行高灵敏度和高精度的检测，有助于了解代谢通路的调控机制，为疾病的早期诊断和治疗提供重要依据。
大气压基质辅助激光解吸电离源还可以应用于药物分析、环境监测等领域。
例如，在药物分析中，AP-MALDI技术可以用于药物代谢产物的检测和定量分析，有助于了解药物的代谢途径和药效学特性。
在环境监测中，AP-MALDI技术可以用于检测水体、土壤和大气中的有机物污染物，为环境保护和食品安全提供技术支持。
三、发展前景大气压基质辅助激光解吸电离源作为一种快速、高通量的生物质谱分析技术，在生命科学研究领域具有广阔的应用前景。
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基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱原理基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOFMS）是一种常见的
质谱分析技术，主要用于生物大分子（如蛋白质、核酸等）的分析。
该技
术的原理基于基质分子的辅助作用，通过使用激光将样品与基质混合后，
基质吸收激光能量并传递给样品分子，将样品分子解吸和电离，形成飞行
离子，然后通过飞行时间分析，得到样品分子的质量-电荷比信息。
MALDI-TOF分析系统由激光系统、基质辅助器件、飞行时间段和检测
系统组成。
首先，利用激光系统将激光能量向样品辐射，激活基质，使其
达到激发能级，然后能量传递给样品分子。
基质的选择很重要，常见的基
质有丙烯酰胺（sinapinic acid，SA）、2,5-二氢苯甲酸（2,5-dihydroxybenzoic acid，DHB）等。
当基质吸收激光能量后，其分子内激发态可能分解产生电子和质子。
这些电子和质子进一步与样品分子发生相互作用，使得样品分子发生电离
过程。
样品分子被电离后，带电的离子会因为在飞行时间段内的电场加速
而产生速度差异。
由于离子的质量-电荷比（m/z）与离子飞行时间（t）
有关，因此通过测量离子到达检测器的时间可以获得样品分子的质量信息。
飞行时间段是一个真空环境，其中含有由飞行时间管产生的电场。
在
电离后，离子沿飞行时间管中的轨道飞行。
由于飞行时间通常非常短，因
此飞行时间段通常被设计成直线型结构，以减小离子扩散和离子束的去聚
焦效应。
在飞行时间段的末端，有一个检测器，用于测量离子到达的时间。
常
见的检测器有微通道板检测器（microchannel plate detector，MCP）和
闪烁屏检测器（phosphor screen detector）。
这些检测器可以将离子到达的时间转化为电信号，并通过计算机进行数据采集。
最终，根据检测器采集到的离子到达时间和已知的离子偏转距离，可以计算得出离子的质量-电荷比，并通过电荷的推测，确定离子的质量。
通过将样品离子质量与其丰度的关系进行分析，可以得到样品分子的质谱图谱。
总的来说，MALDI-TOFMS技术通过基质吸收激光能量，达到激活样品分子电离的目的。
利用离子在电场中的飞行时间和质量-电荷比的关系，可以得到样品分子的质谱信息。
这种技术具有快速、高灵敏度和高分辨率等优点，已被广泛应用于医药研究、生物化学和分子生物学等领域。