Thermo Scientific Stellar质谱仪：定量领域的耀眼恒星
时间：2024-12-03 阅读：66
基于质谱的蛋白质组学已经成为生物医学研究中的一项重要工具。历史上，大多数蛋白质组学方法在分析新样本时，几乎没有关于样本内容的验证经验。每次实验都像是首次“发现”样本中的肽和蛋白质。成功的衡量指标通常是样本中可以检测到的蛋白质或肽的数量。
尽管靶向蛋白质组学显示出巨大的潜力，但由于分析物数量与测量的灵敏度和精度之间的权衡，能够测量的肽数量受到了限制。为了增加可以测量的靶标数量，数据非依耐采集(DIA)作为一种替代方法出现，在预定义的质量范围内采集相对宽的MS/MS隔离窗口。这种采集方法有意地在每个MS/MS图谱中采样尽量多的肽段，减少了每个周期所需的扫描数量。然而，这种方法牺牲了选择性和动态范围。
Stellar质谱仪作为赛默飞质谱蛋白组学解决方案的全新成员，在靶向蛋白定量分析方面有着无与伦比的强大性能。相比于现有的质谱靶向蛋白定量技术，Stellar质谱仪可以提升接近5倍的定量肽段数目，以及10倍的灵敏度提升。这真正颠覆人们对于靶向质谱分析在临床实验室中应用的认知。那究竟是什么样的仪器设计使得Stellar质谱仪能够在靶向定量领域脱颖而出，本文将从仪器硬件设计的角度来讨论Stellar定量性能背后的关键技术。
多极离子通道（ICRM,ion concentrating routing multipole）
ICRM技术是Stellar质谱仪中的关键组件，主要用于提高离子的聚集和传输效率，从而提升质谱分析的灵敏度和速度。
结构和功能
• ICRM位于四极杆之后，线性离子阱之前。ICRM是一个弯曲的碰撞池，主要有两个功能。可用于进行高能碰撞碎裂(HCD)，以及母离子/子离子的捕获累积。ICRM的累积和捕获功能是提升仪器离子利用率的关键，同时也是二级谱图信号提升的关键。
• 进入ICRM中的离子数量通过动态自动增益控制(AGC)和离子包同步管理，实现离子包的最佳浓度和检测。AGC动态调整离子积累时间，确保离子包的浓度在检测前达到最佳状态。
工作原理
离子传输和捕获：ICRM接收来自高压线性离子阱的离子包，这些离子包在ICRM中进行集中和传输。离子包在ICRM中被动态AGC控制的时间内集中，然后传输到高压线性离子阱进行碰撞冷却。
碎裂和检测：在ICRM中，离子可以进行光束型碎裂(HCD)或捕获后进行进一步的碎裂(如MS3)。HCD碎裂后的离子会被加速返回ICRM进行MS3碎裂，然后将MS3产物离子传输回高压线性离子阱进行冷却和检测。
性能特点：
高效离子利用：ICRM的设计能够最大化离子的利用率，通过减少离子的损失来提高检测灵敏度。
快速数据采集：ICRM与双压线性离子阱的结合，使得质谱仪能够以高数据采集速度进行高动态范围的MSn采集。
多样化的碎裂选项：ICRM支持高能碰撞解离(HCD)和碰撞诱导解离(CID)，提供了灵活的碎裂选项，适用于不同类型的化合物分析。
相比于传统的离子阱以及三重四极杆质谱仪，Stellar质谱仪的最大差异之处在于多极离子通道(ICRM, ion concentrating routing multipole)的引入。
HCD碎裂产生的碎片离子传输到线性离子阱中的高压离子阱模块进行冷却。与此同时，ICRM开始接收累积下一组由四极杆隔离的离子。此时，仪器中存在两组同时并行的离子包。一组存在于ICRM中，一组存在于高压线性离子阱中。之后，高压线性阱中的离子送入低压线性离子阱检测，而ICRM中累积的离子则传输到高压离子阱中进行冷却。ICRM开始继续接收下一波到达的由四极杆分离的离子。
因此，在Stellar质谱仪中进行二级质谱实验时，在四极杆隔离之后的部分，离子包的捕获、传输和检测在整个仪器中可以同时并行处理两个独立的离子包，这样的设计极大的提升了仪器二级谱图的采集效率，同时AGC设定的存在，又提升了二级质谱的灵敏度。
通过ICRM单元的AGC离子控制累积以及同步双离子包管理，Stellar质谱仪的硬件和性能得到了改进，在多目标物同时定量分析(如靶向蛋白组学)时，在极高的扫描速率下，依然可以提供高灵敏度，高动态范围的二级质谱。
