全譜二維LC系統，開啟質譜分析新篇章

導讀

為了提高客戶體驗、改善后續產品和方案，島津通過問卷方式咨詢了用戶多個儀器相關問題，其中一個問題是，大家最關注質譜前端液相分離系統的哪些性能和特點？我們的最終統計結果是：

1）化合物極性覆蓋范圍廣，峰容量大=50%；

2）功能多樣化，一機多用=25%；

3）性價比/價格=12%；

4）耐壓能力=8%；

5）其他=5%。

這樣的結果可能跟很多剛接觸LC-MS的技術人員的認知有差異。讓我們對這幾個選項做一一分析。

01性價比

1984年John Bennett Fenn發明電噴霧（ESI）技術以來，LC-MS的發展日新月異，并廣泛的應用于各領域。目前液相色譜的細分類型、品牌、型號選擇很多，加上政府對分析測試領域的官需引導和民需需求持續加大，推廣使用LC-MS標準/分析項目日益增多，產品的性價比/價格已經不是第一考慮因素，重要的是該產品能否完成客戶計劃、預期的分析課題。

02耐壓能力

ESI的發明，對液相色譜提出了更快速度、更高靈敏度的要求，超高壓液相色譜（UHPLC）順勢而生：它具有更大的系統壓力/推力，可匹配更細的色譜柱填料顆粒，可在更短的時間內分離更多的目標物（色譜峰），并因更小的流速提高霧化效果最終提高離子化效率和質譜靈敏度。然而耐壓能力越大，儀器成本越高，應該根據實際項目選擇合適的壓力。

03化合物極性覆蓋范圍寬，峰容量大

LC-MS所廣泛應用的生命科學、醫藥臨床、食品安全等領域，通常需要在復雜基質中分離、分析多種目標物質。當目標物數量多且極性差異大時，就難以用一個色譜柱完成對所有物質的分析。目前常規方案是采用兩種色譜分離方法，如親水作用色譜柱和反相色譜柱，分別對應進行高極性物質和中低極性物質的分析。這樣的處理方式，往往需要耗費雙倍的前處理時間、分離分析時間，不利于提高分析效率；且會產生雙份數據、交叉冗余數據，定性分析難度高。因此，如果前端液相系統能覆蓋更寬極性、更多的目標物，將會非常有利于科學研究的開展。該選項獲得最多用戶的選擇。

04功能多樣化，一機多用

正是因為LC-MS技術廣泛應用于許多領域，每個領域有多種課題，不但需要不同的分析方法，很可能對前端分離液相也提出了不同的需求。因此，前端分離系統，如果既有特殊的差異化的硬件功能，還能在盡可能少改動或無改動的情況下就能滿足常規分析項目，無疑將錦上添花。有1/4的客戶選擇了這個選項。

島津全譜二維液相系統的四大優勢

完美主義的客戶可能會問

問：有沒有哪種前端液相，同時滿足以上四個性能需求的？

答：有！島津全譜二維液相系統滿足您所有的期待。

全譜二維液相系統是島津獨家產品，擁有極性分流（發明專利號ZL202010477040.0）、在線稀釋（發明專利號ZL201410187543.9），和雙重梯度（發明專利號ZL202110407632.X）三大專利技術。具有以下幾個優勢：

01極性覆蓋范圍寬

可一針實現寬極性多目標物的同時分析，其極性覆蓋LogP值可達-8.79~26.86，遠大于常規親水作用色譜柱（LogP范圍約-8~1）和反相色譜柱（LogP范圍約1~20）的總和范圍；因此可以勝任絕大多數分析項目中寬極性、多組分分析的要求。

02一機多用

該系統內置一個UHPLC子系統，無需任何手動管路連接、硬件切換，即可直接用于常規項目的分析。另外，該系統可匹配島津所有種類、型號質譜，包括單四級桿質譜、三重四級桿和高分辨質譜。

03耐壓高

得益于島津積木式設計的液相系統，全譜二維可以根據客戶需求，選擇島津最新LC-40液相的不同型號，組成滿足不同壓力需求的配置，最高可達130Mpa耐壓需求。

04性價比高

綜上所述，全譜二維能用于寬極性多組分的一針分析，能滿足常規項目分析，耐壓高、配置靈活多樣，而且因為該系統是島津中國分析中心自主研發，無增收額外的研發附加費，無溢價，性價比超高。

全譜二維液質系統的四大應用方向

基于全譜二維液質系統的特點和優勢，目前島津與國內多個課題組合作，開發了四大應用方向。

全譜二維液質系統的應用方向

全組分分析以及非靶向代謝組學

全組分分析以及非靶向代謝組學，都是不對樣品/基質中的未知目標物做任何預設的分析方法，包括對目標物的數量、種類、極性范圍。因此用一般的反相色譜或親水相色譜，因其對化合物極性范圍的分離局限性，無法涵蓋大部分未知物。而使用全譜二維液質系統，可以將反相色譜和親水相色譜結合起來，再加上雙重梯度技術，可以極大的將分離的極性范圍擴大到LogP值-8~26之間，非常適合于復雜基質中多未知物的一針分析。

典型案例分享

《全譜二維液相-四極桿-飛行時間質譜聯用系統用于非靶向代謝組學和脂質組學的共同研究》，由華南理工大學和島津聯名發表在分析化學領域TOP期刊Analytical Chemistry。：本研究詳細介紹了全譜二維液質系統的原理和優勢，并利用全譜二維液相系統結合四極桿-飛行時間質譜對抑郁癥大鼠血漿進行了非靶向代謝組學分析。基于全譜二維液相系統，共找到8083個特征峰，其中第一維2713個，第二維5370個。

 親水柱、反相色譜柱和全譜二維分離LogP值介于-8.79~26.86目標物的色譜圖比較

數據庫及靶向代謝組學

數據庫的建立和靶向代謝組學的思路一致，即對較多數量的已知目標物進行定量或半定量分析。然而，常規的數據庫或靶向代謝組學，受限于分離系統的極性范圍而不得已只能選擇反相色譜或親水相色譜作為分離手段，或者分別用反相色譜和親水相色譜多次進樣分析，極大的限制了方法所涵蓋目標物的數量和極性范圍。全譜二維技術讓數據庫和靶向代謝組學的目標物群體可以盡可能的加大數量，從而形成一個涵蓋目標物多且極性范圍極大的大型數據庫或靶向代謝組學方法。

典型案例分享

《全譜二維液相-液質聯用系統用于前列腺癌生物標志物篩選》，由廈門大學化學院、公衛學院和島津聯名發表在Analytical Chimica Acta：基于全譜二維液相系統結合四極桿-飛行時間質譜聯用系統，建立了420個常見代謝物數據庫，并對前列腺癌患者和正常人的尿液外泌體樣本進行了代謝組學分析。

全譜二維數據庫：包含420常見代謝物

相關物質的共同分析

這里所指相關物質，是極性差異較大、但化合物之間有較強相關性的物質。比如中藥、天然產物里數量眾多的活性物質，彼此之間可能存在相似的結構，極性、活性、藥效可能差異較大，但其整體分析對于天然產物的藥效藥理分析卻十分重要。再比如，小分子藥物或天然產物的某活性成分，進入體內之后會進行一系列的代謝途徑，從而產生眾多結構相關但極性差異較大的代謝物，然后進入器官靶點產生藥效，最后排出體外。這些過程都將產生極性差異較大的相關物質，有必要在一次分析中進行共同分析。使用全譜二維就可以達到一針分析極性差異很大、數量眾多的相關物質。

典型案例分享

《全譜二維液相-四極桿-飛行時間質譜聯用系統分析丹參活性成分》：本研究利用全譜二維液相色譜和四極桿飛行時間質譜聯用分析發現了丹參中的150個活性成分，包括酚酸類、二萜類、糖類、氨基酸類及其它類別成分，其中未在丹參中報道過的活性化合物有33個。

親水柱、C18柱和全譜二維分離丹參有效成分的色譜圖比較

提高峰容量和分離度

因為全譜二維理論上是將反相色譜、親水相色譜和雙重梯度加以結合，拓寬了分離極性范圍，也同時也極大的提高了分離的峰容量，也能一定程度優化、改善分離度。比如對于一些具有兩性基團的物質，如果只用反相或親水相色譜，雖然能完成分離，但目標物數量一多，就很難得到完美的分離，峰容量可能也會不夠。而使用全譜二維，則可以利用反相和親水相的分離能力，將兩性基團物質分流進入不同的色譜體系中，有效提高峰容量，并更容易進行分離度的改善。目前和中國疾控營養所進行項目合作中，暫不便公開數據。

結語

綜上所述，在LC-MS如日中天的新時代，我們極力推薦全譜二維液相色譜作為質譜前端系統。全譜二維可與四極桿質譜和飛行時間質譜聯用，助力復雜基質中寬極性痕量物質的定性、定量、篩查和分析，并具備一機多用、配置靈活多樣等優勢，并可應用于全組分分析/非靶向代謝組學，數據庫篩查/靶向代謝組學，相關物質的共同分析，提高峰容量和分離度等多個方向。相信這個理想四邊形戰士可以用更少的時間、經濟成本，幫助科研分析人員完成更多、更好的數據成果。

撰稿人：鐘啟升

參考文獻

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2. Rui Guo, Qisheng Zhong, Jiaqi Liu, Peiming Bai, Zongpeng Wang, Jieling Kou,Peijie Chen, Jie Zhang, Bo Zhang. Polarity-extended liquid chromatography-triple quadrupole mass spectrometry for simultaneous hydrophilic and hydrophobic metabolite analysis. Analytica Chimica Acta 1277 (2023) 341655

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