離子阱飛行時間質譜工作方式

　　隨著國內醫藥行業的飛速發展，以及國內外大環境的要求，質譜作為一種非常有用的檢測儀器以及手段，逐漸受到國內醫藥企業的重視并不斷普及。而其中的翹楚-高分辨質譜在藥物研發方面，尤其是本人從事的藥物雜質研究方面擁有著無與倫比的地位。然而，就質譜本身而言，不論是儀器維護還是應用研究，都需要有一定的理論基礎，這就大大限制了其應用。所以作者希望通過系列文章，來增強同行們對于質譜的了解，以共同學習進步。

　　就像標題所說的，今天內容是寫給那些有高分辨質譜需要，但又不知道選擇何種類型儀器的朋友們。對于一個對質譜了解不深，甚至沒有實際使用經驗的人來說，這真是個大問題。因為一臺高分辨質譜，少則幾百萬，高端的如FT-ICR甚至有上千萬的，如果買回來不能用或用不好，確實是一種浪費。（比如作者在某次與同行交流的過程中發現，有些醫藥企業買來具有多級質譜功能的高分辨質譜來做一級檢測；還有些科研院校本著只做不解的原則，讓完全沒有基礎的學生進行數據處理和解析......）

　　常見的高分辨質譜就原理而言，主流主要有兩種：飛行時間質譜和FT-ICR質譜。其中，后者則是目前市面上精度最高的質譜，但由于其價格高昂，體積大、維護成本高，使得其在企業中的應用幾乎為零。作者讀博期間，導師曾有一臺FT質譜，占據了整整一個實驗室。磁體同核磁共振儀類似，需要用液氮低溫保存才能提供高磁場。某次，據說一師兄在維護時不小心把扳手吸到了磁體上，導致儀器壽終正寢，這臺千萬級的儀器，就這么掛了......

　　對于醫藥企業來說，飛行時間質譜無疑是更好的選擇，不僅價格低，還因為體積小，方便與液相系統聯用，精度的話對于1000Da以下的藥物小分子足夠了。目前市場主流的飛行時間質譜有Q-TOF和IT-TOF兩種（有人會說，不是還有MALDI-TOF么？MALDI主要用于做蛋白質/高分子研究，本文就不提了）。有幸的是，這兩種質譜作者都使用過，所以就他們的優缺點一一加以說明，供有需要的朋友參考。

　　首先，作為大頭，Q-TOF質譜可能是目前藥企里面使用最多的高分辨質譜了。該類儀器將四極桿-飛行管兩種質量檢測器聯用，可以最高進行二級質譜數據的采集（當然，通過源內CID手段，也可以進行假三級質譜的采集）。

　　作者使用的是Agilent 6500系列高分辨質譜，主要優點有：

　　1.Mass Hunter軟件邏輯清晰，操作簡單，非常適合初學者。該軟件也支持多個數據間的參照對比，使用方便；

　　2.由于儀器原理的原因，碰撞池的碰撞條件，包括氣壓和碰撞能量可控，二級質譜圖重現性好，方便用于二級碎片指紋譜的研究，這一點在對于藥企來言很重要；

　　3.一級質譜數據精度高；

　　4.離子源有ESI、APCI等，且由于獨特的設計，抗污能力好；

　　5.四級桿質譜定量效果較好。

　　該儀器不足的地方有：

　　1.只能打到二級，對于未知結構的化合物解析而言尚有不足；

　　2.離子源更換麻煩；

　　3.配套的液相系統問題較多，比如系統壓力高等；

　　4.由于沒有使用脈沖累積技術，靈敏度較低。

　　綜上，該儀器比較適合用于日常樣品檢測和結構確認、二級質譜庫的建立以及一些結構簡單的雜質研究。

　　作為Q-TOF的競爭對手，IT-TOF算得上是一種比較有特色的高分辨質譜，目前市面上只有島津一家有售。該質譜將離子阱-飛行時間兩種質量檢測器聯用，可以進行多級質譜數據的采集，也是市面上唯一一臺可以做多級質譜同時還有一定高分辨率的飛行時間質譜儀。實際上，在多級質譜這一塊，Thermo的LTQ也具有很強的競爭力。LTQ由于采用線性離子阱，使其定量能力大大增強，多級碎片的信號也很好。但無奈啊，人家島津在離子阱后面接的是飛行管，使得碎片離子的檢測精度大大增強，定性能力不可同日而語。

　　總體而言，IT-TOF的優勢有：

　　1.可以打多級，可以打多級，可以打多級，這點很重要，所以說三遍；

　　2.碎片離子的檢測精度高于一般低分辨質譜，這在定性上非常非常有幫助；

　　3.采用了八級桿脈沖累積技術（以后會有相應介紹），使得其靈敏度非常好；

　　4.液相系統耐用，操作方便；離子源結構簡單，更換容易，清洗維護也很輕松；

　　5.校正液和調諧液什么的可以自己配置，省了一筆維護開銷。

　　不足的地方：

　　1.軟件復雜且不人性，不方便上手，尤其在數據處理這一項，拖了整體的后腿（話說這幫日本人做軟件也是那么死腦筋）；

　　2.離子源由于設計原因，易導致后續離子光學組件的污染。雖然清洗不算麻煩，但頻繁開關機也是很頭疼的；

　　3.由于飛行管長度及儀器設計的原因，導致儀器的精度不高，誤差通常在10ppm左右（人家Q-TOF誤差一般不到1ppm），且沒有使用Mass Lock，對環境要求高；

　　4.多級數據的采集條件需要摸索，有時候得到一張很好看的多級圖很難，且多級圖譜的重現性不好。

　　綜上，IT-TOF比較適合用于未知樣品的檢測，尤其是藥物代謝產物或藥物雜質的研究，同時對使用者的要求極高。

　　注：紅色部分就是IT-TOF的飛行管，橫置整合在儀器里面（Q-TOF的飛行管一般豎置，且長度普遍很高，有的能頂到天花板）