質譜應用沙龍：探索質譜極限助力生命健康研究

　　分析測試百科網訊 2018年3月30日，2018年度北京質譜年會在北京蟹島會議中心召開。30日下午，舉辦了分會場學術沙龍，分別是：食品與環境，醫藥與生命科學，無機質譜技術及應用（ICP-MS沙龍暨第十七期原子光譜沙龍），質譜新技術/新方法。學術應用及產業界的專家都分享了各領域的新技術及新應用，與會者積極提問，討論氣氛非常熱烈。根據本屆沙龍的主題，分享和討論的題目也多以納米顆粒物、生命科學及人類健康有關。

　　在無機質譜技術及應用分會場，重點討論了納米顆粒物的環境暴露和人體健康的關系以及相關法規和檢測方法，主要應用ICP-MS電感耦合等離子體技術。

無機質譜技術及應用分會場ICP-MS沙龍暨第17期原子光譜沙龍

　　在質譜新技術/新方法分會場，重點討論了安捷倫公司新型的離子淌度質譜和三重四極桿質譜。安捷倫應用工程師說，新一代的Ion Mobility Q-TOF技術增加了對樣品分子多一維的分離，提供了結構信息直接測量碰撞截面積，反映物質結構，不加熱離子，保留了結構信息。而去年剛發布的Ultivo三重四極桿質譜，首次實現了保持高靈敏度等重要性能的前提下，魔法般地大幅縮小了質譜體積達70%，為定量金標的三重四極桿質譜走向臨床等更多大規模高通量應用，樹立了新的豐碑。安捷倫Ultivo三重四極桿質譜的內部結構的三大創新為：VacShield真空盾，Cyclone Ion Optics氣旋離子導軌，Vortex Collision Cell渦流碰撞室。與會專家和代表對安捷倫的新型質譜技術興趣濃厚，大家進行了熱烈的技術和應用討論。

質譜新技術/新方法分會場

安捷倫離子淌度質譜的離子淌度部分示意圖

安捷倫Ultivo三重四極桿質譜的內部結構，三大創新標注為：VacShield，氣旋離子導軌，渦流碰撞室

　　在醫藥與生命科學分會場，島津工程師首先介紹了島津獨特的成像質譜顯微鏡iMScope TRIO系統，“TRIO”的名稱含義：進一步發揚光大iMScope獨有的質譜分析成像、光學圖像、定性分析3大特長。iMScope TRIO系統的特點包括：（1）領先世界水平的高空間分辨率質譜分析成像：配備的紫外光激光可聚光至5μｍ，實現了5μｍ以下領先世界水平的質譜分析成像空間分辨率。即便是視網膜（10μｍ）等薄組織，也可觀察到其中所含脂質的層次結構。（2）光學圖像與質譜分析成像的融合：在軟件上可簡便且高精度地重疊觀察高分辨率光學顯微鏡光學圖像與質譜分析成像。能夠詳細解析病患、抗癌劑的分布等感興趣區域。（3）基于IT-TOF功能實現高度定性分析：具有離子阱（IT）質譜分析的n次方解析與飛行時間型質譜（TOF）相結合的IT-TOF功能，可實施高精度的精密質量分析。不僅可以從成像用樣品解析分析，還可以通過與LC（液相色譜儀）聯用，對于從組織中提取、分離的樣品進行分析。島津工程師在報告中，舉例了iMScope TRIO系統的多種應用：

　　1、多種組織切片可視化生物分子分布，比如對于新鮮分離的樣品，冷凍樣品、石蠟樣品、培養細胞

　　2、多種類化合物鑒定，比如對于脂質類、小肽類、小分子代謝產物、藥物以及代謝產物

　　3、多種成分同時分析，可進行廣范圍內的篩查，進一步鑒定目標化合物

　　4、無需標記，無需指定目標檢測，如無需進行同位素或熒光標記和體內成像分析，無需開發抗體。

島津應用工程師介紹成像質譜顯微鏡iMScope TRIO系統

成像質譜顯微鏡iMScope TRIO系統

會場提問討論熱烈

　　在醫藥與生命科學分會場，北京艾飛拓公司高聚寧總經理做"TOF-SIMS 在生命科學中的應用”的報告。飛行時間二次離子質譜（Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry ，TOF-SIMS）是通過高能量的一次離子束轟擊樣品表面，使樣品表面的原子或原子團吸收能量而從表面發生濺射產生二次粒子，這些帶電粒子經過飛行時間檢測器后就可以得到關于樣品表面信息的圖譜。通過這些譜圖可以探測化學元素或化合物在樣品表面和內部的分布，也可以用于生物組織和細胞表面或內部化學成分的成像分析，配合樣品表面掃描和剝離（濺射剝離速度可以達到10微米/小時），還可以得到樣品表層或內部化學成分的三維圖像。

北京艾飛拓公司高聚寧總經理做"TOF-SIMS 在生命科學中的應用”的報告

　　SIMS可以分為靜態二次離子質譜和動態二次離子質譜（dynamic SIMS）兩種模式,不同的分析模式，對應不同的分析要求。飛行時間二次離子質譜（TOF-SIMS）是質譜成像的主要儀器之一，與MALDI-MS成像技術相比，二次離子質譜的最大特點是其高空間分辨率（探測深度<1 nm, 平面分辨率<80 nm），能夠在納米尺度下，直接對生物組織（或材料），甚至單個細胞（由于MALDI-MS的激光掃描光斑直徑在40微米左右，不能進行單個細胞的成像分析）進行三維成分分析，并且樣品處理簡單，不需要添加基質。二次離子質譜分析中，一次離子束轟擊的傳輸效率極高（可以達到100%），只需要一次轟擊就可以得到研究點的完整質量譜圖。

　　國際上對TOF-SIMS研究歷史已有近35年，其中ION-TOF是世界上領先的專門的TOF-SIMS研究和制造者，代表性單位是德國ION-TOF公司所在的德國明斯特大學。當前，TOF-SIMS系統已完全跳出最初的靜態二次離子質譜的概念，引入第二束專門剝離的離子束，從而可以實現空間范圍的三維分析。2003年10月，該公司推出了新一代TOF.SIMS 5儀器，代表當前國際上同類儀器的領先水平。在2005年，公司推出具有獨立ZL的Bi源。可以完全取代原來的Ga源和金源。該分析源對無機物和有機大分子等的分析都可以勝任，并且不損失系統的空間分辨率的前提下大大提高其質量分辨率。2012年，ION-TOF開發了第二代Bi源，分析器方面新研制了EDR功能，對系統結果校正和定量分析有較大幫助，并推出了可以用于有機大分子和生物分析的Gas Cluster Source（氣體團簇離子源）。而分析源的升級是發展最快的: Ga, Au, Xe, SF5, C60，O，Cs, 一直到現在廣泛應用的Bi和GCS（Gas Cluster Source，氣體團簇離子源）。

新一代TOF.SIMS 5儀器

結合Q-Exactive質譜的復合型SIMS，包括TOF和Orbitrap雙質量分析器

　　TOF.SIMS 是一種非常靈敏的分析系統，已經被廣泛應用于半導體，微電子，薄膜，納材料，化學，醫藥，生物，冶金，汽車等領域。特別是近年來在生物醫藥領域大放異彩，在研究內源性生物分子以及藥物分子的分布方面具有廣泛的應用前景，特別地還可用于單細胞的成像，研究藥物的作用靶標及其作用機理等。該儀器還可以與其他儀器聯用（如激光共聚焦顯微鏡，原子力顯微鏡，掃描電鏡等），將能夠發揮各自儀器的優勢，拓展其應用領域以及范圍。ION-TOF公司近期還推出了結合Q-Exactive的復合型SIMS，具有TOF和Orbitrap雙質量分析器。在中國，ION-TOF公司的SIMS已經安裝近30套，用戶主要來自于科研院所和半導體電子企業。

　　SIMS二次離子質譜用于單細胞分析