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我國(guó)大型質(zhì)譜儀器發(fā)展現(xiàn)狀與展望


  來(lái)源: 臨床質(zhì)譜網(wǎng) 時(shí)間:2024-05-13 編輯:流川
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1.2.1 離子源及其技術(shù)發(fā)展離子源將樣品中的分子或原子離子化,為質(zhì)譜分析的核心過(guò)程提供關(guān)鍵離子來(lái)源。20世紀(jì)初,A.J. Dempster發(fā)明了電子轟擊源(EI),這一技術(shù)被視為離子源領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性突破。1966年,產(chǎn)生了化學(xué)電離(CI)方法,上世紀(jì)八十年代,電噴霧電離(ESI)技術(shù)以及基質(zhì)輔助激光解吸電離[10](MALDI)技術(shù)發(fā)明,并廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和生物質(zhì)譜學(xué)領(lǐng)域,引領(lǐng)了質(zhì)譜技術(shù)的新發(fā)展方向。大氣壓光學(xué)電離源(APPI)技術(shù)為難溶解或揮發(fā)性較低的樣品提供了有效的離子化方法,實(shí)時(shí)直接電離源(DART)[11]的問(wèn)世使得質(zhì)譜分析更加快速便捷。2009年,快速蒸發(fā)電離源(REIMS)技術(shù)的發(fā)明,進(jìn)一步提高了樣品的分析速度和準(zhǔn)確性,為臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變革(表2)??傊?,離子源技術(shù)的創(chuàng)新和升級(jí)為質(zhì)譜技術(shù)提供了更廣泛的應(yīng)用選擇。


表2 離子源主要類型


1.2.2 質(zhì)量分析器及其技術(shù)發(fā)展


質(zhì)量分析器用于測(cè)量離子的質(zhì)量和電荷比(m/z),是質(zhì)譜儀器最為關(guān)鍵的組件。扇形磁場(chǎng)式質(zhì)量分析器于1918年問(wèn)世。1953年,四極桿質(zhì)量分析器(Quadrupole)發(fā)明,并迅速成為廣泛應(yīng)用于各類質(zhì)譜儀的核心組件之一。飛行時(shí)間質(zhì)量分析器(TOF),使離子飛行時(shí)間成為測(cè)定質(zhì)量的有效手段,在高分辨率和高精確度的質(zhì)譜分析中扮演著重要角色。1974年,傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)量分析器(FT-ICR)發(fā)明,質(zhì)譜分析達(dá)到了歷史最高的分辨率水平。1979年,離子阱裝置出現(xiàn),它具有捕獲、存儲(chǔ)和操控離子的能力。2000年,軌道阱質(zhì)量分析器(Orbitrap)技術(shù)問(wèn)世,引領(lǐng)了質(zhì)譜儀器領(lǐng)域新的發(fā)展(表3)。


表3 質(zhì)量分析器類型及發(fā)展


1.3 質(zhì)譜儀器類型與技術(shù)應(yīng)用


質(zhì)譜儀器按質(zhì)量分析器的不同,分為磁質(zhì)譜、四極桿質(zhì)譜、離子阱質(zhì)譜、飛行時(shí)間質(zhì)譜、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜、軌道阱質(zhì)譜[12]。從其分辨率來(lái)看,正向雙聚焦磁質(zhì)譜最高分辨率可達(dá)4萬(wàn)(FWHM),飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測(cè)速度最快,最高分辨率突破60萬(wàn)(FWHM)。傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜,測(cè)量精度最高,分辨率可達(dá)數(shù)百萬(wàn)甚至更高。靜電場(chǎng)軌道阱最高分辨率可達(dá)100萬(wàn)(FWHM)[13]。目前,我國(guó)高校院所中,四級(jí)桿質(zhì)譜儀和飛行時(shí)間質(zhì)譜儀占據(jù)了主流,磁質(zhì)譜儀的數(shù)量較少(表4)。


表4 截至2021年底高校院所部分類型質(zhì)譜儀器數(shù)量

數(shù)據(jù)來(lái)源:根據(jù)國(guó)家科技基礎(chǔ)條件資源調(diào)查大型科研儀器數(shù)據(jù)整理。

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