大气压基质辅助激光解析离子源高分辨飞行时间质谱仪的研制

　　1引言

　　蛋白质组学是生命科学研究的前沿和热点[’一’]。近年来，由于基质辅助激光解析离子源(MALDI)和电喷雾离子源(Elee加叩 rarIonization，ESI)的成熟，MALDI一MS和ESI一MS已经成为分析和检测生物大分子最主要的手段之一。大气压基质辅助激光解析离 子源(妙一MALDI)是一种新型的MALDI。AP一M赶刀1除了具有与传统真空MALDI离子源一样的制样简单、高通量、复杂混合物的谱图简单易辨认 等特点外，还有以下几个优势:样品处理均在大气压下完成，避免把样品载人质谱真空系统的麻烦;是一种更柔和的离子源，只需较低的能量就能产生离子，并能减 少亚稳离子碎片的出现;可作为相对独立的离子源灵活地与各种形式质谱分析器直接相联;离子源对质谱仪器的质量精度和分辨率没有实质性的影响;在大气压下， 电离时形成均匀的离子云，使电离更加连续稳定t4l。因此AP一MA功I得到的离子主要是分子离子和准分子离子，碎片离子和多电荷离子较少，适合于分析多 肤、蛋白质、核酸等生物大分子。离子源产生的离子通过大气压接口(Atmo印heriePressureInterfaee，Apl)引人到飞行时间质量 分析器。飞行时间质谱川(ToFMS)以微秒级的快速检测速度、高离子传输率、高灵敏度和精度，以及理论上无质量检测上限等众多优点，广泛应用于气相色谱 一质谱联用仪、液相色谱一质谱联用仪中。AP一MALDI一TOFMS综合了垂直引人式TOFMS的优点，在大质量范围内具有相同的分辨率，已经成功地用 于许多典型的生物高聚物的分析，如蛋白质、多肤、寡核昔酸、寡糖以及许多人工合成高聚物[6一川等。然而，在我国大气压基质辅助激光解析离子源和飞行时间 质谱仪的研究都不多。根据两者的基本原理，本实验室自制成功了国内首台AP一MALDI一TOFMS，并在该仪器上得到了首张生物大分子谱图。仪器分辨率 优于8仪旧(FullW记thatHalfMaximum，FWHM)，最低检测限达25fmol。

　　2仪器结构

　　本仪器的结构可分为廿一MALDI源、大气压接口(API)、飞行时间质量分析器三大部分，采用三级差动抽真空系统，确保质量分析器的真空度优于10一4Pa。

　　2.1离子源结构

　　离子源采用反射式〔4一5]结构，如图1所示，由激光器(l)、光纤(2)、凸透镜(4、10)、反射镜(5、9)、样品靶(6)、毛细管 (8)、摄像头(11)、方向调节旋钮(12、13)等组成。激光器为N2激光器(337一51air-eoolednitro罗 nlasersvstem，德国Speetra一Physies公司)，波长337nm，激光脉冲宽度4ns，激光脉冲频率为1一20H:连续可调，单脉 冲激光能量可达300闪。石英光纤(南京春辉科技实业有限公司)将激光传输到凸透镜A(GUZ一紫外熔融石英双凸透镜，直径25.4mm，焦距 25.4~)上，聚焦后的激光经反射镜A(GM22一石英熔融高精密度反射镜，直径20.0~，厚度6.Omm)以大约45“人射角打到样品靶上。通过调 节凸透镜A到反射镜A的距离，可以改变激光斑点在样品靶上的大小，从而改变了单脉冲激光能量密度，进而改变样品电离状况[”〕。不锈钢制成的样品靶，厚度 为lmm，直径36mm，加1.5一2.SKV高压，其位置可以通过x、y方向调节旋钮手动控制。为了防止电晕放电或电火花现象，靶的表面要求光滑平整， 不能有尖锐的凸起[”]。样品电离过程可通过由反射镜B(GM22一石英熔融高精密度反射镜，直径10.onun，厚度2.omm)、凸透镜B(GLll 一Kg平凸透镜，直径16.omm，焦距20.0~)、摄像头、视频监视器组成的监测系统观测，靶上图像可以被放大100倍。