解吸电喷雾电离质谱

1 电喷雾解吸电离技术

1 电喷雾解吸电离技术（Desorption Electrospray Ionization）
质谱联用2004 年，Cooks 等报道了基于电喷雾解吸电离（DESI）对固体表面进行非破坏性检测的新型质谱分析方法。

电喷雾产生的带电液滴及离子直接打到被分析物的表面，吸附在表面的待测物受到带电离子的撞击从表面解吸出来并被电离，然后通过质谱仪的采样锥进入质量分析器，获得的质谱图与常规电喷雾质谱图十分相似，可以得到单个或多个电荷的分子离子。

电喷雾解吸电离技术可视为电喷雾技术与解吸技术的结合，而又类似于二次离子质谱。

不同的是，解吸电离技术和二次离子质谱技术都是在真空条件下完成，而电喷雾解吸电离过程是在大气压环境下完成。

由于该方法无须样品预处理，能够对吸附在固体表面的爆炸物、色素、蛋白质等在大气压下进行离子化，甚至能够对薄层色谱表面的分析物进行直接检测，从而实现了利用质谱方法进行快速灵敏的测定。

DESI 是一种新兴的离子源，其最大的优点是能够在大气压下对物质分子进行离子化，从而实现了对待测物的灵敏、快速、高选择性在线监测。

电喷雾解吸电离方法应用广泛，可用于极性化合物、非极性化合物、高分子量化合物、低分子量化合物的测定。

DESI-MS 可用于植物组织的天然产物分析，无需萃取等样品预处理过程；另外，该技术还已被用于蛋白质组学、代谢组学和诊断学、毒品检测等领域，均取得了很好的结果。

值得一提的是，Cooks 课题组将DESI 与便携式质谱仪联用，并实现了对药物、植物组织、爆炸物、生化战剂模拟物、农用化学品的分析。

解吸电喷雾电离质谱技术

解吸电喷雾电离质谱技术
解吸电喷雾电离质谱（Desorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry，DESI-MS）是一种表面分析技术，用于直接分
析固体样品表面上的化合物。

DESI-MS技术主要由两个步骤组成：样品解吸和电离。

首先，溶剂通过喷雾嘴喷洒到固体样品表面，将样品上的化合物溶解并解吸到溶剂中。

然后，离子化的溶剂中的化合物通过电离喷雾嘴被喷雾到质谱仪中进行离子化。

DESI-MS技术具有许多优点。

首先，它可以在不需要显微镜
的情况下直接对待测试样品进行分析，使得样品制备过程更简单。

其次，它可以对样品表面上的大面积区域进行分析，而不仅仅是局部区域。

此外，DESI-MS技术还能进行无损分析，
不会破坏样品。

DESI-MS技术已经在多个领域得到应用，包括化学、生物、
食品科学等。

它被广泛用于分析药物代谢物、生物标志物、食品成分等。

它的高灵敏度和快速分析速度使其在分析复杂样品中具有广泛的应用前景。

质谱、LC-MS技术的基础

质谱、LC-MS技术的基础及其
在天然产物和药物分析中的应用
再帕尔• 阿不力孜
中国医学科学院药物研究所北京协和医学院
2008年4月15日
质谱技术的主要特点及功能
★（高）灵敏度是质谱的“生命” ★离子化（技术）是质谱的“心脏”
如， 2002年度化学诺贝尔奖授予给了J.B. Fenn和田中耕一等三人；其中他们二人“发明了可分析生物大分子的质谱分析法”，即电喷雾电离质谱(ESI-MS)和基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI-MS)。
质谱分析的主要电离技术及其应用范围：
EI-MS: 高挥发性、一般分子量≤1,000 Da的化合物
CI-MS: 高挥发性、一般分子量≤1,000 Da的化合物 ……
FAB-MS: 热不稳定、难挥发性、中等极性，分子量 ≤ 3,000 Da的化合物 ESI-MS: 热不稳定、中至高极性，可检测到数十万Da分子量的化合物，混合物，此外（包括APCIMS，相对弱极性分子）真正实现了LC-MS技术。
FT-ICRMS 、ITMS (3D离子阱)、LTQ ……
最新技术
2000年提出冷喷雾质谱（Coldspray Ionization）技术。 2004年以来开放环境下实现离子化的新型技术—敞开（常压）式质谱方法（Ambient Mass Spectrometry）的出现尤为关注。代表性的有DESI（解吸电喷雾）和 DART（直接实时检测）等电离技术。其主要特点是不需要在真空环境下实施电离、不需要样品的前处理，且适用于气体、液体和固体样品等。在爆炸物、毒品，药代动力学、高通量药物筛选、药物及药品和癌症诊断的快速检测等方面得到了成功的应用。 2006年，LTQ-Orbitrap型质谱仪的研发成功，改变了离子阱和高分辨的发展模式。2007年最新推出的HDMS仪增加了质谱技术的分离能力。

质谱-电离技术及离子源

特点：
（1）对热敏感或不挥发的化合物可从固相直接得到分子离子
（2）有分子离子、准分子离子及样品分子聚集的多电荷离子，碎片离子峰少
（3）特别适合于与飞行时间质谱分析器相配，也可与离子阱类型的质量分析器相配。
基质的主要作用是作为把能量从激光束传递给样品的中间体，基质: 样品 > 1000:1。基质的选择主要取决于所采用的激光波长，其次是被分析对象的性质。
应用：
1、定性和半定量分析
ICPMS易实现多元素分析，非常适合天然和人造材料的快速鉴定和半定量分析。检测线优于ICPAES,且谱图易于解释。
质量数从139-175的14种稀土同位素的ICPMS质谱图，各元素质
量浓度1 µg.mL-1。
2、定量分析
常用：工作曲线法；
精确：同位素稀释法，即标准加入法，往试样中加入已知量的添加同位素的标准溶液。添加同位素一般为分析元素所有天然同位素中丰度较低的和寿命长的放射性同位素，通过测量此同位素与参比同位素的信号强度比来进行精密定量，参比同位素一般选用分析元素的最高丰度同位素。
基质应具有流动性、低蒸汽压、化学惰性对样品的较好溶解性
优点：
（1）能得到分子离子或准分子离子(除质子转移外，还可能加和基质分子及金属离子）；（2）也有一些表征结构的碎片离子；（3）能在室温下产生离子，不要求样品预先挥发；（4）样品寿命长（20分钟），利用率高，离子流稳定；（5）应用范围广，对高分子样品及生物样品尤其有效；（6）装置简单，源电压低于10KV。
用于固体分析。
2、电感耦合等离子体（inductively coupled plasma, ICP）源; 3、辉光放电离子源
4、激光诱导等离子体源和其它离子源

质谱仪的组成

质谱分析法
（Mass Spectrometry, MS）
质谱仪的组成
质谱仪一般由进样系统、离子源、质量分析器、检测器和记录系统等组成，还包括真空系统和自动控制数据处理等辅助设备。
进样系统
离子源
质量分析器
检测器
1.气体扩散 2.直接进样 3.色谱进样
1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离 4.场解析 5.快原子轰击
在电子轰击下，甲烷首先被电离： CH4+ →CH4+＋CH3+＋CH2+＋CH+＋C+＋H+
甲烷离子与分子进行反应，生成加合离子： CH4+＋CH4 →CH5+＋CH3 CH3+＋CH4 →C2H5+＋H2
h
8
加合离子与样品分子反应：
CH5+ ＋M→MH+＋CH4 C2H5+ ＋M→MH+＋C2H4
Ez m υ 2 Re
Re
mυ2 Ez
h
20
双聚焦质量分析器
将电场和磁场配合使用，当静电分析器产生的能量色散和磁分析器产生的能量色散，在数值上相等，方向上相反时，离子经过这两个分析器后，可以实现能量聚焦，再加上磁分析器本身具有方向聚焦作用，这样就实现了双聚焦。
分辨率高，但体积大。
h
2. 按离子化方式分类
电子轰击质谱（EI-MS），化学电离质谱（CI-MS），快原子轰击质谱仪（FAB-MS），电喷雾电离质谱仪（ESI-MS）等。
3.按质量分析器分类
单聚焦质谱仪，双聚焦质谱仪，四极杆质谱仪，飞
行时间质谱仪，离子阱质谱仪，傅里叶变换质谱仪
等。
h
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质谱离子源简介

1942年，第一台商品质谱仪； 1953年，由鲍尔(Paul)和斯坦威德尔 (Steinwedel)提出四极滤质器；同年，由威雷(Wiley) 和麦克劳伦斯(Mclarens)设计出飞行时间质谱仪原型； 1954年，英格拉姆(Inghram)和海登(Hayden)报道的Tandem系统，即串联的质谱系统(MS/MS)； 1955年，Wiley & Mclarens 飞行时间质谱仪； 1960‘s，开发GC/MS； 1974年，回旋共振质谱仪； 1979年，传送带式LC/MS接口成为商业产品； 1982年，离子束LC/MS接口出现； 1984年，第一台电喷雾质谱仪宣告诞生； 1988年，电喷雾质谱仪首次应用于蛋白质分析；
化学电离样品分子与电离电子不直接作用，而是引入大量的反应气，反应气被电子轰击后因离子分子反应产生一些活性反应离子，这些离子再与样品分子发生离子-分子反应，使样品分子实现电离。
现以甲烷作为反应气，说明化学电离的过程。在电子轰击下，甲烷首先被电离: CH4+e CH4+ + CH3+ + CH2+ + CH++ C+ + H+
奖。
质谱计框图
真空系统
加速区
Output
计算机数据处理系统
进样系统 Sample inlet
离子源 Ionisation source
质量分析器 Ion separation 检测器 Detector
二、电离方式和离子源种类简介
硬电离- 电子轰击电离(EI) 化学电离(CI) 场解吸(FD)和场电离（FI）快原子轰击(FAB)
（五）大气压化学电离 (Atmospheric

质谱(MS)

Sensitive: single ion detection Lifetime of approximately 5 years
质谱仪器的主要技术指标
质量范围：指质谱计所检测的单电荷离子的质核比范围分辨率（R）：分辨率是质谱计分开相邻两离子质量的能力。
R = m / m
m为质谱计可分辨的相邻两峰的质量差
基质辅助激光解析电离 Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization （MALDI）
MALDI可使热敏感或不挥发的化合物由固相直接得到离子。待测物质的溶液与基质的溶液混合后蒸发，使分析物
ห้องสมุดไป่ตู้
与基质成为晶体或半晶体，用一定波长的脉冲式激光进行
照射时，基质分子能有效的吸收激光的能量，使基质分子和样品分子进入气相并得到电离。
He Vacuum pump
Sample
To MS
Sample Introduction: Liquid Chromatography-MS (LC-MS)

Direct infusion of sample in solution

Syringe pump: slow steady infusion Separation and identification of components Must remove solvent to ―see‖ analyte ESI: see later
CH4+· + CH4 → CH5+ + CH3· (48%) CH3+ + CH4 → C2H5+ + H2 (41%) CH2+· + 2CH4 → C3H5+ + 2H2 (6%)

质谱发展史

1.质谱发展简史1886年，G o l d s t e i n发现正电荷离子1898年，W i e n利用电场和磁场使正电荷离子偏转1912年，T h o m s o n研制第世界上一台质谱仪，氖同位素的发现1918年，D e m p s t e r电子轰击电离(E l e c t r o n i o n i z a t i o n)及磁聚焦1919年，A s t o n精密仪器，测定50多种同位素，第一张同位素表1934年，S t e p h e n s均匀扇形磁场，球差和质量色散公式H e r z o g和H i n t e n b e r g e r电磁场组合，离子光学系统1940年，N i e r扇形磁场偏转质谱计，双聚集系统商品仪器的雏形235U，电磁制备方法，第二次世界大战期间在石油、化工等领域的应用1946年，S t e p h e n s飞行时间质谱(T i m e-o f f l i g h t m a s s a n a l y s i s) 1952年，M a r t i n气相色谱方法1953年，P a u l等四极杆分析器(Q u a d r u p o l e a n a l y z e r s)1956年，G o h l k e a n d M c L a f f e r t y气相色谱-质谱联用(G C/M S)B e y n o n 高分辨质谱仪(H i g h-r e s o l u t i o n M S)1965年，H i p p l e等离子回旋共振(I o n C y c l o t r o n R e s o n a n c e)1966年，M u n s o n a n d F i e l d化学电离(C h e m i c a l i o n i z a t i o n)1966年，M c L a f f e r t y a n d J e n n i n g s串联质谱(T a n d e m m a s s s p e c t r o m e t r y) 1973年，M c L a f f e r t y液相色谱-质谱联用(L C/M S)，热喷雾方法1974年，C o m i s a r o w和M a r s h a l l傅立叶变换离子回旋共振质谱(F T-I C R-M S)1981年，B a r b e r等快原子轰击电离质谱(F A B M S)，生物中，小分子，2000以内1989年，J.B.F e n n电喷雾电离K o i c h i T a n a k a基质辅助激光解吸电离。

敞开式离子化质谱

基于电喷雾电离机理的敞开式离子化质谱
汇报人：专业：
目录
代表性离子源总结与展望
2
PART 1 代表性离子源
敞开式离子化质谱
敞开式离子化质谱（ambient mass spectrometry， AMS），又名常压敞开式质谱、直接离子化质谱、原位直接电离质谱，是一类以大气压电离技术为基础，无需或仅需简单样品前处理，常温常压下即可对样品中复杂待测物直接分析的质谱技术。相对于电子轰击电离等传统离子源，该离子源具有大气压电离源类的软电离特性，离子化效率高，准分子离子峰丰度高，碎片离子少；而同电喷雾电离等大气压电离源相比，该离子源又具有耐基质干扰，溶剂损耗少，高灵敏度等突出优点。
PESI 比传统的ESI源更能耐受去污剂等杂质与生物基质中的盐类干扰，活体取样后无明显创口，动物仍可继续存活，但分析对象只能是溶液或者“湿的”固体样本。
纸喷雾电离技术
采用固相载体（如层析纸、牙签、刀片等）可有效避免传统毛细管电喷雾离子源发生的阻塞问题并提高取样便捷性。其中，PSI是由Wang 等人于2010年研究出的用于分析复杂混合物中待测物的新型敞开式离子化技术。
13
谢谢！
thank you to my teacher and classmates
对于该技术的报道最初来自于2004年普渡大学Cooks课题组。该课题组利用解吸电喷雾电离技术，无需前处理即在常压下对固体表面痕量待测物直接离子化，成功获得了不同表面痕量物质的质谱图，拉开了究的序幕。该理念一经提出的即得到广泛关注并迅速发展，目前已出现多达 40余种AMS技术，如萃取电喷雾电离、探针电喷雾电离等。
然而，常压解吸离子化技术若想在未来得到更广泛的应用，除了应在纷繁复杂的子技术中区分各自优势领域外，仍需制定合理的通用方法学控制标准，而不仅仅是同液质联用技术的简单对比。同时，更应当关注商业化仪器及自动化操作的发展。相信随着该类技术不断发展完善，将会在多种生物基质样品的高通量、实时监测方面发挥突出作用。

ESI和MALDI电离的原理及其在生物大分子研究中的作用

ESI(电喷雾电离)的原理：[1]
样品溶液从具有雾化气套管的毛细管端流出，在流出的瞬间受到下列几方面的作用，在大气压下喷成在溶剂蒸汽中的无数细微带电荷的液滴：1）管端加几千伏的高电压；2）雾化气（常用氮气）的吹带；3）一定的温度。
液摘在进入质谱计之前，沿一管子运动。该管是被不断被抽真空的，且管壁保持适当的温度，因而液滴不会在管壁凝聚。液滴也运动中，溶剂不断快速蒸发，液滴迅速地不断变小，由于液滴是带电荷的，表面电荷密度不断增大。在这样的情况下，就会从液滴排出溶剂和样品的分子和离子。产生的离子可能有单电荷或多电荷，这和样品分子中酸性和碱性基团的数量有关。通常小分子得到带单电荷的准分子离子(因有离子分子反应)：生物大分子则得到多种多电荷离子，在质谱图上得到多电荷离子峰簇(cluster)。由于检测多电荷离子，这使质量分析器检测的质量各种生物资源中分离出来许多具有生物活性功能的小肽。这些小肽易被肠道直接吸收,它们不仅能提供机体生长、发育所需的营养物质与能量, 还同时在细胞生理及代谢调节上发挥重要作用, 如抑制酶活性、抗菌、降血压、调节免疫、调节神经和激素、降低胆固醇等。。黄酒为我国民族特产，利用基体辅助激光解吸电离- 飞行时间串联质谱(MALDI-TOF-TOF-MS)分析和液相色谱-电喷雾电离-四极杆-飞行时间串联质谱(LC- ESI-Q-TOF-MS)联用分析鉴定出黄酒中抑制ACE活性的4种肽的氨基酸序列。[2]
ESI和MALDI在生物大分子研究中的应用：
随着电喷雾电离质谱(ESI)及基质辅助激光解吸质谱(MALDI)等质谱软电离技术的发展与完善，极性肽分子的分析成为可能，检测限下降到fmol级别，可测定分子量范围则高达100000Da，目前基质辅助的激光解吸电离飞行时间质谱法(MALDI TOF MS)已成为测定生物大分子尤其是蛋白质、多肽分子量和一级结构的有效工具，也是当今生命科学领域中重大课题——蛋白质组研究所必不可缺的关键技术之一。

质谱仪介绍.

生物质谱/MALDI-TOF百科生物质谱/MALDI-TOF生物质谱仪，其离子化方式主要是电喷雾电离与基质辅助激光解吸电离，前者常采用四极杆质量分析器，所构成的仪器称为电喷雾（四极杆）质谱仪（ESI-MS），后者常用飞行时间作为质量分析器，所构成的仪器称为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪（MALDI-TOF-MS）。

ESI-MS的特点之一是可以和液相色谱、毛细管电泳等现代化的分离手段联用，从而大大扩展了其在生命科学领域的应用范围，包括药物代谢、临床和法医学的应用等；MALDI-TOF-MS的特点是对盐和添加物的耐受能力高，且测样速度快，操作简单。

此外，可用于生物大分子测定的质谱仪还有离子阱（ion trap,IT）质谱和傅里叶变换离子回旋共振（Fourier transform ion cyclotron resonance,FTICR）质谱等。

较新型的生物质谱仪是液相色谱-电喷雾-四极杆飞行时间串联质谱仪（LC-ESI-MS-MS）与带有串联质谱功能的MALDI-TOF质谱仪，前者是在传统的电喷雾质谱仪的基础上采用飞行时间质量分析器代替四极杆质量分析器，大大提高了仪器的分辨率、灵敏度和质量范围；后者是在质谱中加入了源后降解（post-source decay,PSD）模式或碰撞诱导解离（collisionally induced dissociation,CID）模式，从而使生物大分子的测序成为可能。

MALDI-TOF仪器组成及原理MALDI-TOF-MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱, 英文名Matrix-Assisted Laser Desorption/ Ionization Time of Flig ht Mass Spectrometry）是近年来发展起来的一种新型的软电离生物质谱，其无论是在理论上还是在设计上都是十分简单和高效的。

仪器主要由两部分组成：基质辅助激光解吸电离离子源（MALDI）和飞行时间质量分析器（TOF）。

电喷雾电离质谱法(ESI-MS)

电喷雾电离质谱法（ESI-MS）扎卡里·沃拉斯（Zachary Voras）1.分类电喷雾电离质谱法（electrospray ionization mass spectrometry，ESI-MS或ESI）是一种分析大型非挥发性材料（如生物材料和聚合物）的电离技术。

ESI常用作液相色谱（liquid chromatography，LC）的电离技术。

ESI可与各种质量分析仪联用，不过最常与之联用是四极杆飞行时间质量分析器。

这是一种微侵入破坏式技术。

2.说明图1 电喷雾电离源一般性示意ESI是质谱分析中用来分析大型非挥发性物质的电离方法（Yamashita和Fenn，1988; Fenn等，1989）。

顾名思义，样品溶解后经毛细管通过电场形成带电液滴的喷雾。

随着溶剂的蒸发，带电液滴的库仑力会迫使带电的分子种类解吸，将其导向质量分析器（Kebarle和Tang，1993）。

图12为ESI源的一般性示意。

这种技术要提取一毛细管的样品溶液，因此常作为液相色谱的电离源。

毛细管内液体流速通常为1~20 μL/min，但微-ESI或纳米-ESI 的毛细管内液体流速可能小于这一数值。

液体受到电场（2~6 kV）作用时会在毛细管口形成泰勒锥，随后分解成单个液滴，这个过程可以用瑞利方程来描述。

加在毛细管上的电场会令液滴带电，这也有助于电喷雾的形成，因为库仑力会导致液滴颗粒相斥。

这种技术能将液滴破成单个的完整分子，因此电喷雾电离检测限极低，已发表的成果中，检测浓度已低至埃摩尔级以下。

ESI-MS生成的质谱显示的是多电荷分子离子，这是由于ESI的间接电离几乎不会造成大量分子碎片，因此ESI被认为是一种“软”电离技术。

对于常含有两性官能团的生物材料，无须额外的辅助材料就可以使分子离子带电。

对于不含易电离位点的大型材料（如某些聚合物），可添加盐（如钾盐、钠盐等）来帮助电荷形成，以增强ESI 信号。

3.应用ESI既可单独用于纯净物检测技术，也可以与LC等复杂混合物预分离技术结合使用。

电喷雾解吸电离质谱快速测定吴茱萸中生物碱

电喷雾解吸电离质谱快速测定吴茱萸中生物碱陈焕文1,3　郑健32,3　王伟萍1　陈昌林1　王志畅11(东华理工学院,抚州344000) 2(北京市理化分析测试中心,北京100089)3(吉林大学化学院,长春130023)摘　要　生物碱是许多中草药的活性有效成分,其含量的多少和种类的差异是导致中草药品质差异的重要因素。

本文利用电喷雾解吸电离质谱(DESI 2MS )能够在不需要样品预处理的前提下进行复杂基体样品分析的特点,采用酸性甲醇2水混合溶液作为喷雾试剂,在优化了的实验条件下快速获得了吴茱萸的DESI 2MS 指纹谱图,然后利用串联质谱对其中有重要活性的5种生物碱进行了结构鉴定。

实验表明,基于固体表面解吸电离质谱分析的方法不需要萃取2分离手续,单个样品测定时间不超过1.5m in,大幅度提高了分析速度,有望在药品品质的在线监测和工艺过程控制中发挥重要作用。

关键词　电喷雾解吸电离质谱,吴茱萸,快速测定,生物碱　2008203226收稿;2008211224接受本文系国家自然科学基金(No .20505003)资助项目3E 2mail:zhjianhb@g mail .com1　引　言吴茱萸(F ructus Evod iae )是常用的中草药之一,其品质最好的是芸香科植物吴茱萸的干燥未成熟果实,具有温中、止痛、理气、燥湿、疏肝、散寒、止呕等多种功效。

吴茱萸在中成药中需要粉碎后制作散剂或丸剂,临床上多作单方或复方用于治疗胃腹冷痛、高血压、寒疝疼痛、神经性皮炎、口腔溃疡及疥疮等[1]。

研究认为,其主要活性成分为吴茱萸生物碱[1,2],生物碱的种类和含量与吴茱萸的品质相关。

到目前为止,对吴茱萸生物碱的测定方法主要有薄层扫描,毛细管电泳及高效液相色谱法[2～4]。

这几种测定方法为吴茱萸中的两种主要生物碱(吴茱萸碱和吴茱萸次碱)提供了较为满意的定性定量信息,由于灵敏度、参照物等方面的影响,对吴茱萸中尚缺少标准物质的生物碱成分的检测显得无能为力。

几种测定生物大分子分子量方法的比较

几种测定生物大分子分子量方法的比较摘要：生物大分子是指核酸(多核苷酸)、蛋白质(多肽)、碳水化合物(葡聚糖或多糖)和脂类等。

因为分子量小于500的单体可以通过聚合作用形成的大分子。

测定生物大分子分子量方法是生物研究的核心之一，分子量是多肽、蛋白质、核酸、酶、多糖以及脂类等鉴定中的首要参数。

当前医学，药学及生物科学学科之间交叉渗透为测定生物大分子分子量提供了更多的契机，本文对测定生物大分子分子量的方法：生物质谱法，SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳，凝胶渗透色谱法等技术的原理及优缺点进行综述。

关键字：生物大分子分子量测定蛋白质多肽21世纪是生命科学的世纪，随着人类基因组，水稻基因组等的测序基本完成，蛋白质和结构基因组研究也迅速发展。

负责生命活动的是生物大分子，生物大分子之间的相互作用构成了生命活动的基础，因此，测定生物大分子的分子量，深入了解生物大分子的结构功能是掌握生命活动的关键。

生物大分子是细胞的基本结构和功能单位,也是研究生命现象中的物质基础.生物体内的分子组成如何?哪些分子才算生物大分子?这些大分子有没有分子量的下限?怎么去测定生物大分子分子量？要想知道这些答案，需要多方位，运用多种方法进行研究。

1.SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳采用十二烷基硫酸钠—聚丙烯酰胺凝胶电泳方法可对蛋白质的组分进行分离，并可精确测得蛋白质的分子量，常用的方法为SDS—PAGE不连续系统。

SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳的基本原理：聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺和N，N-亚甲基双丙烯酰胺经共聚合而成，此聚合过程是由四甲基乙二胺和过硫酸胺激发的，被激活的单体和未被激活的单体开始了多聚链的延伸，正在延伸的多聚链也可以随机地接上双丙烯酰胺，使得多聚链交叉互连成为网状立体结构，最终多聚链聚合成凝胶状。

在一定条件下，蛋白质，多肽在SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳和核酸在聚丙烯酰胺凝胶电泳及琼脂糖凝胶电泳中，其分子量与电泳迁移率符合的关系。

在精确测定与计算相对迁移率时，要求分别测定样品区带中心及指标剂染料区带中心(通常插入铜丝作为标记)与凝胶顶端(聚丙烯酰胺凝胶电泳)或点样孔(琼脂糖凝胶电泳)间的距离。

质谱技术在中药小分子与生物大分子相互作用研究中的应用_王兆伏

收稿日期:2010-01-10;修回日期:2010-04-07基金项目:国家自然科学基金(30672600,20873137,20905067,20953001)、国家科技部创新方法工作专项项目(2009IM 030400)、吉林省科技发展计划项目(20080736)和长春市科技计划项目(2007GH27)资助作者简介:王兆伏(1982～),男(汉族),博士研究生,药物与生物质谱学专业。

E -mail :wangzh aofu @sohu .com通信作者:刘志强(1962～),男(汉族),研究员,博士生导师,从事天然药物化学与有机质谱学研究。

E -m ail :liu zq @ciac .jl .cn第31卷第3期2010年5月质谱学报Journal o f Chinese M ass Spectro me try So cietyVo l .31　N o .3M ay 2010质谱技术在中药小分子与生物大分子相互作用研究中的应用王兆伏1,2,宋凤瑞1,刘志强1,刘淑莹1(1.中国科学院长春应用化学研究所质谱中心,吉林长春　130022;2.中国科学院研究生院,北京　100039)摘要:中药发挥药理作用具有多组分,多靶点的重要特点。

研究中药化学成分与生物大分子之间的相互作用不仅能够为阐明中药发挥药理作用的机理和物质基础提供科学依据,而且能够为新药设计提供理论指导。

软电离质谱技术,尤其是电喷雾质谱(ESI -M S )和基质辅助激光解吸电离质谱(M A L DI -M S )在一定条件下能够使药物与生物大分子形成的复合物完整地转移到气相中并被检测到,在中药小分子与生物大分子相互作用的研究中具有很大的优势。

同时,色谱-质谱联用技术在中药复杂体系与生物大分子相互作用的研究中也显示出很大的应用潜力。

本文介绍了质谱技术在药物与生物大分子相互作用研究中的应用原理,并总结了近年来软电离质谱技术在中药小分子与生物大分子相互作用研究中的应用。

质谱分析的基本原理及方法

通过化学反应使样品分子带正电或负电。
激光离子化
利用激光束将样品分子电离，常用于生物样品和有机化合物的分析。
质量分离
质量过滤
利用磁场或电场使不同质量的离子分开。
色谱分离
结合色谱技术，如气相色谱、液相色谱等，对复杂样品进行分离。
检测与数据分析
检测器
用于收集经过质量分离后的离子，并将其转换为可测量的电信号。
数据分析复杂
质谱数据分析需要专业的软件和技能，对实验人员的技能要
求较高。
05
质谱分析的未来发展
高分辨质谱技术
总结词
高分辨质谱技术能够提供更精确的分子质量和结构信息，有助于深入解析复杂生物分子和环境样品中的化合物。
详细描述
高分辨质谱技术利用先进的离子光学系统和探测器技术，提高了分辨率和灵敏度，能够更准确地测定分子质量和结构特征。这对于解析蛋白质、多糖等复杂生物分子以及环境污染物、药物等化合物的结构和性质具有重要意义。
用于检测食品中的添加剂、农药残留和有害物质等，保障食品安全。
02
质谱分析方法
气相色谱-质谱联用（GC-MS）
总结词
气相色谱-质谱联用是一种常用的质谱分析方法，通过气相色谱将混合物中的各组分分离，然后进入质谱仪进行检测。
详细描述
GC-MS的优点在于能够分离和鉴定复杂混合物中的化合物，特别适用于挥发性有机化合物的分析。该方法首先将样品中的化合物通过气相色谱分离，然后通过接口技术将组分引入质谱仪中，最后通过质谱检测各组分的分子量和结构信息。
环境科学领域
用于药物代谢、蛋白质组学、基因组学等方面的研究，可检测生物样品中的代谢物、蛋白质、多肽和核酸等。
用于检测空气、水体和土壤等环境样品中的污染物，如重金属、有机污染物和农药残留等。