高效液相串联质谱科普

临检主要应用领域
新生儿筛查：氨基酸、肉毒碱、脂肪酸、有机酸 药物中毒、滥用药物分析、止痛药物分析 治疗药物监测：免疫抑制剂、抗癫痫药物、抗心律失常药 内分泌分析：肾上腺激素、性激素 蛋白鉴定和定量：C肽、PTH、血管紧张素 功能医学检测 以美国Mayo Clinic为例，1998年没有LC-MS/MS。2010年，60台LC-
MS/MS，200万个测试。
临床生物化学检验的应用
application of clinical biochemical test
1． 在体内激素检测方面的应用 2． 在血药浓度监测和药物代谢研究中的应用 3． 在遗传性疾病检测中的应用 4． 痕量元素/微量营养素检测中的应用 5． 糖化血红蛋白的检测应用
发展史
1919年，英国科学家弗朗西斯·阿斯顿制成第一台质谱仪，早期的质 谱仪主要是用来进行同位素测定和无机元素分析；
20世纪40年代以后开始用于有机物分析； 60年代出现了气相色谱-质谱联用仪，成为了有机物分析的重要仪器
； 80年代末又出现了一些新的质谱技术，如比较成熟的液相色谱-质谱
联用仪，感应耦合等离子体质谱仪等； 目前质谱分析法已广泛应用于医学、材料、环境、地质、能源、药物
治疗浓度与中毒浓度之间差距很小，不同个体对药物的吸收和代谢差异很大； 因此，需要定期检测血药浓度，既要达到治疗效果，又要防止药物中毒，这就是治疗药物监测
的概念； 质谱技术用于血药浓度监测，具有专属性强、准确度高、重现性好、灵敏度高、成本低等优点
。
内分泌系列
类固醇激素在体内代谢过程非常复杂，因此大部分需通过其代谢产物进行测 定；
地质学: 2% •金属材料，合金等 •土壤、矿石、沉积物
•同位素比的研究 •激光熔蚀直接分析固
体样品
医药及生理分析6% •头发、全血、血清、尿样、
生物组织等 •医药研究，药品质量控制 •药理药效等的生物过程研究
化工，石化等: 4% •R&D
•QA/QC
法医，公安等: 1% •射击残留物分析 •特征材料的定性 •来源分析 •毒性分析
Pag
检验医学领域应用
➢ 主要应用于临床样本（血液、尿液、毛发、组织等）的元素分析，如：血 药浓度、微量元素、蛋白质等。 ➢ 科研样品元素分析
+
液相串联质谱介绍
液质联用技术简介
高效液相色谱质谱联用（HPLC/MS）是指高效液相 色谱与质谱串联的技术，是将应用范围极广的高效 液相分离方法与灵敏、专属、能够提供分子量和结 构信息的质谱法结合起来的一种现代分析技术。
碰撞能 Collision energy
电子倍增电 压 EMV
1.离子源 ：产生离子化，并将产生的离子在电场的作用下进入毛细管 2.毛细管 ：离子导入通道，将离子源产生的离子传输进入质谱，同时隔离外部的常压与质谱 内部的高真空 3.离子光学组件：包括skimmer 1，八级杆以及Len 1和Len 2,进一步除去溶剂和中性分子， 高效的离子传输组件，聚焦随机运动的离子进入四级杆。 4.四级杆MS1和MS2：质量过滤器，优化离子传输和质谱分辨率，可以选择让某些质荷比的离 子一次通过或者所有离子全通过。 5.碰撞池：高压碰撞池，优化裂解，六级杆设计有助于捕获碎片离子 6.检测器：包括高能打拿级和电子倍增器，增强信号，高增益
高效液相串联质谱技术科普
杭州和合中心实验室：陈均
目录
色谱技术及液相色谱 质谱技术及质谱仪 液相串联质谱介绍 中心实验室各仪器的检测项目
色谱技术与液相色谱
色谱起源
色谱发展史
20世纪初，俄国植物学家M.S. Tswett提出经典液相色谱法； 20-30年代，柱分配色谱和纸色谱； 50年代，气相色谱，薄层色谱； 60年代，凝胶渗透色谱及高效液相色谱； 70年代，高效毛细管气相色谱法； 80年代，电色谱； 90年代，光色谱。
Quest：内分泌系列共开展项目186项，其中用色谱法检测的有GC/GC-MS 6 项，LC 10项，LC-MS/MS 35项；
ARUP：408项，其中GC/GC-MS 191项，LC/LC-MS 176项，LC-MS/MS 41 项
核工业: 5% •核燃料的分析 •放射性同位素的分析 •初级冷却水的污染分析
个体化用药
个体化用药，就是药物治疗“因人而异”、“量体裁衣”，充分考虑每个病人的个人因素； 现在，合理用药被公认为是个体化给药的核心，而合理用药则需要通过药物基因组学和治疗药
物监测等手段来实现。 药物基因组学主要研究遗传因素对药物效应的影响，确定药物作用的靶点，研究从表型到基因
型的药物反应的个体多样性，即将基因的多态性与药物效应的个体多样性紧密联系在了一起； 而患者用药后，体内的药物浓度必须达到稳定浓度时才能获得其治疗效果，而很多药物的有效
气相色谱 Gas Chromatography (GC)
薄层色谱 Thin-Layer Chromatography (TLC)
毛细管电泳 Capillary Electrophoresis (CE)
HPLC特点
分离性能好 灵敏度高（ug/ml级别） 选择性高（同分异构，旋光异构） 分析速度快 进样量小（1-100 μL）
液质联用技术简介
HPLC-MS主要由HPLC仪、接口离子源（LC与MS连接装置）、质 分析器、真空系统、计算机数据处理系统组成。
过程：混合样品通过液相色谱系统进样，由色谱柱分离，从色谱 仪流出的被分离组分依次通过接口进入MS仪的离子源处被离子 然后离子被聚焦于质量分析器中，根据质荷比而分离，分离后的 离子信号转变为电信号，传送至数据处理系统，对样品进行定性 定量分析。
什么是色谱？
色谱法是一种分离方法， 它利用物质在两相中分配系 数（或吸附系数）的微小差 异产生了很大的效果，使各 组份分离，以达到分离，分 析及测定一些物质的目的。
色谱分析仪
气相色谱仪
液相色谱仪
LC-MS/MS仪
HPLC, $$
MS, $$$
灵敏度μg/mL
灵敏度ng/mL或者pg/mL
色谱-质谱联用
泵-自动进样器： G1312-67305 （SST,绿色）
泵清漩-喩，
50S2-24S1 （PTFE管线宽径，再次订购
手持控制器
自动进样器-柱温箱 G1313-87305 （SST,绿色）
柱温箱
检测器
Agilent Restricted
柱温箱-色谱柱
G1316-87300 （SST,绿色）
色谱柱-检潔器
DAD G1315-87311 （包线）
VTO 5062-8522 （PEEK）
检蠣-废扳
DAD 0890-1713 （PTFE,宽径）
7TO 5062-8535
（PEEK）
Agilent Technologies
Aglient液相
仪器结构概述二：质谱系统
Agilent质谱
质谱系统各部件介绍
毛细管出口电压 毛细管电压 Fragmentor Capillary Voltage
物理、地质、能源等
电子脉冲
电子倍增器电极
+ 来自质量分析器的离子
质谱技术与质谱仪
质谱分析是先将物质离子化，再按离子的质荷比将其分离， 然后测量各种离子的谱峰强度而实现分析目的的一种分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ方法。
质量是物质的固有特性之一，不同的物质有不同的质量谱-质谱，利用这一特性，可以进行定性分析；谱峰强度又与它代表 的化合物含量有关，利用这一点，可以进行定量分析。
常用检测器
紫外可见光检测器 (UV) 二极管阵列检测器 (PDA) 荧光检测器 (RF) 示差折光检测器 (RID) 电导检测器 (CDD) 蒸发光散射检测器 (ELSD) 质谱检测器 (LCMS)
质谱技术与质谱仪
Ms spectrometry and ms spectrometer
LC-MS/MS国内应用现状
在各大医院已普及，主要用于临床药理 但在临检领域尚处于起步阶段 卫生部临检中心 部分医院检验科 第三方检验机构
主要应用
蛋白组学 代谢组学 个性化医学 疾病诊断 药物临床试验和新药研发
蛋白组学
旨在研究比较细胞在不同生理或病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质进行分 类和鉴定，更重要的是蛋白质组学的研究要分析蛋白质间相互作用和蛋白质的功能， 旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式；
、生命科学、化学等各个领域。
国内外应用现状
➢ 质谱分析方法已广泛应用于临床检验。 ➢ 国内一些大医院已应用到了相关检测工作，如北京二炮总医院（免疫抑制剂药物浓
度监测、 氨基酸营养状况评价等），广州市妇婴医院（新生儿疾病筛查），上海市 新华医院儿科研究所（遗传代谢病检测），上海市徐汇区中心医院（药物浓度监测 等），香港玛丽医院（代谢性疾病检测），香港北区医院（免疫抑制剂药物浓度监 测、尿液游离皮质醇）等。 ➢ 国外很多医学独立实验室，如美国的Quest、ARUP，日本的BML已经成功运用质 谱法开展了诸多检测项目：
其内容包括蛋白质的定性鉴定、定量检测、细胞内定位、相互作用研究等，最终揭示 蛋白质功能，因此是基因组DNA序列与基因功能之间的桥梁
通过蛋白质组学的研究，找到更多具有医学实际意义的蛋白标志物，用以帮助疾病的 诊断、分期、危险性预测以及药物作用靶点
因此，蛋白质组学研究的数据与基因组学数据的整合，将会在基因组研究中发挥重要 作用。同时，该研究也促进了分子诊断的发展，如寻找药物的靶分子。
色谱原理
色谱法是利用混合物中各组分物理化学性质的差异（如吸附力、分子形状及大小、分子亲和力、分 配系数等），使各组分在两相（一相为固定的，称为固定相；另一相流过固定相，称为流动相）中 的分布程度不同，从而使各组分以不同的速度移动而达到分离的目的。
色谱分类
高效液相色谱 High Performance Liquid Chromatography (HPLC)
LC-MS/MS工作原理
+ +
Ionization
+ MS1
+
Fragmenta
+
tion
LC API
High vacuum
MS2
Detection
国外LC-MS/MS应用
2000年，LC-MS/MS开始应用于药物研发领域，逐步从标准技术成为 国际通用技术
2010年， LC-MS/MS广泛应用于欧美临检参考实验室。由于第三方检 测机构的推动， 从大型医院临检实验室向中小型、甚至社区医院扩 展
代谢组学
代谢组学的研究就是运用一系列分析化学手段，如色谱、质谱、核磁共振 、光谱等，通过分析生物体液、组织中的内源性代谢产物谱的变化来研究 整体的生物学状况和基因功能调节；
作为系统生物学的重要组成部分，代谢组学已经成为继基因组学、转录组 学、蛋白质组学之后兴起的一个新的组学研究热点；
与基因组学、蛋白质组学相比，代谢组学研究的是已经发生的改变，而前 两者研究的是可能发生的改变，因此在这个意义上说，代谢组学更接近于 临床。
环境: 49 •饮用水、海水、环境水资源
•食品、卫生防疫、商检等 •土壤、污泥、固体废物
•生产过程QA/QC，质量控制 •烟草／酒类质量控制, 鉴别真伪等 •Hg, As, Pb, Sn等的价态形态分析
半导体: 33% •高纯金属(电极) •高纯试剂(酸,碱,有机) •Si 晶片的超痕量杂质 •光刻胶和清洗剂
色谱的高分离性能
+
质谱的高鉴别特点
仪器结构概述一：液相系统
推荐的摆放型结构（正视图）
IIIIIIIIIII
溶剂瓶箱 真空脱气机 四元泵
自动进样器
改型结构的流踣连接： 例中用 O.17MID的绿色毛细管 斷瓶-脱气如
G1311-60003 （瓶头模块，FTFE管线）
脱气机-泵： G1322-67300 （PTFE-管线）
质谱技术发展历史
1906
• Joseph John 测定电子荷质 比
1922
• Francis William发现 同位素
1989
• Wolfgamg Paul 发明离 子阱
2002
• John Fenn发 明电喷雾离子 化
质谱的基本概念
质谱是什么？
特殊的天平：称量离子的质量
质谱能做什么？
定性：化学物的结构 定量：混合物的组成 领域：化学、生物学、医学、药学、环境
而所检测的生物样本均具有复杂的基体干扰，且个体基质具有差异，浓度范 围跨度大，有些内分泌诊断标志物浓度跨度约有10个数量级；
因此需要灵敏度高、选择性强的方法，可以在很多其他内源性物质的存在下 准确分析目标物；