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Thermo Scientific Stellar質(zhì)譜儀:定量領域的耀眼恒星

來源:賽默飛色譜及質(zhì)譜   2025年02月19日 11:52  

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基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學已經(jīng)成為生物醫(yī)學研究中的一項重要工具。歷史上,大多數(shù)蛋白質(zhì)組學方法在分析新樣本時,幾乎沒有關于樣本內(nèi)容的驗證經(jīng)驗。每次實驗都像是首次“發(fā)現(xiàn)”樣本中的肽和蛋白質(zhì)。成功的衡量指標通常是樣本中可以檢測到的蛋白質(zhì)或肽的數(shù)量。

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盡管靶向蛋白質(zhì)組學顯示出巨大的潛力,但由于分析物數(shù)量與測量的靈敏度和精度之間的權衡,能夠測量的肽數(shù)量受到了限制。為了增加可以測量的靶標數(shù)量,數(shù)據(jù)非依耐采集(DIA)作為一種替代方法出現(xiàn),在預定義的質(zhì)量范圍內(nèi)采集相對寬的MS/MS隔離窗口。這種采集方法有意地在每個MS/MS圖譜中采樣盡量多的肽段,減少了每個周期所需的掃描數(shù)量。然而,這種方法犧牲了選擇性和動態(tài)范圍。

 

Stellar質(zhì)譜儀作為賽默飛質(zhì)譜蛋白組學解決方案的全新成員,在靶向蛋白定量分析方面有著強大性能。相比于現(xiàn)有的質(zhì)譜靶向蛋白定量技術,Stellar質(zhì)譜儀可以提升接近5倍的定量肽段數(shù)目,以及10倍的靈敏度提升。這真正顛覆人們對于靶向質(zhì)譜分析在臨床實驗室中應用的認知。那究竟是什么樣的儀器設計使得Stellar質(zhì)譜儀能夠在靶向定量領域脫穎而出,本文將從儀器硬件設計的角度來討論Stellar定量性能背后的關鍵技術。

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多極離子通道(ICRM, ion concentrating routing multipole

ICRM技術是Stellar質(zhì)譜儀中的關鍵組件,主要用于提高離子的聚集和傳輸效率,從而提升質(zhì)譜分析的靈敏度和速度。

結構和功能

• ICRM位于四極桿之后,線性離子阱之前。ICRM是一個彎曲的碰撞池,主要有兩個功能。可用于進行高能碰撞碎裂(HCD),以及母離子/子離子的捕獲累積。ICRM的累積和捕獲功能是提升儀器離子利用率的關鍵,同時也是二級譜圖信號提升的關鍵。

• 進入ICRM中的離子數(shù)量通過動態(tài)自動增益控制(AGC)和離子包同步管理,實現(xiàn)離子包的最佳濃度和檢測。AGC動態(tài)調(diào)整離子積累時間,確保離子包的濃度在檢測前達到最佳狀態(tài)。

工作原理

離子傳輸和捕獲:ICRM接收來自高壓線性離子阱的離子包,這些離子包在ICRM中進行集中和傳輸。離子包在ICRM中被動態(tài)AGC控制的時間內(nèi)集中,然后傳輸?shù)礁邏壕€性離子阱進行碰撞冷卻。

碎裂和檢測:在ICRM中,離子可以進行光束型碎裂(HCD)或捕獲后進行進一步的碎裂(如MS3)。HCD碎裂后的離子會被加速返回ICRM進行MS3碎裂,然后將MS3產(chǎn)物離子傳輸回高壓線性離子阱進行冷卻和檢測。

性能特點:

高效離子利用:ICRM的設計能夠最大化離子的利用率,通過減少離子的損失來提高檢測靈敏度。

快速數(shù)據(jù)采集:ICRM與雙壓線性離子阱的結合,使得質(zhì)譜儀能夠以高數(shù)據(jù)采集速度進行高動態(tài)范圍的MSn采集。

多樣化的碎裂選項:ICRM支持高能碰撞解離(HCD)和碰撞誘導解離(CID),提供了靈活的碎裂選項,適用于不同類型的化合物分析。

 

相比于傳統(tǒng)的離子阱以及三重四極桿質(zhì)譜儀,Stellar質(zhì)譜儀的最大差異之處在于多極離子通道(ICRM, ion concentrating routing multipole)的引入。

 

HCD碎裂產(chǎn)生的碎片離子傳輸?shù)骄€性離子阱中的高壓離子阱模塊進行冷卻。與此同時,ICRM開始接收累積下一組由四極桿隔離的離子。此時,儀器中存在兩組同時并行的離子包。一組存在于ICRM中,一組存在于高壓線性離子阱中。之后,高壓線性阱中的離子送入低壓線性離子阱檢測,而ICRM中累積的離子則傳輸?shù)礁邏弘x子阱中進行冷卻。ICRM開始繼續(xù)接收下一波到達的由四極桿分離的離子。

 

因此,在Stellar質(zhì)譜儀中進行二級質(zhì)譜實驗時,在四極桿隔離之后的部分,離子包的捕獲、傳輸和檢測在整個儀器中可以同時并行處理兩個獨立的離子包,這樣的設計極大的提升了儀器二級譜圖的采集效率,同時AGC設定的存在,又提升了二級質(zhì)譜的靈敏度。

 

通過ICRM單元的AGC離子控制累積以及同步雙離子包管理,Stellar質(zhì)譜儀的硬件和性能得到了改進,在多目標物同時定量分析(如靶向蛋白組學)時,在較高的掃描速率下,依然可以提供高靈敏度,高動態(tài)范圍的二級質(zhì)譜。

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