高靈敏度的串聯四極桿線性離子阱大氣壓電離質譜系統

新的應用領域

4000 QTRAP®系統將可靠的定性功能和高靈敏度的定量分析結合在一起。此系統可應用于多個領域如蛋白質組學，新藥發現,藥物開發，食品安全，環境分析等方面。一次LC/MS/MS運行，就可真正實現串聯四極桿的掃描與線性離子阱掃描同時進行，從而同時獲得定量和定性數據。這是傳統串聯四極桿質譜系統難以實現的。

整體解決方案

抗污染能力強的4000 QTRAP®系統為高通量實驗室建立了實驗數據可靠性的新標準。此系統由于具有完整的自動化分析特征，它可適應于客戶實驗室的工作流程，并能更大地提高客戶的工作效率；此系統配套的軟件符合美國FDA 21CFR Part 11的法規要求，美國AB SCIEX公司可向客戶提供系統認證服務。

能力超群的工業標準及軟件

4000 QTRAP®系統配置了功能超群的軟件Analyst®和BioAnalyst™，簡化了分析方法的建立，數據采集方式更加完善，數據處理更加合理。軟件的自動化處理能力使獲得的數據更加可靠，軟件的視窗設計使的操作更簡化，并可控制多種廠家的液相色譜儀。

藥物發現和研發的方案

4000 QTRAP®系統所具有的超高靈敏度的定量分析能力（MRM）和線性離子阱技術的超高靈敏度的全掃描能力以及軟件Analyst®可為新藥開發的客戶實驗室提供總體解決方案。此系統可將Metabolite ID,Pro ID, Pro ICAT功能與Celera的Discovery系統（CDS）有機地結合起來，再利用4000 QTRAP®提供的高靈敏度數據，可為客戶提供有用的信息，這是任何其它儀器所不能企及的。

4000 QTRAP®系統不只能做所有的事，而且能做的更好

串聯四極桿和線性離子阱靈敏度

串聯四極桿性能，高壓聚焦碰撞室和線性離子阱技術集于一體的4000 QTRAP®系統極大地提高了全掃描和MS/MS掃描的靈敏度，才能確認更低豐度的代謝物，蛋白質以及后翻譯修飾。

更高靈敏度的MRM

4000 QTRAP®系統在MRM掃描方式下，有更高的定量靈敏度，更寬的動態范圍，可確保對小分子和小肽的濃度的定量檢出限。

MS3掃描功能

三級質譜掃描功能再結合串聯四極桿的質譜碎片掃描功能，一次進樣可提供更多有用的信息包括詳細的結構信息和藥物代謝途徑。

高選擇性的母離子掃描和中性丟失掃描能提煉出非常有意義的信息

掃描功能

高靈敏度中性丟失掃描、母離子掃描和增強多電荷掃描聯合使用，可極大提高化合物結構分析的速度。在LC/MS/MS方法中建立信息關聯采集（IDA）邏輯掃描方式，可提供大量目標化合物的質譜碎片結構信息；在4000 QTRAP®中，其IDA功能可將串聯四極桿的掃描方式與線性離子阱的掃描方式有機地結合在一起，獲得目標化合物的大量質譜碎片信息。

增強多電荷掃描能極大消除單電荷質譜碎片而且能提高目標肽離子的豐度

高分辨掃描—提高質量準確度

線性離子阱技術具有增強分辨掃描功能，能獲得可靠的多電荷質譜圖以及準確的同位素豐度比值和全掃描范圍內質譜碎片的質量精度。

提高分辨和質量準確度能提高質譜庫檢索速度和特異性，從而確保結果的可靠性

即插即用離子源

4000 QTRAP®系統標準配置了抗污染能力強的Turbo V™離子源，它能適用液相色譜的不同流速，同時很方便地進行ESI和APCI探頭互換，以滿足用戶的不同需求，此質譜系統還可配置ESI/APCI復合源、NanoSpray®離子源。

動態填充時間（DFT）

4000 QTRAP®系統具有自動計算離子填充到線性離子阱的時間功能。當離子強度大時，為了消除空間電荷效應，系統會自動減少填充到離子阱內的離子時間，而當離子強度小時，系統會提高離子的填充時間，以提高信號強度。

動態填充時間確保在濃度范圍很寬的情況下，能產生高質量的數據

線性離子阱技術將質譜的性能和靈敏度提高到一新的高度

4000 QTRAP®系統是質譜技術的又一劃時代技術升級，它將串聯四極桿質譜的定量定性技術同時集合于一個系統上，特別是美國AB SCIEX公司的線性離阱子技術（LIT），具有離子捕獲功能，離子容量大等特點，使的此系統無論是定量分析還是定性分析，都具有高的靈敏度，從而適應于所有的分析檢測領域。

自動進行代謝物的鑒定與確認

4000 QTRAP®系統具有的高定量靈敏度（MRM）和掃描功能，以及根據MRM方式進行MS/MS和MS3掃描功能，可確保在一相和二相代謝物分析中能快速鑒定、描述和確認相關的代謝物。

在復雜的生物基質中，利用三重四極桿掃描功能的選擇性如母離子掃描（PI）、中性丟失掃描（NL）再結合藥理學和MS/MS譜圖就可以鑒定出已知的和未知的代謝物；高靈敏度的三重四極質譜掃描方式PI和NL可確保能檢測出濃度很低的代謝物；而利用線性離子阱的高靈敏度掃描功能可以進一步確認代謝物。

母藥（m/z 631）的子離子掃描質譜圖，有兩個豐度很離子質譜碎片（m/z 404, m/z 376）

為了分析一相和二相已知的目標代謝物，MRM掃描方式提供高靈敏和高選擇性的途徑。下面例子中，潛在的一相代謝物根據理論MRM掃描進行自動篩選，其中有六個潛在的母藥共同生物轉化方式被鑒定，其中具有兩對質譜碎片離子的代謝物是來自于母藥的MS/MS質譜碎片。

4000 QTRAP®系統可同時監控大于300對MRM離子對。為了降低根據MRM離子對鑒定出錯誤的代謝物，系統可根據觸發MS/MS和MS3掃描產生的質譜圖來確認代謝物的結構。

通過子離子掃描確定相應的母離子和子離子信息，通過設定六個生物轉化模式（用戶定義或代謝軟件）就可自動產生26個理論MRM離子對采集方法

用三重四極桿質譜的掃描方式，根據理論設定的MRM離子對來鑒定代謝物，用IDA觸發MS/MS掃描方式可確證代謝物結構。

快速、自動工作流程在復雜蛋白樣品分析中能快速鑒定PTMs

復合型4000 QTRAP®系統工作流程確保能進行自動化研究后翻譯修飾（PTMs）。利用系統高靈敏的母離子掃描和中性丟掃描功能，以及其高靈敏的線性離子阱MS/MS掃描功能，在一次進樣中就可快速獲得可靠的結果，如果用傳統的三重四極桿串聯質譜分析，可能需要多次實驗才能獲得。

在4000 QTRAP®系統用自動化PTM發現工作流程分析還原和烷基化標準糖蛋白（胎球蛋白）的水解產物。負離子模式下的母離子掃描（PI）（紅色TIC圖）和正離子模式下的全掃描（蘭色TIC圖）的數據說明母離子掃描有很好的特異性，并且能很好地鑒定磷酸化肽。

大豐度的母離子掃描色譜峰將自動切換為增強分辨掃描，IDA能自動識別哪些離子進行極性切換掃描，并能給出相應的準確同位素。左圖中，在負離子掃描模式下，用母離子掃描方式找到一質荷比為1098.4的質譜離子，然后切換至正離子模式下進行增強分辨掃描，檢測出一組準確質量同位數的質譜離子，從中可以知道質荷比為1100.4的離子是一帶二個電荷的離子。

由母離子掃描確認的每一個質譜離子再進行離靈敏的增強子離子掃描，就可獲得相對應的質譜碎片離子，這些碎片離子通過BioAnalyst™軟件和Pro ID軟件分析，就可確認磷酸化肽的蛋白質歸屬，同進也就確認了磷酸化位點。

用BioAnalyst™軟件進行離子的匹配分析。實驗檢測的質譜碎片離子與理論質譜碎片離子進行匹配分析比較，包括多肽從b端和y端丟失磷酸的具有磷酸化特征的信息。

生物標志物驗證與確認的新方法：MIDAS Workflow

生物標志物（Biomarker）的發現是一個復雜而漫長的過程。在此研究過程中可能會面臨各種困難與挑戰。其一，蛋白質類生物標志物在體內變化不大，難于檢測。通常不是有和無的變化，而僅是體內濃度發生相應改變，這種變化量基本上都小于10倍，通常在5倍變化量以內；其二，個體之間，甚或于同一個體的不同批次樣本之間，存在本底差異，難于區分。實驗證明，臨床樣本之間的差別大于動物樣本，而動物樣本差異大于細胞培養樣本；其三，有效的標志物通常濃度很低，而樣本量也有限，所以要求分析手段必須具備高靈敏度；最后，生物體內變化復雜，即使獲得有很好靈敏度與特異性的單個標志物，要想通過設定此單個標志物的準確閾值來標定某一生理狀態仍然非常困難。所以，通常生物體某一生理狀態需由多個標志物共同標定，而非單一標志物可完成。

一般來說， 生物標志物的發現包括鑒定（Discovery），驗證（Verification），確認（Validation）三個步驟。而后，再進入臨床檢驗等更深入的階段。鑒定步驟可以通過生物質譜儀與蛋白質差異表達定量等相關技術完成。但由于Biomarker必須具備廣泛的代表性與標志性，所以驗證與確認步驟的樣本量通常是鑒定階段的數十至數百倍，因此，驗證與確認Biomarker的技術方法需滿足四個要點（4S要點）：速度快（Speed），特異性高（Specification），靈敏度高（Sensitivity），具有統計學意義（Statistics）。而目前常規Western Blot或ELISA方法，由于成本高，速度慢，特異性抗體制備難度大等技術難題，很難在進行大批量樣本驗證與確認階段中發揮主要作用。因而需要有新的技術完成此項工作。

美國AB SCIEX公司充分認識到生物體標志物驗證與確認工作的重要性，復雜性和廣大研究人員的迫切需求，在此一領域投入巨大資源，結合QTRAP®系列質譜系統的功能與掃描模式，開發出MIDAS（MRM Initiated Detection And Sequencing）技術方案，在滿足4S要點的基礎上，準確，快速，簡便的完成大樣本量的生物標志物驗證與確認工作。

其它各類技術方法（包括蛋白質組學相關技術，基因組學相關技術，各類已發表文獻等）鑒定的具有潛在生物體標志物性質的蛋白質或基因，只需知道該分子的基因序列或氨基酸序列，就可應用MIDAS方法進行大批量樣本的分子驗證與確認工作。其主要工作模式如下：將分子的基因或氨基酸序列輸入MIDAS Designer軟件的序列框，設定相關參數后，軟件自動構建MRM掃描模式所需要的母/子離子對的排列。而后，4000 QTRAP®質譜儀通過MRM掃描模式對大批量的樣本監測是否有此母/子離子對排列的出現。如若信號出現，證明此分子在樣本中存在，儀器將自動切換至MS/MS掃描模式，確定此母離子的碎片離子信息，并再次鑒定并確認該分子的結構。如若在MRM掃描工作中，未發現預期的母/子離子對出現，說明該分子在此樣本中不存在。

使用NanoSpray®離子源配合4000 QTRAP® LC/MS/MS進行MIDAS檢測。MIDAS技術流程如下圖所示。

MRM引導的MIDAS工作流程圖，所有預期的酶切蛋白質所產生的多肽通過MRM掃描模式監測，驗證其是否存在，一旦信號被檢測到，儀器會立刻自動切換到高靈敏度MS/MS采集，從而確認蛋白質的真實性

食品安全分析實例

結論：通過線性離子阱的增強子離子掃描數據就可確認鮮姜樣品中的色譜峰不是吡螨胺，雖然其色譜峰的保留時間和MRM離子對比率非常相似；這也說明當樣品基質非常復雜時，即使用串聯質譜的MRM方式進行分析，也會帶來嚴重的干擾。

“可立快”（Cliquid™） 特點：專用于食品安全和環保領域的質譜中文軟件