基于信号放大策略的超灵敏质谱新方法及其应用

生物分子的超灵敏分析为精确理解生命活动内在机制提供了基础。质谱作为一种快速、高灵敏、高通量、定性能力强的分析技术，在生物大分子及小分子代谢物的检测中发挥着重要作用。但由于仪器分析灵敏度有限、样本基质干扰等多方面因素的影响，仅依靠直接质谱分析很难实现微量生物样本甚至单细胞中生物标志物的准确检测。引入信号放大或者增敏策略有助于进一步提高质谱法的检测灵敏度，从而实现目标生物分子的超灵敏检测目的。本文根据基于信号放大等策略的超灵敏质谱法中的离子化方式以及分析对象的差异，对近10年来该方向的工作进行了分类和总结，并结合质谱超灵敏检测技术的现状，对未来的发展前景进行展望。     

基于核酸的高灵敏蛋白质检测方法研究进展

生物标志物的超灵敏检测对于疾病的早期精准诊断和治疗起到了至关重要的作用,基于核酸的高灵敏度蛋白检测方法由于核酸的易合成、易修饰和可扩增的特点受到科研人员的广泛关注。本文综述了几种基于核酸的高灵敏度蛋白检测方法,诸如免疫聚合酶链式反应、免疫滚环扩增反应、邻位连接技术等,及其优缺点,并对其未来的发展方向进行了展望。     

质谱动力学方法原理及应用

质谱动力学方法（Kinetic Method,简称KM法）是一种基于经质量选择的簇离子竞争解离反应速率的不同对热力学数据进行测定的方法,由于采用串联质谱技术,分析样品无需纯化,具有简便、快速、灵敏等优点。目前该方法已应用于气相酸碱度和质子亲合势的测定、电子亲和能的测定、电离能的测定、多电荷生物分子气相碱度的测定、金属离子与生物分子亲和力的测定、异裂离解能的测定、离子结构的检测及对手性化合物对映体过量的测定等。本工作在介绍质谱动力学方法原理的同时,列举了其应用实例,详细地对质谱动力学方法进行了综合述评。     

质谱在生物标志物研究中的应用

生物标志物是一个指示剂,可以对其进行测定并用以解释正常生理过程、病理过程及治疗药物的药理学效应,广泛的应用于药物研发和临床诊断中。生物标志物的研究涉及多种技术平台和方法,其中基于质谱的研究方法无论在生物标志物的发现还是确证过程中都有着广泛的应用。本文讨论了基于质谱的研究方法在通常的生物标志物以及阿尔茨海默氏症研究中的进展。     

基于质谱的蛋白质组学方法新进展

蛋白质组学是后基因组时代的科研热点,其研究方向主要涵盖蛋白质表达谱、蛋白质翻译后修饰谱、蛋白质相互作用谱和单细胞蛋白质组等定性分析以及相对和绝对定量分析,现已广泛应用于生物、医药及病理研究中。由于质谱具有灵敏、准确、高通量等特点,是蛋白质组学研究必不可少的工具。本文综述了近年来基于质谱技术的蛋白质组鉴定及定量方法,并展望未来蛋白质组学研究的发展方向。     

集成毛细管电泳芯片(微流控芯片)系统的检测器研究和应用

系统地介绍了目前国内外集成毛细管电泳芯片 (微流控芯片 )高灵敏检测技术的发展概况 ,重点讨论了激光诱导荧光、化学发光、电化学检测和质谱等检测技术在微流控芯片中的应用 ,以及芯片检测技术所面临的微型化、集成化、高通量以及接口设计等关键问题     

非变性离子淌度质谱在蛋白质结构及构象疾病研究方面的应用

离子淌度质谱技术可以分离空间尺寸或构象不同的离子,能够在近似生理条件下表征蛋白质及其复合物的构象,可提供蛋白质及其复合物的构象稳定性及异质性、化学计量比等多重信息,已成为蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究的重要手段。非变性离子淌度质谱还具有灵敏捕获蛋白质构象动态转变的特点,适用于低浓度、高异质性的蛋白混合物分析。本文综述了离子淌度质谱的基本原理、获取数据及信息形式、以及在蛋白质构象及蛋白质-配体相互作用研究领域的应用进展,重点关注其在蛋白质错误折叠、聚集动力学及与配体相互作用的应用研究。     

集成毛细管电泳芯片（微流控芯片）系统中检测器研究和应用

系统地介绍了目前国内外集成细管电泳芯片（微流控芯片）高灵敏检测技术的发展概况,重点讨论了激光诱导荧光,化学发光,电化学检测和质谱等检测技术在微流控芯片中的应用,以及芯片检测技术所面临的微型化,集成化,高通量以及接口设计等关键问题。     

应用基于非变性质谱及串联质谱的碎片互补法分析完整IgA2抗体及其尺寸变异体

在完整蛋白及其复合物层面表征糖蛋白可提供修饰程度、变异体分布、结合计量关系等方面的重要结构信息。大量天然蛋白质及蛋白质药物都以糖蛋白形式存在,随着糖基化程度的增大,蛋白体系的异质性增强,糖链与肽链理化性质的差异使得常规表征手段容易损失准确性。使用质谱测定会因蛋白型质量分布展宽造成信号重叠,以及不同糖型离子化响应差异造成不同价态蛋白型质量分布差异而损失准确度,甚至无法实现分子质量测定。为解决这一问题,开发了基于有限价态还原的非变性质谱方法,但这些方法有的存在还原效率有限,有的需使用仅个别型号商品化仪器才具备的基于电子/质子转移的气相反应功能,应用范围受到限制。本工作针对含有非共价亚基的完整IgA2单克隆抗体及其尺寸变异体复合物体系,使用基于非变性质谱及串联质谱的碎片互补方法,以及碰撞诱导解离(CID)或高能碰撞解离(HCD)反应,综合利用有限价态还原效应和解离反应的质量守恒约束条件,实现高异质性糖蛋白复合物的测定。通过与针对全体蛋白型系综还原方法及蛋白型亚群有限还原方法的平行比较和交叉验证,评价各种方法的性能。结果表明,在解离产物特异性高且分子质量均一的情况下,碎片互补法可充分保证价态及...     

基于质谱多反应监测技术（MRM）的蛋白质定量策略及其在肝癌生物标志物研究中的应用

肝癌是一种严重危害人类健康的恶性肿瘤,在中国占癌症死亡率的第二位,年死亡率约为20.37/10万^[1]。肝癌的早期发现是提高疗效延长患者生存时间的关键。寻找和研究特异性强、灵敏度高的肝癌生物标志物蛋白质作为肝癌的早期诊断或预警对于改善肝癌早期诊断率低的状况尤为重要。近几年来,基于质谱技术的蛋白质组学发展加快了生物标志物的研究进程^[2]。采用差异蛋白质组技术,通过比较健康和疾病状况下的蛋白质表达量变化,能获得大量与肝癌发生、发展相关的生物标志物候选蛋白质。然而,从这些候选蛋白质列表中,筛选与疾病发生发展更为密切的生物标志物,确证其在临床检测中的特异性和灵敏度却成为目前生物标志物研究流程中的瓶颈^[3]。传统的生物标志物确证的主要方法是基于免疫学原理的Western-blot和ELISA,由于特异性抗体获取困难制备周期长,使大量生物标志物候选蛋白质确证工作受到限制^[4]。而发展基于质谱MRM技术的蛋白质生物标志物候选蛋白质的定量验证策略,不需要进行特异性抗体的合成,为解决验证工作的瓶颈提供了一种新思路^[5]。 Vitronectin蛋白和clusterin蛋白在各种恶性肿瘤的发生、发展中起到重要作用,并且也有研究报道认为这两种蛋白质在血清中的表达水平与肝功能受损密切相关。在本研究中,通过采用18O稳定同位素标记方法合成肽段内标并结合MRM质谱检测技术,建立了一种方便快捷的蛋白质绝对定量方法并用于以上两种生物标志物候选蛋白质在肝癌血清中的定量确证。首先针对血清样品干扰组分多和动态范围宽的特点,优化质谱MRM检测条件,引入丙酮沉淀技术改善样品预处理步骤,设计优化的液相色谱分离条件,最终满足了多个血清样本的高通量测定要求。然后,考察了定量方法的可靠性,包括特异性、精密度、准确度、预处理回收率、测定重复性以及定量线性。方法学验证结果显示,在0.4~40 fmol•µL^－1的浓度变化范围内定量测定线性相关性良好,r2值大于0.99。蛋白质最低定量限为0.4 fmol•µL^－1。精密度RSD＜11.96%,准确度RE%＜20%。预处理回收率大于87%,测定重复性RSD＜6.87%。最后,采用建立的方法进行了20例临床血清样本的检测,其中10例健康血清,10例肝癌血清。两组定量数据的统计分析采用非参数统计方法Mann-Whitney检验。在血清样品中测定的vitronectin 和clusterin浓度变化区间分别为 48.28~265.45 mg•L^－1和49.41~136.93 mg•L^－1。统计结果显示两种蛋白质在肝癌组血清样品中浓度呈下调变化（p＝0.049;p＝0.002）,为进一步开展大样本的临床验证提供了基础。     

MALDI-TOF MS在聚合物分析中的应用研究进展

近年来,基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)作为一种新型的软电离质谱技术,具有有快速、准确、灵敏度高、检测范围广等特点,在化学、生物,医疗卫生等众多领域得到广泛研究和应用。本文着重介绍了MALDI-TOF-MS的工作原理,基质的选择,该技术在聚合物分析中的应用进展,以及存在的问题,并对其发展前景作出展望。     

离子阱气相色谱质谱联用仪的研制和应用

针对日益复杂和痕量的样品检测需求,研制了国内首款气相色谱串联质谱联用仪。仪器采用离子阱作为质量分析器,具备灵敏度高、能够实现多级串联质谱等功能。设计中采用了基于调制技术的裂解方式,保证目标离子在离子阱内达到谐振和裂解,有效提升了裂解效率和串联质谱性能。在食品和环境检测中的应用结果表明,借助于串联质谱功能的优势,仪器的抗基质干扰能力更强、定性和定量准确以及检测下限更低,能够适用于常规和复杂情况下的样品检测,也适合高通量的检测分析。     

质子转移反应质谱技术及其应用研究进展

质子转移反应质谱(PTR-MS)是一种快速、无损、高灵敏质谱检测技术,可对痕量挥发性有机物(VOCs)进行实时、在线定量检测,已被广泛应用于环境科学、食品科学、生理和医学等领域.近年来在PTR-MS仪器设计及应用领域又有了较大进展.本文将对PTR-MS的原理、仪器设计研究(包括进样系统、离子源、质量分析器等),以及在环境科学、食品科学、生理医学等领域的最新进展进行了总结,同时也对其新的发展方向进行了展望.     

C-反应蛋白纯品的同位素稀释质谱法测定与国际比对

建立了C-反应蛋白的液相色谱-同位素稀释串联质谱检测方法。作为C-反应蛋白纯品标准物质的潜在定值方法,选取同位素标记亮氨酸和缬氨酸为内标,重量法与待测样品准确混合。利用Zorbax SB-Aq色谱柱分离,电喷雾三重四极杆串联质谱多反应监测模式(MRM)测定。对样品的测定不确定度进行计算与分析,测得结果为（41.5±0.9） mmol/kg。利用该方法参加了基于中、日、韩三国计量院合作框架下的国际比对,并取得了比对结果的等效一致。     

基于酶催化发光的便携式痕量cTnI分析仪研究

心肌肌钙蛋白I(cTnI)是一种诊断心肌梗死的金标准蛋白标志物。基于酶催化发光分析技术的原理,研制了一种便携式痕量cTnI分析仪。与现有检测系统不同,生物反应采用碱性磷酸酶的新型发光底物AMPPD,通过磁珠分离富集,使其发光背景低、信噪比高。光路设计采用共聚焦方式,光电倍增管做光电转换器件,通过密封在铝质暗箱中进行屏蔽,使分析仪不但易于集成、灵敏度高,而且具有良好的抗干扰能力。另外,仪器设计了自动加样单元,可以减少人为操作误差。实验表明,分析仪在cTnI浓度为0.03～30 ng/mL范围内具有良好的线性响应特性,相关系数R=0.99,达到痕量水平检测,对其进行重复性测试,变异系数为4.6%,重复性较好。该分析仪满足临床检测需求,在痕量疾病标志物检测领域具有广阔的应用前景。     

结构特异N-糖蛋白质组学研究进展

N-连接糖基化修饰是蛋白质上常见的翻译后修饰，发生在特征氨基酸序列N-X-T/S/C（X≠P）中的天冬酰胺上。N-连接糖具有五糖核心结构，包括高甘露糖型、杂合型和复杂型等3种主要类型。N-糖基化在修饰位点上具有微观和宏观不均一性，其功能与修饰位点和N-连接糖结构对应。对蛋白质N-糖基化位点和结构特异性的精准鉴定和定量，是基于质谱的N-糖蛋白质组学发现N-糖蛋白相关疾病诊断和预后标志物、药物靶点，以及研发高效靶向大分子药物的主要任务。随着高效富集材料、液相色谱分离技术、串联质谱和检测技术以及生物信息学数据库搜索方法的逐步发展和成熟，目前N-糖蛋白质组学已能够对体系中的N-糖基化进行高通量位点和结构特异性鉴定和定量。本文主要介绍N-糖蛋白质组学的样本制备、高效液相色谱-质谱联用分析、生物信息学数据处理等基本步骤，以及由这些步骤组成的完整分析流程的代表性应用研究。     

中药成分质谱分析新技术和新策略进展

中药是一个复杂的分子系统。如何全面、高效地分析中药成分是中药研究的难点。质谱分析技术,尤其是超高效/超高压液相色谱与高分辨质谱联用,具有高选择性、高灵敏和高质量精度的特点,是中药成分分析的有力手段。近年来,多功能杂化质谱带来的质谱数据采集新技术和数据处理新策略也在不断发展,如全信息串联质谱（MSE）技术、SWATH技术、质谱树状图相似度过滤技术（MTSF）和分子网络策略（MN）等,加快了中药成分分析过程。本文综述了质谱分析新技术和新策略在中药成分分析中的应用,包括色谱-质谱联用和离子淌度技术,以及质谱参数设置、采集模式和数据处理策略,并对其前景进行展望。     

航天医学保障中的生物传感器技术

在长期的航天飞行任务中,宇航员受到特殊环境的影响并由此产生一系列影响生命健康的不良症状,这也是目前航天医学的重要问题。宇航员长期在轨的健康状态很大程度依赖于目标高效预防、疾病早期诊断、健康状态管理以及就地医疗干预,而其中生物标志物的检测至关重要。生物传感器是一类可以检测生物标志物的技术,近年来,因其具有高灵敏及微型化的特点,被认为在航天医学保障中具有极大的应用潜能。本文对航天医学所涉及的生物标志物以及可为宇航员提供医学保障的生物传感器进行综述,并对面向未来的空间医学进行讨论。     

液相色谱-质谱用于代谢标志物的发现和鉴定

代谢组学是测量相对分子质量1 000以下的内源性代谢物的科学,目前已在疾病研究、药物研发及植物和微生物等领域均得到重视,是研究小分子的一个十分有用的工具。它以组织、体液或细胞为研究对象,最常用的技术是质谱和NMR。一般来说,代谢组学的研究包括样品采集、预处理、代谢组数据采集、多变量数据分析、标志物发现和识别及最终的生物解释。由于缺乏数据库及标样,代谢标志物的识别是研究的一个瓶颈。 在这里,我们将报告一个基于色谱-质谱联用技术的集成识别策略,包括多变量数据分析、精确分子量测定、质谱碎片裂解规律、色谱保留规律、馏分微制备、亲和色谱、酶解等。 药物作用机理和疾病标志物的代谢组学研究将作为例子阐明我们的策略。     

水源性病原菌侧向流检测技术研究进展

由水源性病原菌导致的传染病正在严重危害人类的公共卫生和生命健康。灵敏、快速、准确检测水源性病原菌对确保水源安全和预防传染病有重要的意义。常规水源性病原菌检测技术操作复杂、检测时间长且对设备要求较高,不利于病原菌的快速检测。基于侧向流装置的水源性病原菌检测具有成本低、特异性高和便捷性高的优点,可用于检测和量化水质样本中的不同病原菌。本文介绍了现有检测技术的优缺点,重点综述了侧向流装置的检测原理,以及侧向流装置在水源性病原菌检测方向的研究进展。