混合线性离子阱质谱仪

质谱分析手段在过去的十年中飞速发展，目前这种分析手段的应用几乎遍及每个角落。尤其是在生命科学领域中，质谱分析已经成为蛋白质以及小分子应用中必不可少的一种分析手段。

从技术的角度来说，大部分的质谱仪都无法获得所需要的所有信息，因此必须同时应用两种或更多的检测手段来达到最大的灵敏度和生产能力。例如四极和离子阱分析都是如此。对于某些应用来说，由于产物离子的灵敏性通常情况下不是很强，因此想要通过三倍的四极矩设备来获得高质量的谱图是非常困难的。这种灵敏性上的欠缺可以通过QqTOF技术来克服，这种技术能够提供附加的质谱信息，但是真实的前体和中性损失扫描实验以及可信赖的定量分析就很难实现了。尽管离子阱质谱仪（MS）可以实现多次敏感的质谱（MSn）实验，从而弄清楚反应机理，简化光谱的干扰。但是前面的问题对于三维离子阱技术来说同样无法避免。尽管如此，三维离子阱很容易发生过载现象（空间充电效应），这种现象可能导致质量漂移，分解损失以及光谱和校准曲线的非线性。因此，三维离子阱不适用于较大量的分析。所有这些在第一代混合线性离子阱/三倍四极质谱仪开发出以后都得到了改变，来自Applied Biosystems 和MDS SCIEX公司的Q TRAP LC/MS/MS系统，是在API 2000 LC/MS/MS平台的基础上开发出来的，产品已经投放市场，马上受到蛋白质以及药物开发质谱仪领域的广泛欢迎。

API 2000液相色谱质谱联用仪

这套设备比传统的三维离子阱质谱仪在技术上有着更多的优势，由于线性离子阱对离子的储存能力比传统的设备高出大约45倍，因此对于空间充电效应不是很敏感。同时，由于有了增强产物离子（EPI）检测系统，分子量较低的部分不会被忽略，由传统的多重反应调节（MRM）达到的灵敏度现在可以通过EPI扫描达到。由于在同一台设备上可以同时达到高灵敏性的数量和质量上的统一使得下面的工作成为可能：a）将原来必须在两台不同的质谱技术平台上进行的实验结合起来；b）轻而易举地获得原来不太容易得到的数据。

4000 Q TRAP LC/MS/MS

4000 Q TRAP LC/MS/MS系统的开发成功将这项技术更进了一步，对原有产品的数量要求不变，而根据应用领域的不同，灵敏度又提高了10～50倍，这套设备可以提供快速、自动化的、定性和定量的分析，应用的领域遍及制药、食品、环境、临床研究、法医学、毒物学以及代谢工业。系统的检测质量范围也更宽（质荷比达到2800），这使系统能够胜任移动修正之后（PTMs）的自动分析以及蛋白质认证和肽键的定量检测等工作。4000 Q TRAP系统有4种不同的离子源可供选择：TurboV离子源；DuoSpray离子源，这是TurboIonSpray和APCI在同一个离子源的结合，可以在两种离子化技术中实现快速切换（100ms）；用于大气压光离子化的Photospray源以及用于生产线上和线下肽键和蛋白质分析的Nanospray源。同时还配有几种附加的软件包可供选择，例如用于自动检定和代谢特性检测的Metabolite ID，生物分析软件和用于蛋白质应用的ProID软件。

质谱仪在法庭毒物学中的应用

这套设备的威力可以从它在法庭毒物学的常规检查中的应用中体现出来，法庭毒物学的检查主要的目标如下：

■ 从血液、尿液以及唾液样品中检验和测定常规和非常规的药物含量
■ 在相同的色谱分离的同时获得药物成分的重要的结构信息，作为进一步确定的证据
■ 对检测到的任何药物分析可能相关的提取物并给出积极的证据

在过去，这种类型的分析通常在MRM模式的三倍四极设备上进行，对选定的大量目标化合物进行分析。同时，为了获得结构方面的信息，还需要应用三维离子阱设备，因为这套设备检测的灵敏性同时具有MS3的能力。尽管如此，有了4000 Q TRAP系统以后，所有的信息都可以通过这一套系统，在一次检测过程中完成。检测过程由信息独立获取（IDA）软件包控制，这套软件包已经集成到Analyst1.4软件中。IDA软件将扫描的曲线信息和工艺的选择联系起来，能够充分发挥离子以及中性损失等特殊检测的优势，并扩大数据采集范围。图2就是IDA软件处理的在LC分析完整周期过程中的多级实验，在所有IDA离子选择的标准中，特殊的质量和保留时间（SMART）过滤器可以应用在感兴趣的离子的包含和排除中。当需要MS/MS确认时，可以在具有相同原子量的情况下或者快速特殊分析中提供给用户最大的灵活性。可以加入增强的轰击分离作为进一步确定的扫描，这样可以得到更高精确度的质谱信息。这种信息对于检测后的应用（前体和中性损失）带有1～5个电荷的离子测定和同位素比例测量尤其有效，因为这种情况下的普通检测通常很难得到有用的信息。由于4000 Q TRAP系统具有搜集三维质谱数据的能力，回路中有了两级附属物。由于有了LINAC碰撞单元，系统同样可以进行多重MRM转换，这样就可以对大量的化合物进行同时检测而不会损失灵敏度。在下面的例子中（见图2和图3），一份尿液样品中被检测出有九种常规的镇静剂。5分钟的液相色谱（LC）梯度检测以500μl/min的速度运行，9种镇静剂都被显示出来，对每一种都采用MRM转移。当在特定的MRM转移过程中检测到信号时，软件就会自动获取增强的产物离子MS/MS质谱信息，能够提供每种镇静剂的结构信息。通过在一套系统中进行实验以及采用类似IDA的自动化软件工具在一次LC运行中进行分析，成功地压缩了样品分析时间，不同的质谱分析平台也不需要改变LC运行的条件。

与此类似，成功地将灵敏的三倍四极矩和离子阱检测结合到一次分析中在对后移动修正（PTM）进行认证和排序时有一定优势，尤其是在磷酸化作用中更是如此。对于磷酸化作用的分析，能够检测到一个质荷比为79的负离子碎片，代表了从含磷的肽键中脱离了一个单独的磷酸分子。这种前体离子扫描在自动化IDA中用于综合检测。在前体扫描中存在的离子随后自动在带有增强的分解扫描的正离子中自动分析，然后，采用高灵敏度的MS/MS扫描分析来确定含磷的肽键以及磷酸化的位置。Pro ID软件用于检测蛋白质的形成来了解每个肽键以及确定肽键调整的位置。