蛋白質作為功能的直接執行者，在生物醫學領域中有著重要意義，檢測蛋白質表達、修飾、互作等有助于我們理解生命機體的各類機制和活動規律，為疾病的治療、診斷，藥物的開發、優化等提供有力的支持。
質譜技術作為檢測蛋白質組學的主流技術，有必要了解其核心原理，才能更好的服務于科學問題的解決。
質譜是一種測量分子量與電荷之比（m/z）的原理的分析技術。其基本原理包括樣品離子化、離子碎裂、離子檢測和數據分析。
圖1 質荷比
首先，樣品經過離子化過程，常用的離子化方法包括MALDI(基質輔助激光解吸電離)、ESI（電噴霧電離）等。離子化后樣品中的分子會變成帶電離子。然后，離子被引入質譜儀的質量分析器，目前蛋白質譜最常用的質量分析器如Orbitrap(靜電場軌道阱)和Quadrupole(四級桿)。這些質量分析器利用內部的磁場或電場對離子進行檢測、分離、排序等，通過檢測器收集數據信息進行后續的分析。
圖2 質譜檢測原理示意圖
2.質譜技術廣泛的應用
在生物醫學領域中，質譜技術的應用范圍非常廣泛，除了用于蛋白組學研究，還可以檢測藥物化合物成分、納米粒子、蛋白聚集體和病毒等多種生物分子和結構。
2.1質譜技術在小分子分析中發揮著重要作用。通過質譜儀的高分辨率和高靈敏度，可以確定小分子化合物的分子量、分子式和結構。這對于藥物研發、藥物代謝動力學研究、毒理學評估以及環境樣品中的有機污染物分析具有關鍵意義。
2.2蛋白質是生物體內功能重要的大分子，質譜技術在蛋白質研究中扮演著重要角色。通過質譜分析，可以鑒定蛋白質的氨基酸序列、翻譯后修飾、結構和折疊狀態等信息。質譜技術中的蛋白質組學研究可以幫助我們了解蛋白質的表達水平、相互作用網絡以及與疾病的關聯。同時，質譜技術也可以用于檢測蛋白質聚集體，如蛋白質凝膠、纖維和沉積物，這對于研究神經退行性疾病和蛋白質相關疾病具有重要意義。
2.3納米粒子是具有特殊性質和應用潛力的微小顆粒，質譜技術可以用于納米粒子的表征和分析。通過質譜儀的測量，可以確定納米粒子的大小分布、表面組成、形狀和結構等特征。這對于納米材料的合成優化、性能評估以及納米醫學領域的研究具有重要意義。
2.4質譜技術在病毒學研究中也發揮著重要作用。通過質譜分析，可以鑒定病毒的蛋白質組成、變異、宿主相互作用以及病毒與宿主細胞的相互影響。這對于病毒感染機制的研究、疫苗開發以及病毒性疾病的診斷和監測具有重要意義。
圖3 質譜應用領域