Orbitrap技術發明人Makarov做客上海藥物所

　　2013年9月16日，賽默飛世爾科技Orbitrap技術發明人Alexander A. Makarov來到中國科學院上海藥物所，為到場的專家、學生等帶來一場精彩的報告《Orbitrap前沿》。

報告現場

報告現場

Alexander A. Makarov

　　orbitrap技術的原理基礎是1923年由Kingdon教授提出的，Makarov于1996年加盟HD Technologies公司后便開始研究Orbitrap，2000年賽默飛（熱電）收購了HD Technologies后便組建了研究團隊致力于Orbitrap的開發，并于2005年推出了第一代Orbitrap質譜儀LTQ-Orbitrap。

　　Orbitrap分析器的結構分為一件紡錘形內棒電極和兩件內紡錘形外套電極，離子的鏡像電流信號就是從兩件外套電極之間獲得的差分信號，其中的離子必須以一定的動能繞著內棒電極做近似圓周運動。Orbitrap是靜電電場力作用下r方向的圓周運動復合z方向的簡諧震蕩，僅有簡諧震蕩的頻率被檢測。

Orbitrap分析器

　　從2005年到目前為止，賽默飛Orbitrap系列陸續經歷LTQ Orbitrap Classic、LTQ Orbitrap Discovery、LTQ Orbitrap Velos、LTQ Orbitrap XL、MALDI LTQ Orbitrap、Exactive、Exactive Plus、Orbitrap Velos Pro、Orbitrap Elite、Q Exactive、Orbitrap Fusion等11款產品。

Orbitrap Elite

　　2011年推出的Orbitrap Elite，體現了多種先進的技術，包括它的質量分析器幾何學、獨特的信號處理技術、改善離子束到 Orbitrap 質量分析器傳輸效率的全新離子轉移光學系統，以及新的鏡像電流前置放大器。這些功能與新的 Velos Pro? 離子阱技術（線性檢測電子學、快速掃描和中性阻斷前端離子光學）相結合能提高整個系統的定量性能，加快分析速度并增加運行時間。 這些獨特的創新相結合能提供：最大化的分辨能力，在m/z為400時高于240,000 FWHM； 掃描速度增加了四倍，提高了定量結果的精度度和可信度，而且增強了與UHPLC的兼容能力； 高品質的更高能量碰撞誘導解離（HCD）質譜圖和FTMSⁿ譜圖裂解樹能得到可靠的結構鑒定結果；超高的靈敏度能檢測極低豐度的蛋白質、肽和代謝物。

Q-Exactive

　　同年推出的臺式高分辨質譜Q-Exactive，相對于Exactive來說它在軌道阱前面又串聯了一個四極桿，離子從離子源進入例子傳輸通道之后，可使用四極桿質量分析器進行離子篩選，篩選后的母離子進入Oribitrap中進行高分辨分析。這款系統的核心價值之一是：非常適合于未知物的掃描和定量；最大的優勢在于：不需要搜集很多的標準品、就可進行方法優化。

　　Makarov還介紹到目前以及未來光譜復用技術的使用包括：采用Multiplexing技術在一次Orbitrap高分辨掃描中檢測多個SIMs/MRMs離子對；數據非依賴性的質譜采集（DIA，Data Independent Acquistion）；同一前體離子多價態的選擇、最佳條件下每個碎片都會增加序列覆蓋度；結合不同裂解技術對相同前體離子進行分析（例如CID、HCD、ETD技術）；等等。

Orbitrap Fusion Tribrid

　　Makarov在報告最后介紹了今年賽默飛推出的新品—Orbitrap Fusion Tribrid “三合一”質譜系統，集成四極桿、Orbitrap和線性離子阱三種質量分析器于一身。離子在離子傳輸多極桿聚焦之后進入到Orbitrap進行全掃描，得到一張一級高分辨全掃描譜圖；在Orbitrap進行離子掃描的同時，四極桿則開始選擇第一個母離子，該母離子進入到離子阱中裂解進行二級質譜掃描；在離子阱進行第一個母離子裂解和掃描的同時，四極桿便又開始選擇第二個母離子，這樣依次循環進行選擇，最后同時得到一張全掃描高分辨一級譜圖，以及數張低分辨離子阱MSMS譜圖。

　　Orbitrap Fusion系統實現了三個不同質量分析器的共同協作，將分析性能提升至全新的高度：

　　（1）四極桿用于進行母離子選擇，分辨率最低可達0.4 amu，具有出色的靈敏度和選擇性；

　　（2）超高場Orbitrap提供超過450,000的分辨率和高達15 Hz的掃描速率，具有無法逾越的分析選擇性和速度；

　　（3）多級桿離子回旋通道及雙壓線性離子阱提供 MSn HCD、CID 和 ETD 裂解，可在最高達20 Hz的掃描速度下進行快速、靈敏的質量數分析。同步的母離子選擇增強了儀器的信噪比。

　　Makarov先生最后總結說到，Orbitrap自發明出來后已經歷了一個比較漫長的過程，未來仍會繼續不斷改進發展；賽默飛最新的產品在適用性和性能上都創造了真正的突破；基于C-trap和Orbitrap性能以及其他質量分析儀的聯合高效使用也將得到更進一步的發展。