2011年1月24日北京師范大學質譜中心學術交流及工作研討會在平谷碧海山莊舉行,此次會議由質譜中心舉辦,北京師范大學生命科學學院,化學學院,資源學院、科技處、中國人民解放軍第二炮兵總醫院的近三十位專家學者和研究生,以及來自Bruker公司和Waters公司的應用工程師參加了會議。
會議現場
北師大質譜中心成立于2007年10月,是基于同類大型儀器設備為基礎,為不同學科領域專家學者提供開展合作研究、學術和技術交流的交叉學科功能性研究平臺,同時也是首都科技條件平臺——北京師范大學研發試驗服務基地的重要組成部分。
質譜中心現正運行12臺大型質譜類儀器設備,包括氣相色譜-質譜聯用儀、氣相色譜-三重四極桿串聯質譜儀;液相色譜-三重四極桿串聯質譜儀、液相色譜-四極桿飛行時間串聯質譜儀、液相色譜-四極桿線性離子阱串聯質譜儀;氣相穩定同位素質譜儀等,可以對生物大分子、藥物和環境等方面的研究提供技術支撐。
會議上午由Bruker和Waters的應用工程師分別介紹了Q-TOF和UPLC/MS/MS在實際工作中的應用情況,下午由北京師范大學質譜中心的謝孟峽教授主持了2010年質譜中心工作交流會。
北京師范大學生命學院 何大澄教授
北京師范大學生命學院的何大澄教授簡短介紹日程安排并主持了會議。
Q-TOF在生命科學方面的應用
布魯克·道爾頓公司的應用工程師 胡楠博士
首先來自布魯克·道爾頓公司的應用工程師胡楠博士介紹《Q-TOF在生命科學方面的應用》。Q-TOF 四極桿飛行時間質譜儀具有很高的分辨率、很快的掃描速度,并且可以串聯多級質譜,在分子研究領域得到廣泛應用。胡楠博士的報告主要介紹了Q-TOF在蛋白組學、代謝組學和醫藥化學方面的應用實例。
蛋白質組學與生物質譜 在過去的幾十年里,質譜技術 (MALDI,ESI)得到迅速發展,計算機容量、處理速度不斷提高,使得質譜成為蛋白質組學研究不可缺少的工具。反過來,隨著蛋白質組學研究的深入發展,對質譜提出愈來愈高的要求,同時又促進了生物質譜技術的不斷提高。
胡楠博士首先比較了MALDI、ESI和液質儀器在測量范圍、樣品通量和復雜樣品信息量方面的區別,隨后重點介紹了Bruker一款micrOTOF-Q II的儀器。在給出儀器LC條件和質譜條件的基礎上測試蛋白質序列,可以看到LC-Q-TOF比一般的離子肼檢測手段分辨率更高,檢測蛋白的準確度更高,通過搜庫得到的一級質量精度小于3ppm,二級質量精度不超過5ppm,從而保證實驗得到的蛋白質鑒定結果的可靠性;Q-TOF類儀器在未知蛋白測序工作中,能得到蛋白質的各個肽段,并根據準確質量推出肽段的連接;在進行多肽鏈上分子量比較接近的硫酸化和磷酸化未知修飾時,Q-TOF因其高分辨率的性能,可以準確的判斷增加或減少的基團類別。
近年來定量蛋白質組學的研究方法主要是標記蛋白定量分析和非標記蛋白定量分析,Q-TOF在這兩類分析方法都有很好的應用,以iTRAQ四標標記的小鼠睪丸蛋白定量和北京生命科學研究所(NIBS)的SILAC樣品示例,經過儀器測定、分析和搜庫,WARP-LC軟件給出定量結果,能夠得到標記的肽段位置和標記的肽段結構。
代謝組學 目前代謝組學研究的目標有揮發性強的小分子化合物和揮發性弱、分子量大的的糖類化合物,分析流程一般是:
代謝組學分析流程
所以代謝組學比較完整的研究方案就是GC/LC/CE – MS/NMR聯用。Q-TOF質譜因其高精確度、高分辨高質量準確度適合于代謝組學中應用;寬的動態范圍和靈敏度在定量測定方面有不錯的表現;三維信息中可以得到碎片離子同位素峰型分布等來幫助判斷化合物的分子式和結構式。布魯克公司代謝研究平臺推出三款儀器,每個儀器平臺都可以和CE、GC、HPLC/UPLC無縫連接,得到高分辨、高精度、高靈敏度、高采樣速度三重信息。
Bruker Daltonics ESI-TOF & UHR-TOF 技術
胡楠博士介紹了Bruker公司的代謝組學工作流程:樣品采用Bruker的ESI-TOF技術分離分析,利用ProfileAnalysis
TM軟件進行多組代謝物研究,以正常人和有疾病人群BPC、EIC圖譜為例對比,進而得到差異組分的精確質量和同位素分布,SmartFormula
TM分析預測差異組分的分子式后,就可以得到可能的分子式信息,如果再結合MS/MS數據,可更準確判定結構式。
在代謝組學解決方案中,Bruker公司推出的是MetabolicProfiler LC/MS/NMR聯合,能夠滿足代謝組學深層次的要求。布魯克公司成為目前唯一能夠提供此完整代謝組學解決方案的廠商。應用此解決方案已經發表多篇有很高技術含量的文章。
MetabolicProfiler TM 平臺照片
Q-TOF 用于醫藥化學研究 Q-TOF 用于醫藥化學研究主要包括化學合成藥物及其雜志分析;中藥成分分析及質量監控;生物制劑分析及監控。
胡楠博士通過某中藥(齊墩果酸Oleanic acid)的成分分析實驗為例,介紹了如何運用Q-TOF 譜圖預測中藥化合物主成分分子式,并利用CompoundCrawler
TM對分子式進行在線庫檢索,獲得該組分可能的名稱和結構,對于新發現的化合物也可以通過LibraryEditor自行建立數據庫,以方便今后工作檢索。
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Waters(北京)公司 孟穎工程師
Waters(北京)公司的孟穎工程師帶來的報告是《UPLC MS/MS新技術及其在復雜化合物分析中的應用》。主要包括生物方法開發面臨的挑戰;從樣品制備,LC和MS角度介紹waters在生物分析領域的解決方案;waters已經建立的小分子藥物分析應用方法。
生物方法開發面臨的挑戰 生物分析方法開發時,基質效應會影響到靈敏度、選擇性、質譜的穩定性、重現性等。把標準品放入到血樣等生物基質中得到的液質譜圖和標準品譜圖對比就可以發現存在80%的離子抑制,原因是化合物電離的效果受到基質競爭性電離,通常解決的方法有樣品制備去除部分基質,分離時選擇不同的色譜柱、或者降低流動相強度以增加分離時間來更好地分離基質。Waters最近推出的Ostro前處理工具就是樣品制備時去除磷脂類基質的一個很好的工具。Waters的UPLC解決了分離時間長的問題,能夠實現分離時間短但分離效果好。
UPLC采用亞2um顆粒,高通量,與LC流速兼容的特點使得它成為最好的質譜接口技術。UPLC和LC的對比圖可以看到UPLC可以提高分析復雜基質樣品的分辨率,分析時間很短。
甲唑安定及其OH代謝物分離測定的UPLC圖譜和HPLC圖譜
中藥分析中的應用實例 刺五加中藥注射液指紋圖譜分析實驗中,HPLC需要50分鐘才可以得到所有樣品信息,UPLC在9分鐘內就可以測定結束,極大縮短了分析樣品的時間,從而提高了分析樣品通量,提高了工作效率。
傳統HPLC方法分析細辛藥材的馬兜鈴酸A含量異常的高,但UPLC檢測發現細辛地下部分含有馬兜鈴酸A均在百萬分之五以下,地上部分也比以往認為的小很多。UPLC提供了更具說服力的結果。
新一代串聯四極桿質譜儀Xevo 系列 Xevo TQ MS是串聯四極桿質譜儀,屬于高性能的LC/MS/MS應用系統,但它絕不僅僅只是一款傳統的串聯四極桿質譜儀,它具有出色的LC/MS/MS定量性能,和顯著增強的LC/MS/MS定性能力。專為實驗人員設計的操作流程使從實驗設計到數據報告變得更容易。數據采集過程中的QCMonitor設計可以有效防止珍貴樣品由于系統狀態不佳進樣帶來的損失。
孟穎工程師簡單介紹了這款儀器實現定性測定功能的ScanWave
TM的外觀、優勢、離子傳輸和釋放模式。Xevo TQ MS還有一個亮點就是可以在MS和MS/MS模式間快速切換,Xevo TQ MS碰撞氣在整個采集分析過程中始終開啟,在定量的同時可以監測基質效應,從而得到真實的出峰情況,扣除了基質對樣品的干擾。
這種高靈敏度分析在小分子藥物分析已有了很多成功的實例,比如:血漿中前列腺素D2的定量分析;布洛芬定量及其代謝物篩查。LC-MS/MS在神經遞質及代謝產物分析也有文章發表。
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質譜中心工作交流會現場
下午3點,質譜中心進行了工作交流會,中心主任謝孟峽教授首先介紹了質譜中心2010年的主要工作以及2011年的工作思路,分析測試中心李崧主任, 生命科學學院何大澄教授,化學學院歐陽津教授,資源學院張文生教授,教務處涂青云處長,科技處戴杰處長,高虹處長,審計處陳燕峰處長,檢科院鄒明強研究員,二炮總醫院李鵬飛老師,以及質譜中心的各位老師,就質譜中心工作、質譜網建設、質譜中心儀器使用率以及提高質譜儀器管理人員水平等議題展開了熱烈的討論。
與會專家表示,質譜中心應采取通用性培訓和專題培訓相結合的方法,一步步引入來提高大家的興趣,而達到高水平產出的目的;另有專家提出不僅要使用好儀器,質譜本身的研究也很重要,從了解儀器設備的基本功能出發,在物理概念的基礎上了解質譜分析樣品的機理,儀器設備改造應該列為質譜中心今后發展的方向。與會專家們暢所欲言,提出的意見針對性強,這將更有利于質譜中心的發展,并更好的為學校教師和研究人員服務。
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