MALDITOFMS基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱培训预习提纲.docx

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MALDITOFMS基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱培训预习提纲

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【MALDI-TOFMS】（基质辅助激光解吸

电离飞行时间质谱）培训预习提纲

一仪器概况

仪器名称：

基质辅助激光解析电离－飞行时间质谱仪

MatrixAssistedLaserDesorptionIonization-TimeofFlightMassSpectrometer

MALDI-TOF

公司：

美国应用生物系统

AppliedBiosystem

型号：

VoyagerDE－STR

特点：

DEDelayedExtraction延迟引出

PSD：

PostSourceDecay源后裂解

技术指标：

MassAccuracy

LinearMode,ExternalCalibration:

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≤±0.05%forangiotensin[1,296.6853]andmyoglobin

[16,952.5].

ReflectorMode,ExternalCalibration:

≤±0.008%forACTH18-39[m/z2,565.1989].

≤±0.005%for

thioredoxin[m/z1,1674.4]

±0.005%

E.coli

forACTH18-39

MassResolution:

ReflectorResolution:

≥20,000forinsulin（m/z5,734）.

≥12,000forACTHclips.LinearResolution:

≥3,000angiotensin.

≥3,500forACTH18-39[m/z2,465.1989].

≥1,000formyoglobin（m/z16,952）.

≥100forBSA（m/z66,431）.

Sensitivity:

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Routinedetectionof5fmolofneurotensinwithasignalto

noiseration（S/N）＞80:

1.

Post-SourceDecayMassAccuracy:

≤0.2withdefaultcalibration.

应用：

MALDI-TOF仪器作为一种可以确定大分子精确分子量的工具，可以对纳米材料、生物材料，高分子聚合物等的分子量及聚合度进行测定及碎片结构定性，有机合成反应的质量评价，蛋白质、多肽、核酸、寡糖等生物分子的分子质量测定,蛋白质、多肽酶解产物肽图谱测定,蛋白质、多肽的氨基酸顺序分析。

二原理

1.质谱仪分类

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2一般质谱仪结构

a．离子源IonSource

电子电离源（ElectronIonization，EI）

化学电离源（ChemicalIonization，CI）

快原子轰击源（FastAtomBombardment，FAB）

电喷雾源（ElectronSprayIonization，ESI）

大气压化学电离源（AtmosphericPressureChemical

Ionization，APCI）

激光解析源（LaserDesorption，LD）

b．质量分析器MassAnalyzer

双聚焦分析器（DoubleFocusingAnalyzer）

四极杆分析器（QuadrupleAnalyzer）

飞行时间质量分析器（TimeOfFlightAnalyzer）

离子阱质量分析器（IonTrapAnalyzer）

傅利叶变换离子回旋共振分析器（FourierTransform

IonCyclotronResonanceAnalyzer）

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c．检测器Detector

d．真空系统VacuumSystem

3MALDI－TOF原理

a．MALDI——MatrixAssistedLaserDesorptionIonization

基质辅助激光解析电离

基质对分析物起着溶剂的作用，并且把分析物分子彼此分离开，从而减少了分子间的很强的相互作用力，使分析物簇群形成的可能性减至最小；当激光脉冲照射时，由于基质浓度远高于分析物浓度，确保激光能量大部分被基质吸收而最小限度地照射分析物。

基质分子吸收的能量转变成固体混合物内基质的电子激发能，瞬间使其由固态转变成气态，形成基质离子。

在中性分析物和激发出的基质离子、质子及金属阳离子之间的碰撞过程中，发生了分析物的离子化，便产生了质子化分子或阳离子化分子。

这过程并不导致高分子发生链断裂，通常只生成分子离子及分子离子的多聚体。

离子化后的分子被电场加速进入飞行时间质量分析器而被检测。

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b．TOF——TimeOfFlight飞行时间

假设被分析物离子化后带电荷为ze，加速电压V和飞行距离L一定，被电场加速后的分子离子具有相同的动能：

即质荷比与飞行时间t的平方成正比。

只要测得飞行时间，即可换算成质荷比。

在检测时，质荷比小的离子先到达检测器。

注意：

这里是质荷比，而非分子量，与分子离子所带的电荷数有关。

4Maldi－TOF的特点

（1）软电离，不会把分子打碎

（2）检测范围宽（＞400KDalton）

（3）可以检测混合物

（4）耐盐

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（5）灵敏度高（可达fmol级）

Etc.

突出特点：

DE－DelayedExtraction延迟引出

PSD－PostSourceDecay源后裂解

ABI公司的VoyagerDE－STRMALDI－TOFMS提高仪器分辨率

采取了两个行之有效的方法：

Reflector增大了离子飞行路程且不增加飞行管长度，提高了分

辨率

DelayedExtraction延迟引出技术

5VoyagerDESTRMS仪器构造

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a．真空系统VacuumSystem

b．激光源Laser

N2，337nm，LaserIntensity可调

c．高压HighVoltage

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高压范围：

20-25KV

涉及到的参数：

DelayTime，grid％

d．飞行管FlightTube

无场区，离子匀速飞行

e．检测器Detector

共有两个检测器：

Reflector/Linear（对应两种模式）

检测器类型：

MCP（MicrochannelPlate微通道片/also

MultichannelPlate多通道片）

6实验成功的关键因素a．基质Matrix

基质的作用：

一是从激光脉冲中吸收能量；二是使被测分子分离成单分子状态。

第一个作用要求基质对激光光源有很强的吸收，因此目前文献报道的基质化合物均为含苯环的有机化合物；第二个作用要求基质和被测高分子具有很好的相容性，同时不能有分子间的相互作用。

b．离子化试剂IonizationAgent

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合成高分子化合物一般难以通过加质子使其离子化，往往需要添加碱金属盐类或银、铜等过渡金属盐类形成离子络合物，达到离子化的目的。

对于极性高分子化合物（含有杂原子，如PMMA）来说，碱金属盐类是比较有效的离子化试剂。

（NaTFA）

没有杂原子的非极性合成高分子（如PS），加入银或铜盐后可以成功的离子化。

（AgTFA）

含胺官能团的化合物（如蛋白质、多肽），可有基质帮助（提供氢离子）直接质子化，不需外加金属离子。

c．溶剂Solvent

溶剂对分子量和分子量分布均有一定的影响。

理想的情况是基质、样品和盐都使用同一种溶剂，以免结晶时分层。

选择溶剂的先后：

水、水＋乙腈＋TFA、THF或甲醇、其他

d．样品制备技术

如合适的浓度、配比、点样方法等。

7综述文献

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a．MassSpectrometryofPolymersandPolymerSurfaces,

S.D.Hanton,Chem.Rev.2001,101,527-569

b．MALDI-TOFMS分析研究合成高分子的综述，何美玉，何江

涛，质谱学报，2002，23

（1），43-55

c．Characterizationof（co）polymersbyMALDI-TOF-MS/door

BastiaanBramPieterStaal.:

TechnischeUniversiteitEindhoven,

2005.

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