MALDITOF MS基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱培训预习提纲.docx

1、MALDITOF MS基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱培训预习提纲【MALDI-TOF MS】（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 Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight Mass Spectrometer MALDI-TOF公 司：美国应用生物系统 Applied Biosystem型 号：Voyager DESTR特 点：DE Delayed Extraction 延迟引出PSD：Post Source Decay 源后裂解技术指标：Mass A

2、ccuracy Linear Mode, External Calibration: 0.05% for angiotensin 1,296.6853 and myoglobin 16,952.5. Reflector Mode, External Calibration: 0.008% for ACTH 18-39 m/z 2,565.1989. 0.005% for E.coli thioredoxin m/z 1,1674.4 0.005% for ACTH 18-39Mass Resolution: Reflector Resolution: 20,000 for insulin (m

3、/z 5,734). 12,000 for ACTH clips. Linear Resolution: 3,000 angiotensin. 3,500 for ACTH 18-39 m/z 2,465.1989. 1,000 for myoglobin (m/z 16,952). 100 for BSA (m/z 66,431).Sensitivity: Routine detection of 5 fmol of neurotensin with a signal to noise ration (S/N) 80:1. Post-Source Decay Mass Accuracy: 0

4、.2 with default calibration. 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 2 一般质谱仪结构 a离子源 Ion Source 电子电离源（Electron Ionization，EI） 化学电离源（Chemical Ionization，CI） 快原子轰击源（Fast Atom Bombardme

5、nt，FAB） 电喷雾源（Electron Spray Ionization，ESI） 大气压化学电离源（Atmospheric Pressure Chemical Ionization，APCI） 激光解析源（Laser Desorption，LD） b质量分析器 Mass Analyzer 双聚焦分析器（Double Focusing Analyzer） 四极杆分析器（Quadruple Analyzer） 飞行时间质量分析器（Time Of Flight Analyzer） 离子阱质量分析器（Ion Trap Analyzer） 傅利叶变换离子回旋共振分析器（Fourier Transf

6、orm Ion Cyclotron Resonance Analyzer） c检测器 Detector d真空系统 Vacuum System3 MALDITOF原理 aMALDIMatrix Assisted Laser Desorption Ionization 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

7、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。 bTOFTime Of Flight 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。4 MaldiTOF的

8、特点 （1）软电离，不会把分子打碎 （2）检测范围宽（400K Dalton） （3）可以检测混合物 （4）耐盐 （5）灵敏度高（可达fmol级） Etc. 突出特点：DEDelayed Extraction 延迟引出 PSDPost Source Decay 源后裂解 ABI公司的Voyager DESTR MALDITOF MS 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 Delayed Extraction 延迟引出技术5 Voyager DE STR MS 仪器构造a 真空系统 Vacuum Systemb 激光源

9、Laser N2，337nm，Laser Intensity 可调c 高压 High Voltage高压范围：20-25KV涉及到的参数：Delay Time，gridd 飞行管 Flight Tube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（Microchannel Plate微通道片 /also Multichannel Plate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，

10、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 Ionization Agent 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 S

11、olvent 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aMass Spectrometry of Polymers and Polymer Surfaces, S.D.Hanton, Chem. Rev. 2001, 101, 527-569bMALDI-TOF MS 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），43-55cCharacterization of (co)polymers by MALDI-TOF-MS / door Bastiaan Bram Pieter Staal. : Technische Universiteit Eindhoven, 2005.