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  • SCIEX首席科學家談超快速進樣質譜儀


    Tom Covey,

    首席科學家,SCIEX

    1989 年,SCIEX 發布了自己的第一臺只與高效液相色譜相匹配的質譜儀,該質譜儀采用大氣壓電離模式(Atmospheric Pressure Ionization, API)。API Ⅲ的出現震驚了質譜界以及很多科學和工業領域,并奠定了其在儀器行業的基礎。與之前不同的是 SCIEX 現在研制出了一項創新技術——聲波激發耦合質譜系統(Echo MS系統),此系統將質譜儀從作為液相色譜檢測器的角色中分離出來;質譜檢測將不再受限于色譜的長時間分離的模式。


    上世紀 90 年代末,制藥公司為了提高藥物發現的效率會使用組合化學和高通量篩選等新型技術。同時他們也一直在構建和完善這些技術來滿足不斷增漲的通量需求。這也導致藥物公司對高通量技術的新要求——將通量從每天數百個樣本擴展到每天超過100,000 個樣本,但就當時而言,只有使用光學讀板技術才有滿足這種要求。


    在過去的 20 年里,很多質譜系統被開發出來, 目的是為了通過提高進樣速度來滿足更高的通量需求。但由于未能解決高通量工作流程的關鍵問題,沒有任何質譜系統能完全實現這一目標。進樣速度只是眾多問題的一部分,進樣速度問題的解決只是解決了高通量分析的部分問題。直到 2008 年,SCIEX 發布FlashQuant?技術之后,高通量分析的關鍵瓶頸問題變得更加明確(圖 1),那就是必須要在一個系統中解決,SCIEX 不斷地研究,研發新技術,并在逐一解決這些關鍵瓶頸 。

    圖 1. 高通量質譜法的 6 個瓶頸問題。


    第一個要解決的瓶頸問題就是毫秒內的等壓分離,因此在 2009 年,SCIEX 推出了 SelexION?差分離子淌度技術,該技術是 SCIEX 和俄羅斯科學家共同努力的結果,它是作為質譜系統整體的一部分而不是作為液相系統的一部分而推出的。為了要使 SelexION 差分離子淌度技術充分發揮其商業潛力,還需解決其他五個問題。


    另三個瓶頸的突破是如何將樣品傳輸至質譜系統中。使用開放式探針(Open Port Probe, OPP)技術傳輸樣品,完全可以代替液相色譜中必須使用的切換閥、自動進樣器、高壓泵和復雜的管路系統,簡化了整個液體流路。同時 OPP 通過提供在線樣品稀釋和持續的自我清洗功能,解決了樣品前處理問題和系統交叉污染問題。此技術是基于SCIEX 和橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Lab)在 2008 年簽署的一項合作研究協議的結果,這也是一種被給予厚望的先進模型。


    OPP 還為解決進樣速度和高密度樣品格式問題提供了可能的方案。經過一些設計改進,OPP 可以通過聲波激發完成樣品捕獲、傳輸功能。Labcyte 和 EDC 開發了基于聲波激發的微孔板復制器,同時 SCIEX 還與兩家公司合作,探索這種應用前景。當時在 SCIEX 的紅木城工廠(Redwood City facility) 中,SCIEX 與Labcyte 公司聯合進行了一項使用 OPP 的聲波激發進樣試驗。試驗結果表明, 高通量質譜技術應用的 6 個瓶頸問題都得到了有效的解決,并且檢測通量可能達到每天 100000 個樣本。該研究結果在馬薩諸塞州弗雷明翰(Framingham, MA)的另一臺儀器上得到了驗證,然后轉移到康涅狄格州格羅頓(Groton, CT)的輝瑞公司(P?zer)進行實際樣品測試。輝瑞公司成功的將這項技術應用在體外藥物、血漿動力學(plasma- based pharmacokinetics)、酶動力學和納米合成產物等方面研究,同時加速了該項技術的商業化進程。


    Echo MS 系統——非接觸采樣技術的未來

    Echo MS 系統重新定義高通量工作流程 --- 減少對液相色譜的依賴(圖 2)。OPP 技術結合 SelexION 差分離子淌度技術,優化納米級液滴捕獲能力和聲波激發技術,Echo MS 系統是將所有這些新技術元素匯集于一體,解決了高通量分析的六大瓶頸。與 OPP 相配置的質譜儀擁有更高效的離子采集效率技術 - 如QJet? 離子導向技術 --- 對于這項技術的成功也非常重要。因為在線稀釋需要高靈敏度的質譜儀來實現更低的定量下限,并確??煽康慕Y果。

    圖 2. 開放式探針 (Open Port Probe, OPP) 技術原理示意圖。以聲速擴散的方式將液體泵入到電噴霧離子源中。聲吶脈沖通過測量到液體表面的反射的時間,來計算樣品深度。



    借助 Echo MS,您可以:

    • 加速您的分析過程——每天分析多達 260,000 個樣品

    • 與傳統方法比,提升高達 50 倍的分析效率,可以獲得豐富數據信息——降低先導化合物信息丟失的風險

    • 卓越的定量標準——重新性好,不受基質干擾

    • 樣品無需前處理——無來自液相方法的交叉污染和報錯問題


    Echo MS 已在現場進行了成功測試,預計將于2020 年投入商業使用。


    獲取有關 SCIEX Echo MS 系統的更多信息,請訪問www.sciex.com/products/integrated-solutions/echo-ms



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