岛津特色质谱技术丨MALDI-TOF在药物分析有您意想不到的应用场景

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MALDI-TOF技术简介

质谱技术从20世纪初发展到现在，先后有多位与此相关的科学家获得诺贝尔奖。离我们最近的一次，是 2002 年岛津制作所资深工程师田中耕一和美国科学家 Fenn，因为“开发了用于生物大分子质谱分析的软解吸电离方法”共同获得诺贝尔化学奖。

《中国药典》0431质谱法收载了该项技术，提到该技术原理是将溶于适宜基质中的样品涂布于金属靶上，经高强度紫外或红外脉冲激光照射后，实现待测成分的离子化。可用于分子质量在 100000 Da 以上的生物大分子分析，适宜与飞行时间质量分析器结合使用。在2023年修订公示稿中增加“电子轰击离子源、电喷雾离子源和基质辅助激光解吸离子源等是最常用的离子源”的表述。

当今被广泛采用的 MALDI-TOF实际上是两个核心技术的结合，即基质辅助激光解吸电离与飞行时间离子分离技术。MALDI-TOF有线性和反射两种常见的工作模式。

线性模式

线性模式检测范围广，理论上可检测1 Da-500kDa分子量范围的样品，适合于高分子量样品如蛋白、抗体、高聚物等。

反射模式飞行距离长，分辨率高于线性模式，可检测单同位素峰，但通常适用于分子量小于5 kDa的样品，如酶切后的肽段、小分子化合物、低分子聚合物等。

MALDI-TOF-MS具有速度快、灵敏度高、准确度高及分辨率高等特点。

岛津MALDI-TOF产品线

MALDI全家福

MALDI-TOF 在动物类中药掺伪鉴别、多糖寡糖分析、分子量测定、多肽合成监控、蛋白质鉴定、聚合物分析、质谱成像、核酸分析、微生物快速鉴定、疫苗分析等药物分析各个研究领域均有良好的应用。

基于MALDI-TOF MS肽指纹图谱技术的中药鹿血晶掺伪鉴别研究

6个物种的MALDI-TOF MS肽指纹图谱

对梅花鹿、马鹿、猪、牛、羊、驴等6个物种各10批次样品进行制备，建立各物种的MALDI-TOF MS肽指纹图谱，可以清楚看到特征肽在不同物种指纹图谱中有清晰的体现。

以6条特征肽段为变量，利用6个物种样品MALDI-TOF MS指纹图谱数据进行主成分分析（PCA），鹿血晶的真品梅花鹿和马鹿与掺伪样品猪、牛、羊、驴之间有明显的聚类趋势，进一步对数据进行层次聚类分析（HCA），不同物种的血晶样本被成功分为5类，进一步验证了PCA结果的可靠性。

引自：王慎兴,曹玲,黄青,等.基于MALDI-TOF MS肽指纹图谱技术的中药鹿血晶掺伪鉴别研究[J/OL].质谱学报:1-9[2024-07-08].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2979.th.20240703.1056.002.html.

MALDI-TOF Resonance 分析中药材北沙参中多糖降解得到的寡糖

北沙参中提取到的寡糖质谱图如图可见，北沙参中提取的糖经降解后得到-系列的寡糖，且相邻寡糖都相差一个六碳糖的残基质量数,即 162,如图中的m/z 1013.33.1175.38 和 1337.44，这说明北沙参多糖降解时，降解下来相同的糖单元。在各主峰旁都有个与其分子量相差 16 Da的次峰(m/z1013.33和 1029.30、m/z1175.38和 1191.36)，这正好是 Na 和 K的质量数差。这是因为糖并不像蛋白质那样容易质子化，所以它极易与样品或基体中的 Na+、K+形成加合物，在质谱图中形成一对分子量相差 16 Da 的峰。糖的这一性质成为判定其分子量的重要依据。

台式MALDI-8030用于司美格鲁肽的快速合成质控

多肽药物的合成方法包括通过动植物中提取、化学合成和基因重组三种，其中化学合成占比在90%以上。对合成的多肽药物进行分子量及杂质的确认，是药物质量控制的必要环节。岛津应用台式MALDI-TOF 质谱仪 MALDI-8030 对某种按照半重组制备法生产的在研司美格鲁肽合成中间体及制剂进行分子量及杂质进行快速确认的例子，可作为多肽药物合成快速质控的参考。

Performance 检测多西他赛注射剂中的药用辅料吐温 80

样品一级质谱图(m/z 10-10000);插图:局部放大图(m/z500-2800)

吐温80，又称聚山架酯-80，是一种药用辅料，经常用作注射液及口服液的增溶剂或乳化剂，以地蔥酚(Dithranol)为基质，应用AXIMA-Performance分析了药用辅料吐温80的分子量分布及单体信息。样品的质谱检测结果如图所示，在 m/z 500-2800 Da 检测到三个不同的聚合物正态分布的离子峰系列。分别与吐温80的理论分子式、吐温80失去一分子H2O的理论分子式，吐温 80 得到一分子 H2O的理论分子式相符合,可作为聚合物样品分析时的参考。

MALDI-8030 分析寡核苷酸序列

使用 MALDI-8030 对两个寡核苷酸进行了负离子模式源内裂解(ISD)分析。MALDI-8030 从 MS 测量到ISD 模式，只需要简单地增加激光能量，快速且容易。在质谱图中几平可以找到寡核苷酸序列产生的所有 w 离子。只有对应于从 3'端开始的第一个或第二个单元的 w离子由于与基质产生的信号重叠而不能被归属。在 S-Oligo 的分析中，除了两个5'端单元外，几乎检测到了一系列完整的a离子。而在 LNA-Oligo 的分析中，检测到的a离子完全来自内部序列，说明在这种情况下，这些a离子信息可以补充w离子所提供的序列信息。

MALDI-TOF iDPlus Performance 鉴定耐药菌品种

《中国药典》0431质谱法公示稿增加质谱法还可用于细菌、真菌分类与鉴定应用描述。

利用岛津基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱 MALDI-TOF 结合 SARAMIS 数据库进行常见耐药菌品种鉴定。通过简单的样品前处理，成功鉴定大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等耐药菌株，结果与预期相符。分析过程具有全自动高通量、分析成本低、速度快、结果准确可靠的特点。

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