SCIEX首席科学家谈超快速进样质谱仪


Tom Covey,

首席科学家,SCIEX

1989 年,SCIEX 发布了自己的第一台只与高效液相色谱相匹配的质谱仪,该质谱仪采用大气压电离模式(Atmospheric Pressure Ionization, API)。API Ⅲ的出现震惊了质谱界以及很多科学和工业领域,并奠定了其在仪器行业的基础。与之前不同的是 SCIEX 现在研制出了一项创新技术——声波激发耦合质谱系统(Echo MS系统)此系统将质谱仪从作为液相色谱检测器的角色中分离出来;质谱检测将不再受限于色谱的长时间分离的模式。


上世纪 90 年代末,制药公司为了提高药物发现的效率会使用组合化学和高通量筛选等新型技术。同时他们也一直在构建和完善这些技术来满足不断增涨的通量需求。这也导致药物公司对高通量技术的新要求——将通量从每天数百个样本扩展到每天超过100,000 个样本,但就当时而言,只有使用光学读板技术才有满足这种要求。


在过去的 20 年里,很多质谱系统被开发出来, 目的是为了通过提高进样速度来满足更高的通量需求。但由于未能解决高通量工作流程的关键问题,没有任何质谱系统能完全实现这一目标。进样速度只是众多问题的一部分,进样速度问题的解决只是解决了高通量分析的部分问题。直到 2008 年,SCIEX 发布FlashQuant?技术之后,高通量分析的关键瓶颈问题变得更加明确(图 1),那就是必须要在一个系统中解决,SCIEX 不断地研究,研发新技术,并在逐一解决这些关键瓶颈 。

图 1. 高通量质谱法的 6 个瓶颈问题。


第一个要解决的瓶颈问题就是毫秒内的等压分离,因此在 2009 年,SCIEX 推出了 SelexION?差分离子淌度技术,该技术是 SCIEX 和俄罗斯科学家共同努力的结果,它是作为质谱系统整体的一部分而不是作为液相系统的一部分而推出的。为了要使 SelexION 差分离子淌度技术充分发挥其商业潜力,还需解决其他五个问题。


另三个瓶颈的突破是如何将样品传输至质谱系统中。使用开放式探针(Open Port Probe, OPP)技术传输样品,完全可以代替液相色谱中必须使用的切换阀、自动进样器、高压泵和复杂的管路系统,简化了整个液体流路。同时 OPP 通过提供在线样品稀释和持续的自我清洗功能,解决了样品前处理问题和系统交叉污染问题。此技术是基于SCIEX 和橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Lab)在 2008 年签署的一项合作研究协议的结果,这也是一种被给予厚望的先进模型。


OPP 还为解决进样速度和高密度样品格式问题提供了可能的方案。经过一些设计改进,OPP 可以通过声波激发完成样品捕获、传输功能。Labcyte 和 EDC 开发了基于声波激发的微孔板复制器,同时 SCIEX 还与两家公司合作,探索这种应用前景。当时在 SCIEX 的红木城工厂(Redwood City facility) 中,SCIEX 与Labcyte 公司联合进行了一项使用 OPP 的声波激发进样试验。试验结果表明, 高通量质谱技术应用的 6 个瓶颈问题都得到了有效的解决,并且检测通量可能达到每天 100000 个样本。该研究结果在马萨诸塞州弗雷明翰(Framingham, MA)的另一台仪器上得到了验证,然后转移到康涅狄格州格罗顿(Groton, CT)的辉瑞公司(P?zer)进行实际样品测试。辉瑞公司成功的将这项技术应用在体外药物、血浆动力学(plasma- based pharmacokinetics)、酶动力学和纳米合成产物等方面研究,同时加速了该项技术的商业化进程。


Echo MS 系统——非接触采样技术的未来

Echo MS 系统重新定义高通量工作流程 --- 减少对液相色谱的依赖(图 2)。OPP 技术结合 SelexION 差分离子淌度技术,优化纳米级液滴捕获能力和声波激发技术,Echo MS 系统是将所有这些新技术元素汇集于一体,解决了高通量分析的六大瓶颈。与 OPP 相配置的质谱仪拥有更高效的离子采集效率技术 - 如QJet? 离子导向技术 --- 对于这项技术的成功也非常重要。因为在线稀释需要高灵敏度的质谱仪来实现更低的定量下限,并确保可靠的结果。

图 2. 开放式探针 (Open Port Probe, OPP) 技术原理示意图。以声速扩散的方式将液体泵入到电喷雾离子源中。声呐脉冲通过测量到液体表面的反射的时间,来计算样品深度。



借助 Echo MS,您可以:

  • 加速您的分析过程——每天分析多达 260,000 个样品

  • 与传统方法比,提升高达 50 倍的分析效率,可以获得丰富数据信息——降低先导化合物信息丢失的风险

  • 卓越的定量标准——重新性好,不受基质干扰

  • 样品无需前处理——无来自液相方法的交叉污染和报错问题


Echo MS 已在现场进行了成功测试,预计将于2020 年投入商业使用。


获取有关 SCIEX Echo MS 系统的更多信息,请访问www.sciex.com/products/integrated-solutions/echo-ms



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