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2018质谱大会质谱仪器研发与基础理论集锦(一)

2018.11.25
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量子

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  2018年11月24日,2018年中国质谱学术大会在广州盛大召开,大会的主题为“中国质谱新时代”,质谱步入新时代的一大标志是“从买质谱仪到造质谱仪”,近年来我国的质谱研发非常活跃,各种新型仪器和方法层出不穷。在11月24日的仪器研发与基础理论的分会场,十余位报告人分享了新型质谱设计、软件和数据处理、质谱核心部件、机理研究、同位素质谱相关方法等工作。分析测试百科网作为本次活动的合作媒体,全程参与并跟踪报道。

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会场

  第一场支持人是欧阳证、王亦生;第二场主持人姜山、朱强。

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清华大学欧阳证教授

  清华大学欧阳证教授做题为“Ozone-induced Dissociation implemented with a drua-trap mass spectrometry for lipid analysis”的报告。在质谱进入新时代后,小仪器和传统的高性能大仪器处于“二元世界”。小仪器除了体积小,还要考虑集成前处理。现有小仪器用双阱,是否可以实现三重四极杆的功能? 课题组考虑了阱之间传输的“摩擦力”(气压比较高),获得更高的传输效率;另外解决了离子阱中传统1/3 cutoff的问题,如第一个阱用high Q,第二个用low Q;还可以做母离子扫描。接下来讨论了几种应用,如Ozone-induced Dissociation的脂质标志物研究,所需时间短,检测反应准确。另外还可以测定LC-MS/MS中无法看到的一些反应。

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中国计量科学院熊行创研究员

  中国计量科学院熊行创研究员做题为“敞开式离子源非靶向质谱数据处理方法研究”的报告。自从2008年Cooks的第一篇文章后,已经出现了40多种敞开式离子源。它的优点很多,但挑战是:背景复杂和质量漂移。非靶向数据解析的难点是:复杂多样性、高维海量数据、操作标准化欠缺、跨领域联合作战。熊行创介绍了课题组的新算法、新技术,能够从海量复杂生物质谱数据集中挖掘出有意义的特征离子和关键差异物质;机器学习能够提供准确率较高的模式判别,提高关联速度。下一步课题组拟将已有的工具集成为系统,实现快速、全面、专用的生物质谱处理云平台。

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台湾中央研究院的王亦生教授

  台湾中央研究院的王亦生教授做题为“Development of High-resolution Time-of-flight Mass Spectrometry——Theoretical and Experimental Study”的报告。他讨论了如何通过调节延迟时间,来调节TOF的delta t。理论计算表明,一个传统的TOF,分辨率只有520;但如缩短delta t,可以提高分辨率到200,000。实验表明,加上高性能MCP和软件调控,可以提高质量分辨率10倍以上。理论计算时,质量分辨率随m/z升高降低。但到了一定质量后,下降不会那么严重;还可以提高在高质量端的质量分辨率。实验用线性TOF,加上改进后,可以提高分辨率甚至大于反射式TOF;也举了在微生物鉴定方面的应用。在总结中谈到,综合理论计算可预测MALDL-TOF最佳线性条件,包括仪器尺寸、提取条件。超高速的电子系统对记录高分辨率谱必不可少,优化后的高分辨率线性MALDL-TOF质谱分析仪可提供比商用反射TOF系统更高的分辨率。高分辨线性TOF系统的灵敏度明显高于商用反射系统。减小初始速度扩展对于提高高质量区域的分辨率很重要。

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滨松光子周旭升经理

  滨松光子周旭升经理做题为“新一代器件提高质量检测性能”的报告。介绍了离子化相关产品:光离子化用氘灯D2 lamp;离子化辅助基板DIUTHAME。其次介绍了离子探测相关产品:电子倍增管(EM管)、MCP(微通道板);通道电子倍增器(CEM)、MSP(MCP+荧光体+PMT)。滨松的氘灯具有光量高、高能量、长寿命特点,适用于痕量气体测试。而离子化辅助基板适用于新的无基质离子化方法。在离子探测器方面,滨松的电子倍增器、通道电子倍增器更适用于四极杆、离子阱;而MCP适用于TOF,MSP(MCP+荧光+PMT)适用于四极杆和TOF。滨松探测器具有高灵敏度、宽动态范围、高响应速度、环境耐性的优点,可有高特性混合检出器MIGHTION,和无铅通道电子倍增器CERATION,提供可低真空度工作的MCP组件。

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北京理工大学徐伟教授

  北京理工大学徐伟教授做题为“结构解析质谱仪器研制”的报告。他介绍了测量碰撞截面积的研究背景,介绍了气相离子结构分析方法,包括离子碰撞截面积分析,气相离子交联反应;最后介绍了微型质谱仪器开发的工作,比如大幅提高了性能,<1ppb灵敏度,分辨率,质量范围等都接近实验室质谱,体积功耗却很小。

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华南师范大学胡勇军教授

  华南师范大学胡勇军教授做题为“基于真空紫外单光子电离质谱的基础及应用研究”的报告。该报告主要讨论激光真空紫外电离,怎么用质谱做光谱?1985年发表的Nature文章用激光结合TOF技术测定C60,这项发现获得1996年Nobel奖,打开了观察纳米世界之门。激光和质谱结合有三种模式:LDI-MS,MALDI-MS,LDPI-MS(激光解析-真空紫外单光子电离质谱)。该报告介绍了课题组自制的LDPI-MS,介绍了其多种应用如:分析农产品中农药,血药浓度监测,药物发现。LDPI-MS还可直接进行组织成像,有潜力帮助癌症诊断。纳米材料能提高样品解析效率、提高信号强度。

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杭州师范大学蒋可志教授

  杭州师范大学蒋可志教授做题为“低粘度硅油的电喷雾质谱碎裂研究”的报告。低粘度硅油应用广泛,但需分析其中杂质和进行组分分析,杂质会严重影响硅油的物化性质、化学活性等。硅油分子EI-MS分析时分子离子不稳定,无法进行结构推导;而因其弱极性,在软电离源中也不易离子化。课题组用Q-TOF液质联用分析了低粘度羟基硅油,研究了其质谱碎裂研究,并分析了几种硅油,检测并鉴定出3系列共40个组分:除羟基硅油系列组分外,另2个组分为羟基硅油与甲醇的反应产物;并结合高分辨质谱和串联质谱对低浓度含氢硅油进行了组分分析,鉴定出2个系列(19个)组分。分析某硅油改性的聚醚样品,共检出3个系列组分。

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复旦大学吴晓楠博士

  复旦大学吴晓楠博士做题为“一种用于研究高活性气相离子的新型质谱和红外光谱联用装置”的报告。红外光解离可以直接光解离,或用标记气体(稀有气体/CO/H2O)预解离。课题组搭建了激光溅射-红外光解离装置,使用1064nm激光打在固体表面,在质量门后使用可调谐红外激光获得二级质谱,分析了纯碳团簇;还搭建电喷雾-质谱-红外光解离装置,在Q和TOF之间加一个离子阱(低温冷却),在质量门后使用可调谐红外激光获得二级质谱,其中离子阱内使用标记气体。课题组研制的质谱-红外光解离光谱联用装置,将质谱的高灵敏、高质量分辨和红外光解离光谱的结构分析功能相结合,可同时给出目标物质的质量和结构信息,用于表征生物、有机、环境、大气等复杂体系中一些有重要功能分子的组成和结构,尤其适合于研究一些通过弱相互作用形成的分子体系,了解生命等自然过程中涉及的分子间相互作用的机理。

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中国原子能科学研究员姜山研究员

  中国原子能科学研究员姜山研究员做题为“新型同位素质谱仪”的报告,新型同位素质谱仪ECR-MS,实质上是AMS(加速器质谱)小型化的产物。原来的AMS面临挑战,需要更高的丰度灵敏度(10-16),更高的动态范围(10-2~10-15),不能够测定气体样品,尤其惰性气体,仪器太大、结构复杂、操作难。他介绍了新型ECR-MS,它首先用ECR离子源:气体进样,有载气,最早自由电子在磁场中成圆周运动,加上微波后,形成等离子体;特点是:强流、多电荷态、能量离散小,并介绍了ECR-MSn的结构。加速器质谱向传统质谱靠近。重要优势为:束流很强,多电荷态无分子本底干扰。气体进样等,固有本地明显降低。能够开展考古研究、生物医学、细胞生物学、地学与核安全等。随后探讨了基于ECR源的质谱的可行性。同传统的磁质谱相比,ECR-MS丰度灵敏度更高。最后介绍2020年公司拟推出的仪器,如AMS和ECR-MS。

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香港城市大学萧智杰教授

  香港城市大学的萧智杰教授做题为“自组装双核二价铜组氨酸复合物对于萘普生的手性分离”的报告。他首先介绍了生物分子和药物的手性。姚仲平曾做S/R-萘普生分化的质谱分析,而课题组根据化学直觉预测合理机构,并使用DFT计算进行检验,后使用离子淌度质谱法,根据分子的尺寸大小不同区分它们。课题组优化用于预测理论欧米茄(理论值)的参数,计算碰撞界面面积和能量关系,通过DFT分子动力学模拟检测室温下的结构稳定性,计算了组氨酸和S/R-萘普生之间的NH...π相互作用。

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Edwards公司叶军经理

  Edwards公司叶军经理做题为“The evolution of primary pumping in mass spectrometry”的报告。质谱中主泵/前级泵的作用是作为涡轮分子泵的前级泵工作,并去除载气以及溶剂残留物;他介绍了LCMS真空系统自1990年来的发展史,从增大抽速,到减小尺寸,再从“湿”到“干”的无油泵。接下来介绍Edwards公司NXDS涡轮泵、nXli新型风冷多级罗茨。又介绍涡轮分子泵的发展史,从纯旋片分子泵到集成拖拽级分子泵,以及分流的涡轮泵利用分子泵“增压”,既提供更大抽速又降低了1&2级的排气口压。Edwards具有前级泵、分子泵、离子泵、真空计、残余气体分析等全套真空解决方案。

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香港大学朱强教授

  香港大学朱强教授做题为“自由基离子的形成、异构化和解离”的报告。课题组与FELLX实验室合作的IRMPD光谱研究同分异构多肽自由基阳离子,追踪自由基的迁移,研究相互竞争的异构化和碎裂。用该方法,研究蛋白质络氨酸硝化修饰,气相测序(自由基诱导的多肽碎裂),非可转化的异构体(肽键裂解)。

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复旦大学徐福兴

  复旦大学徐福兴做题为“基于数字方波技术的离子阱场半径研究”的报告。在不同的离子阱结构中,用不同的场半径;并介绍了课题组介绍了各种离子阱。相对于传统离子阱中正弦波电压驱动技术,数字离子阱通过扫描方波频率的频率完成质量扫描。课题组发展了一种在数字方波驱动离子模式中实现激发的解离技术,提高碰撞解离能量和解离效率,测出离子阱场半径。建立了Q和频率之间的拟合曲线,应用于不同的矩形离子阱。双曲面线性离子阱也可被验证,也找到了Q和频率间的关系。该方法基于数字方波技术,离子效率更高;可推导出离子的场半径,提高数字离子阱性能。

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中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所宋盼淑

  中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所宋盼淑做题为“钼同位素高准确度测量方法及标准物质的研制”的报告。课题组研制的标准物质采用国际公认的同位素权威测量方法一校正质谱法定值,该方法被IUPAC CIAAW评为同位素丰度比“最佳测量”,保证了该标准物质特性量值的准确性和可靠性。根据ISO和 EURACHEM导则,对不均匀性引入的不确定度、不稳定性引的不确定度和标准物质的定值过程引入的不确定度进行了评定;天然丰度钼同位素标准物质丰度比不确定度0.21‰ ~ 0.48‰,浓缩钼同位素标准物质丰度比不确定度0.4‰ ~ 7.6‰,达到了国际同类标准物质的先进水平。三种钼同位素溶液标准物质的研制过程符合国家一级标准物质技术规范,填补了国内外该类标准物质的空白。

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