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范自全
疫情初止，岁在癸卯，春夏之交，会于墨西哥湾之“太空城”，共话质谱新未来。众所周知，Orbitrap是近20年来质谱技术上最重要的发明之一，一经推出，即在质谱界引起轰动。这20年来，Orbitrap几乎年年有新产品、新技术推出，可以说丰富着整个质谱领域的新技术，同时带给无数的质谱用户带来超乎寻常的极致体验，携手客户推动着科学研究的不断前进。
镇楼图：2023年ASMS推出的最新质谱：
Orbitrap Astral
那么在今年的ASMS上，赛默飞又会推出什么样的质谱新技术呢？正如上图所示，赛默飞在Exploris 480的基础上将融合进行到底，结合了四极杆、Orbitrap、以及一个全新研发、不同于市面上任何一款质量分析器的“Astral”于一体，推出了全新一代Orbitrap Astral全新质谱分析仪。那么小伙伴们可能就要问了，这款全新的质量分析器“Astral”究竟为何物？这就要回溯整个质谱发展的历史了，且听小编娓娓道来~
质谱技术：起源
质谱仪初代产品
说起质谱技术，不得不提的两位先驱：汤姆逊(JJ.Thomson)以及他的研究助理阿斯顿(FW.Aston)这两位物理界的大牛。汤姆逊采用简易的搭建的“质谱仪”，首次发现了氖离子及其偏转的曝光点（同位素），这也是通过质谱法研究离子的第一个实例。阿斯顿则通过改进的质谱，发现了70多种元素，以及212种稳定同位素，这就是今天质谱的雏形。值得一提的是，汤姆逊以及他的7个研究助手和他的儿子都获得过诺贝尔奖。
早期（J.J. 汤姆森第三台）质谱仪的复制品[1]
质谱技术：巅峰时代
静电场轨道阱Orbitrap技术
之后陆陆续续出现了一些质谱的雏形，包括飞行时间质谱，离子阱，四极杆以及FT-ICR技术等，但之后的几十年间，质谱界有点停滞不前，一直未有新的质谱技术出现。直到20世纪末，任职于HD Technologies的俄国科学家Alexander Makarov博士，撰文提出了静电场轨道阱Orbitrap技术。1年后HD Technologies被赛默飞收购，将赛默飞的强势产品离子阱技术结合，于2005年推出了第一款商业化Orbitrap质谱仪，将LTQ和Orbitrap组合使用，可实现高准确度，高分辨率、稳定性及灵敏度。一经推出即受到广泛的应用，从此一发不可收拾，开启了Orbitrap的巅峰时代。
Alexander Makarov博士与Orbitrap
近20年来，赛默飞陆陆续续推出了LTQ Orbitrap各个系列，2011年推出革命性的Q Exactive 系列，2013年推出全新的Fusion三合一系列，将四极杆、离子阱与Orbitrap相结合，并在2019年推出全新的Exploris平台，可以说Orbitrap是20余年来出现的一种全新的质量分析器，是质谱界里程碑式的发明之一，引领着生命科学、制药、应用市场以及临床的蓬勃发展。
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质谱技术：全面提升
Orbitrap Astral
时代在发展，Makarov博士的质谱事业也在不断更新。时间来到了2023年，终于说到了今天的重头戏：Orbitrap Astral， “Astral” 究竟为何物？赛默飞在今年ASMS上所发布的Orbitrap Astral全新质谱，其中的Astral 是一个组合词， 英文名称为Asymmetric Track Lossless (Astral) analyzer，代表着非对称、轨道、无损。Astral 质量分析器是 15 年研发的结晶，设计了每一个细节——从硬件本身到端到端的工作流程，每个组件都经过优化，性能更是达到前所未有的水平。
Orbitrap Astral 质谱仪内部结构图
（点击查看大图）
Astral结合了Orbitrap的静电场，时间和空间离子聚焦功能，高达30米的离子传输轨道；自动增益控制AGC累积离子，高动态范围的双模检测器；以及超快的扫描速度，纳秒级脉冲离子检测等功能于一体，这款分析器不是离子阱，也不是飞行时间质谱，是一款全新发明的质量分析器。相信可以如Orbitrap一样，Astral可以成为另外一款划时代的质量分析器。
Orbitrap 质量分析器的内部结构图
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离子在双压离子处理器（Ion Processor），以高达200 Hz 的速度捕获和碎裂离子，之后通过AGC控制离子有序的进入注入光学器件 （Injection Optics）中，注入光学器件是具有时间相关电位的能量控制电极组合，可以精确对齐离子束以减少能量扩散，提高灵敏度。离子经过加速后进入由非对称离子镜（Asymmetric Ion Mirror）和离子箔 (Ion Foil) 围成的静电场区域内，离子沿着非对称离子镜的方向进行震荡，并折返回到高动态范围的双模检测器（High Dynamic Range Detector）中进行检测。非对称离子镜及离子箔可以在时间和空间上将离子在震荡过程中能量分散降到最低，更好的聚焦离子，从而近乎无损的传输离子以提高分辨率和灵敏度。
Astral 质量分析器的内部结构图
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目前DIA技术已成为蛋白质组学领域最火的技术之一。众所周知，隔离窗口宽度直接影响了选择性和检测的动态范围，因此在实际的应用中，需要平衡隔离窗口，扫描速度，定性的选择性，以及定量准确性之间的关系。科学家们曾经设想，有朝一日如果以DDA的技术实现DIA的分析，那么蛋白质组学的分析将更上一层楼。今天这个设想将可以在Orbitrap Astral上实现。Orbitrap Astral 的一级扫描采用Orbitrap，通常以24万的分辨率来进行，鉴于Astral 质量分析器200HZ的扫描速度，DIA的分析隔离窗口可以窄到2 Da，从而提高选择性，提升定性定量的准确度。
全新一代Orbitrap Astral质谱仪
全面提升蛋白质组学分析能力
我们将久经考验的 Orbitrap 分析仪与全新的 Thermo Scientific Astral 分析仪相结合，除了可实现Exploris 480的所有功能之外，兼具超快的扫描速度，检测的灵敏度，蛋白组覆盖度，超高的通量以及精准定量性于一体。可以提供高达200HZ的扫描速度，近乎无损的离子传输轨道30米，质量分辨率可达80000（m/z=524），m/z=130也可以达到50000以上的分辨率，从而确保TMT Pro 18标实验中，有效的区分C和N的同位素。小伙伴们是不是很期待Orbitrap Astral的应用方向及实际数据表现呢？请参见《全新Orbitrap Astral质谱仪在蛋白质组学应用中的进展》的详细介绍。
了解Astral高分辨质谱仪应用详情，
请点击“血浆蛋白质组学的新标准”
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