娜塔莉Z.M.荷马
CRF质谱仪核心,中心心血管科学,女王医学研究所,爱丁堡大学,爱丁堡EH16 4 tj,英国。电子邮件:(电子邮件保护)
介绍
应用质谱(MS)的临床分析大幅进化,因为它是第一次使用,无论是在研究设施和在临床生化实验室常规分析。质谱分析是一种测量离子的技术在气态。样品引入离子源,电离,然后根据他们的质荷比分离大规模分析器(m / z)。耦合的色谱分离技术,如气相色谱法(GC)或液相色谱(LC)、质谱一直被认为是黄金标准验证的定量分析化验。
成功女士分析正确的分析方法,即提取和样品制备和最好的仪器,色谱和质谱仪,必须选择。最初GC - ms是用于生物分析但GC需要一个不稳定的分析物的要求意味着复杂的提取和derivatisation协议所需的分析通常极地、热不稳定和不挥发性生物分子临床样本中找到。信用证是一个更合适的分离技术对于这些极地,热不稳定分子生物样本中发现。它也减少了需要derivatisation挥发性分子。LC的耦合,导致采用临床女士女士最近流行的临床女士,一定程度上可以归因于独特的能力与高特异性检测multi-analytes女士。
样品制备和色谱法
临床样品是复杂的生物矩阵和含有干扰会导致所谓的质谱仪中基体效应。女士通常准备样品定量分析的内部标准之后,萃取去除尽可能多的干扰。提取方法通常用于临床样本包括液液萃取(米歇尔),固相萃取(SPE)和简单的蛋白质沉淀溶剂。如果样本清理是不够会导致基体效应,包括离子抑制的分析物,通常观察到损失的反应。这种负面影响检测极限,测定的准确度和精密度。各种离子抑制测试已经开发和这些方法的一个重要组成部分验证设置所需的所有临床化验女士。避免离子抑制的两个最有效的方法是改善样品提取和优化色谱选择性。
一旦样品准备引入色谱系统,它包含一个泵和一个分析柱。色谱系统的目的是分离的组件样品引入之前尽可能多的女士分析柱通常是反相的,这意味着硅珠包装固定相化学改性和更多的水溶剂作为流动相。固定相的化学成分规定列的选择性,即洗脱顺序和峰的形状。
分析LC列技术不断提高。分辨率越好,只是每个峰分离,如何更好的分析。介绍了x2µm粒子;这些生成高峰和优秀的分辨率与改进能力。然而,小粒径会导致高背压,需要LC泵能够承受这些超更高的压力(uHPLC超高性能LC)。作为回应,LC列挤满了fused-core粒子> 2.5µm开发允许分离与下标2µm粒子但没有新的LC泵的要求,需要承受高的压力。
仪表女士
概述的典型色谱-光谱设置如图1所示。离子源、质量分析器的女士有继续研究和开发在过去的三十年里,这些进步导致不同类型的女士今天用于临床。
LC后由色谱系统分离样品引入的离子源电离作用模式女士的前端包括电子电离作用(EI),化学电离作用(CI),大气压电离作用(API),它结合了电喷雾电离(ESI)和大气压化学电离作用(APCI),最后matrix-assisted激光解吸电离(MALDI)。应急服务国际公司是最通常用于分析生物分子中遇到的临床样本。
一旦电离质量分析器分离离子根据他们的m / z。质量分析器包括磁或电领域,飞行时间(ToF)乐器,四极和二维和三维离子陷阱。磁性行业质量分析器是经典的器质量分离。这是这种类型的高分辨率女士二恶英分析所需的工具。然而,软电离技术失去ESI等特异性,导致质量四极分析器的使用,在四极由四个平行棒或杆,一般双曲的横截面,通过离子传递和分离(图2)。
采用串联质谱分析(MS / MS)显著增加了女士的特异性。这是当两个或两个以上的质量分析器放置在序列和碎片离子的碰撞中产生的细胞结构信息。跟踪分析复杂生物矩阵是适合女士串联工具。最常见的MS / MS是三重四极,质量分析四极、四极细胞和第三个大规模碰撞分析四极。更大的敏感性与改进的特异性的MS / MS分析导致它成为分析的首选模式,特别是在临床内分泌学领域。2007年,美国内分泌学会承认MS / MS的重要性,发布了一份声明,建议使用质/ MS测定的内源性类固醇激素等更为传统的技术分析。1
女士的临床应用的例子
吸收的大部分女士在临床研究领域中的技术进步推动了色谱和女士在一起,信用证的优点、API和MS / MS剥削和许多临床诊断化验现在通常使用。类固醇激素的分析女士是一个证据充分的研究领域。其他常见的用途包括新生儿筛查先天性代谢病如aminoacidopathies和脂肪酸氧化障碍,multi-analyte治疗药物监测,肿瘤药物、抗病毒药物、毒物和药物滥用内源性多肽的筛选和分析。2
近年来有很多强调快速色谱分析。推动快速分析在临床实验室已成为可能通过引入uHPLC和短分析列,使极短的运行时间,不到5分钟。这么高的吞吐量是可取的面对大样本数据,使快速返回的数据。然而,有很多讨论是否妥协的质量数据。蛋白质沉淀的模式样本清理当然应该避免在快速分析矩阵离子抑制在这种类型的示例是一个问题。如果样品不提取和运行时间非常短,基体效应成为一个问题然后可以影响数据的质量。更进一步的担忧在于,co-elution生物类似的化合物,如雄激素的快速分析。睾酮(T)的生物活性异构体,epi-testosterone(点蚀电位)。这些女士同分异构体的行为完全相同的等压,但可以解决色析法地给出正确的条件。是非常重要的,他们解决另有生物活性点蚀电位可能导致T的信号导致错误的结果。 Many fast analyses do not allow complete resolution of these isomers and caution should be taken when accepting and interpreting results obtained in this way. In this situation a longer analysis time with complete isomer resolution should be chosen, instead of fast analysis compromising the data quality.
样品处理和改善色谱仪器的进步让一些激动人心的临床应用的发展。在线多维色谱技术允许一个unextracted样品引入色谱仪器,也会导致更快的分析。这些系统通常由多通道开关阀门、在线SPE墨盒和分析列前ESI-LC-MS /女士。类固醇和isoprostanes常常以这种方式进行了分析。在这些分析是很重要的尽可能消除ion-suppresssing干扰和在线SPE已经成功实现这一点。最近的分析建立了分析甲状腺素3透析和在线SPE用于ESI-LC-MS / MS测定的快速测定注射到C5警卫队列,洗涤和淋洗到C18分析列。陡峭的梯度筛选了分析物在不到3分钟和量化标准都使用这种方法。
类固醇面板的使用是特别感兴趣的复杂的内分泌疾病的诊断和治疗等主要高醛甾酮症,肾上腺机能不全,先天性肾上腺增生(CAH)、库兴氏综合征和性腺功能障碍。Multi-steroid分析是一项具有挑战性的诊断临床要求从多维质/ MS获益良多。13个不同的类固醇已经成功地确定protein-precipitated血清使用二维系统中一个波罗斯岛®列用于在线SPE和单一的C18迅速分析柱用于分离的总运行时间4分钟ESI-LC / MS / MS与一个线性离子阱。4
除了使用在线多维色谱法,可以使多路进样,四通道可以输入一个MS / MS。这意味着使用女士非常有效,因为它不是致力于长远来看,等待重要的1 - 2分钟时间窗的洗脱分析物。相反,在线提取交错,质谱仪收到预期的分析物洗出液连续时间窗口。
利用MALDI电离作用,血液斑点,传统上被用于简单的分析技术,也可以分析这是一个不寻常的女士结合MALDI-style电离作用和质。这种技术用于临床的一个例子是通过新生儿筛查苯丙酮尿症(北大),这是一种先天性疾病,使苯丙氨酸羟化酶功能失调。这种酶负责苯丙氨酸(检)转换成酪氨酸(酪氨酸)。通过测量衬底板式换热器和产品从新生儿bloodspot酪氨酸MS / MS和确定浓度的比值可以探测到北大的新生儿有很高的敏感性和特异性,高于测量板式换热器由MS / MS成为可能。5
利用API和MALDI电离作用,三重四极技术和LC和分析列的进步,临床质谱仍是女士的前沿应用技术。然而,一个领域,尚未充分利用的高分辨率女士(,8经)。提供的准确质量测定,8经允许监控质量范围定义,这不同于三重四极所使用的有针对性的分析方法分析。在有针对性的分析没有检测非目标分析的机会。最近的评论表明,高分辨率的优点基于ToF质量分析器和傅里叶变换工具,类似的三重四极仪器成本,应该使用在临床这与女士FT-ICR(傅里叶变换离子回旋)女士和部门仪器具有很高的购买和维护成本。准确质量测定,8经筛选应用程序非常适合。6需要进一步的改进技术,然而,在高分辨率提高定量仪器由于三重四胞胎的线性范围比较有限。这个时候,8经主要限于研究实验室。
总结
简要概述的临床应用范围广泛而不断扩大。应用包括分析小分子,multi-steroid面板、新生儿筛查和目标蛋白质。此外,许多研究正在进行开创性的蛋白质组学和代谢组学等领域。LC和MS技术的多样化和改进看到在过去的几十年里,包括串联质谱的使用,不同的质量分析器,提高电离作用来源,采用超高压LC和在线提取和多路复用意味着问题被回答十年前在临床实验室女士只是试图在研究实验室。毫无疑问,微软将继续在临床生化实验室和持续的技术改进女士肯定会作为一个重要的临床研究工具。
引用
- w . Rosner R.J. Auchus, r . Azziz点Sluss h·拉夫,j .中国。性。金属底座。92年,405 - 413 (2007)。
- 书珊城,质量范围。牧师。29日,930 - 944 (2010)。
- 悦,t .沙岩A.L. Rockwood S.L. La 'ulu M.M. Kushnir M.W.多,中国。化学。54岁的642 - 651 (2008)。
- 美国Ceglarek, l . Kortz a . Leichtle通用菲德勒,j . Kratzsch和j . Thiery中国。化学。学报401年,114 - 118 (2009)。
- D.H.追逐,助教来源和E.W.奈勒,中国。化学。49岁,1797 - 1817 (2003)。
- J.-L.H。Jiwan, p . Wallermacq M.-F。自身,中国。物化学。44岁的136 - 147 (2011)。
