[发明专利]使用激光喷雾电离的质谱法

说明书

技术领域

本文揭示用于使用激光喷雾电离(LSI)的质谱法的系统和方法。LSI可在大气压下产生多电荷离子以用于分析并且允许分析高分子量分子，包括超过4000道尔顿的分子。所述分析可以是基于溶剂或无溶剂分析。跟踪LSI的无溶剂分析允许改进的空间分辨率，其有利于组织成像和分析溶解度有限的化合物。

相关申请案的交叉引用

本申请案主张2009年6月3日申请的美国临时申请案第61/183,899号、2009年10月13日申请的美国临时申请案第61/251,247号、2009年10月16日申请的美国临时申请案第61/252,580号、2010年2月23日申请的美国临时申请案第61/307,352号和2010年5月26日申请的美国临时申请案第61/348,676号的权益，所述临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

基质辅助激光解吸/电离(matrix-assisted laser desorption/ionization，MALDI)是一种用于质谱法(MS)中的电离技术，其允许分析许多(生物)分子。所述(生物)分子的电离是通过激光触发，而基质是用于保护(生物)分子免受激光影响。适当基质材料一般具有低分子量并且常常呈酸性以提供质子源，优先产生带正电(生物)分子离子；基本基质材料也可用于优先提供带负电(生物)分子离子。基质材料在所用的激光波长下还具有良好光学吸收以使得其快速吸收激光照射。在这一过程期间还常常使用溶剂。

表面成像可能非常适用于如检测癌症边界、确定药物摄取位置和在脑组织中定位信号传导分子或合成材料分析(聚合物组合物中的断裂)等多种领域。已充分建立通过MS进行成像，尤其使用次级离子质谱法(secondary ion mass spectrometry，SIMS)，但SIMS仅勉强适用于完整生物组织。另一方面，MALDI MS已在用于组织成像方面获得一定的成功，尤其用于高丰度组分，诸如膜脂、药物代谢物和蛋白质。然而，使用所述基于真空的MALDI MS来进行组织成像，尤其对于纯的组织来说存在许多缺点。大气压(AP)-MALDI组织成像解决了真空MALDI的许多缺点，但因其在高空间分辨率下的敏感度问题而受限。重要的是，MALDI以作为一种主要产生单电荷离子以用于MS分析的电离方法而著称。然而，有效的MS仪器通常并不检测单电荷离子，因此AP-MALDI可能与高分辨率质谱仪不相容。

使用溶剂的传统分析方法还产生许多缺点。举例来说，虽然目前使用的MALDI技术可用于分析一些(生物)分子，但对于通常不溶于常见溶剂中的许多(生物)分子(包括蛋白质)来说仍存在相当大的技术障碍。举例来说，诸如膜蛋白等一些蛋白质因为具有疏水性而不溶。另外，错误折叠的蛋白质具有暴露的疏水性区域并且可形成不溶性聚集体。许多重组蛋白质当在异源宿主中过表达时，会因为错误折叠而变得不溶或发展诸如阿兹海默氏病(Alzheimer′s Disease)等疾病状况。

另外，在基于溶剂的MS样品制备中，会出现人为因素，诸如色氨酸和甲硫氨酸残基的氧化(科恩(Cohen)，分析化学(Anal.Chem.)2006；78：4352-4362；弗洛里希(Froelich)等人，蛋白质组学(Proteomics)2008；8：1334-1345)。这些人为因素可能在组合样品和基质的溶液的同一时段内产生。因此，基于溶剂的MS可能对于与了解氧化应激有关的应用并非最佳。

MS在用于表征材料时存在这些缺点和其它缺点，这是因为其无法分析纯的、复杂的、电离延迟或溶解延迟材料。生物材料是一类所述复杂的材料。

发明内容

本发明提供通过质谱法(MS)改进材料分析和表面成像(包括组织成像)的系统和方法。所述系统和方法利用激光喷雾电离(LSI)方法，其产生更易通过MS仪器检测的许多多电荷离子，而非通过常规基质辅助激光解吸/电离(MALDI)产生的主要为单电荷的离子。在透射几何条件下对准的激光改进空间分辨率，这对于表面成像分析尤其重要。跟踪LSI的MS可以是基于溶剂或无溶剂分析。跟踪LSI的无溶剂分析避免了上文所述的与基于溶剂的分析相关的许多缺点。无溶剂分析还允许改进的空间分辨率，其有利于MS表面成像。