[发明专利]串联质谱法的靶向分析

说明书

发明领域

本发明涉及用于使用串联质谱法的离子靶向分析的一种方法和一种设备。

发明背景

三重四极杆质谱法是用于复杂混合物的靶向分析的一种充分发展的分析技术。在一个三重四极杆质谱仪中，从一个离子源中产生离子并且注入到一个第一四级杆分析器中。此处，选择一个窄的质量范围（m/z）并且该窄的质量范围进入包括一个气体填充的碰撞单元的一个第二级中。通过与气体碰撞产生的碎片离子进入一个第二四级杆分析器中，其中选择一种特定碎片用于检测。

在用于分析的靶标是已知的但与其他分析物相比以非常低的水平存在的情况下，该三重四级杆技术允许分离前体以及相对应的感兴趣的碎片离子，由此提供一种用于靶标分析的稳健的定量方法。

该分析方法的一个缺点是只有窄窗口的m/z在该第一级中被分离，其中所有其他m/z在这些四级杆上损失。这种浪费性的运行妨碍了快速定量分析，其中多个靶标化合物需要在有限时间内进行分析。在每种情况下，需要将这些四级杆设置为接受不同范围的m/z，并且有效的工作周期是相当低的（可能0.1%-10%，取决于靶标的数量）。

传统三重四级杆质谱仪的一个替代方案包括在一个高分辨率、高质量准确度谱中从所有前体中同时采集所有碎片。一旦已经获得那个单一谱，可以对它进行搜索以尝试识别一个靶标m/z的离子。具有足够分辨率和质量准确度以允许实施该效果的分析器包括轨道阱^TM（Orbitrap^TM）静电阱分析器和飞行时间（TOF）分析器。然而，甚至使用此类仪器（分辨能力>50,000至100,000并且质量准确度低于2ppm或甚至更好），在现代靶向分析实验中极大的浓度范围意味着现存的所谓“全质量”分析器就线性度、动态范围和感兴趣的一个特定m/z的检测限而言不能与该三重四级杆装置竞争。对于TOF分析器，这些限制由低传输和检测电子约束造成。对于该轨道阱^TM，困难主要是任何外部俘获装置的有限电荷容量。

改进质量分析的通过量的一个方式是进行MS/MS，其中将离子束分为多个包（根据这些包的m/z）。然后将一个第一包碎裂，而不损失另一个包，或与另一个包并行。将该离子束的分裂为多个包可以通过使用存储广泛质量范围离子的一个扫描装置来实现。用于实施该扫描的合适装置是一个3D离子阱，如例如在WO-A-2003/103,010中所披露的；一个具有径向喷射的线性阱，如在US-A-7,157,698中所述的；一个脉冲离子迁移率谱仪（参见，例如，WO-A-00/70335或US-A-2003/0213900）；一个减速的线性阱（参见WO-A-2004/085,992）或一个多反射飞行时间质谱仪如在WO-A-2004/008,481中所述的。

在每种情况下，质量分析的第一级之后是在一个碰撞单元中例如（优选，一个具有轴向梯度的碰撞单元）、或通过一个脉冲激光器的快速碎裂。使用，例如，另一个TOF质谱仪，但在比该扫描持续时间快得多的时间标度上分析这些所得到的碎片（被称为“嵌套时间”）。然而，该性能仍是受到损害的，因为只有非常有限的时间被分配给每个扫描（典型地，10μs-20μs）。

这些所谓的“二维MS”方法似乎提供通过量而不损害灵敏度，不像更传统的多通道MS/MS安排，其中大量的并行质量分析器（典型地离子阱）用于各自选择一种前体并且然后从该前体中扫描出这些碎片至一个单独的检测器如US-A-5,206,506中所披露的离子阱阵列或US-A-2003/089,846中所披露的多个阱。

然而，所有已知的二维MS技术遭受相对低的前体选择分辨率（不比单元分辨率更好）以及相对低的碎片分析的分辨能力（不大于几千）影响。而且，这些已知的2维MS技术是基于俘获装置的使用以提供高工作周期，并且该周期时间是由最慢的分析器的周期时间来定义的。现代离子源可以产生数百皮安量级的离子电流，也就是说，每秒超过10⁹个元电荷。因此，如果扫描穿过感兴趣的整个质量范围的全周期是5毫秒，那么此类俘获装置原则上应该能够积累高达5百万个元电荷并且仍允许有效的前体选择。

WO-A-2008/059246描述了允许多个离子种类的高性能同时分离以便进行随后的检测或碎裂的一种安排。在所披露的安排中，将离子注入到一个多反射静电阱中，该多反射静电阱将离子沿一个轴线往复反射。通过一个静电门的适当控制来分离感兴趣的种类的离子，该静电门根据离子在该阱内的振荡周期将离子进行偏转，分别沿第一或第二离子路径。