[发明专利]一种基于金属离子加成的小分子代谢物碎裂控制方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于金属离子加成的小分子代谢物碎裂控制方法，将小分子代谢物溶液与金属离子溶液混合，通过激光解吸电离实现混合溶液中小分子代谢物的金属离子加成，然后对不同金属离子加成的小分子代谢物进行串级质谱检测，从而得到不同金属离子加成的小分子代谢物碎片种类和数目。通过改变小分子代谢物加合的金属离子(Li⁺/Ag⁺/Na⁺/K⁺/Rb⁺/Cs⁺)种类，可以控制小分子代谢物碎裂的方式和程度，特别对于Li⁺和Ag⁺两种金属离子加成来说，小分子代谢物的碎片信息得到了显著提升。本发明还公开了一种金属离子加成的小分子代谢物碎裂控制方法在鉴定小分子代谢物中的应用，实现了在复杂生物体液中对常见小分子代谢物的精准鉴定。

技术领域

本发明涉及生化检测领域，尤其涉及一种基于金属离子加成的小分子代谢物碎裂控制方法及应用。

背景技术

质谱(MS)直接根据分子的质荷比(m/z)表征分子，其作为最主要的分析手段之一，在疾病诊断，环境监测，分析化学等领域都有着重要的应用。目前激光解吸电离(LDI)和电喷雾电离(ESI)是最常用，也是最为先进的两种电离机制。在实际的检测应用中，相对于电喷雾电离质谱系统(气/液-气转换)，激光解吸电离质谱具有高通量，样本预处理简单等优势，由于其独特的固-气转换方式。激光解吸电离质谱已经成功应用到了生物大分子(蛋白，多肽和核酸等)的检测。特别地，在世界范围内，激光解吸电离质谱在小分子代谢物中的应用仍然吸引着大量课题组研究。然而，对于小分子代谢物激光解吸电离的主要过程，无论是从实验还是理论角度的了解都非常有限。因此，一项全面的研究将极大地推动质谱在小分子代谢物中的发展，类似于其在蛋白质、核酸等大分子的成功应用。

小分子代谢物作为生命活动的最终产物，能够实时反映生命系统的状态。代谢物图谱技术是一种将实际临床样本中所有小分子代谢物同时进行分析的技术，具有精确监测甚至控制复杂生理和病理过程的潜力。MS和串联MS(MS/MS)是分析小分子代谢物的基本工具，面临着以下几个方面的挑战：I)建立阳离子加成发生电荷转移过程中阳离子-代谢物亲和力以及多阳离子加成规律；II)表征加合物碎裂过程中特定基团丢失的反应路径；III)控制小分子代谢物碎裂的方式和程度，以增强质谱在代谢物分析时的鉴定能力。到目前为止，由于现有的工作只涉及上述方面的部分，探索所有核心过程的解决方案可能会增强MS和MS/MS的分析能力。

目前，对于阳离子加成发生电荷转移过程中阳离子-代谢物亲和力，多阳离子加成规律以及小分子代谢物碎裂过程中特定基团丢失的反应路径研究，特别是系统的研究极少。对于这几个方面的探索有助于加深对小分子代谢物形成加合物过程及其二级碎裂过程的理解。在串级质谱中，传统控制小分子代谢物碎裂的方法主要有：I)改变碰撞粒子(氩气/二氧化碳/氮气/电子)；II)改变解离方式，如碰撞诱导解离(CID)，电子捕获解离(ECD)等方式；III)扩展二级质谱到多级质谱等方式来增加小分子代谢物的碎裂信息。但是，其存在着操作复杂，需要大型仪器辅助，难以对小分子代谢物碎裂程度进行精准控制，碎裂信息不足等缺点。特别是在复杂生物体液中(如血清)，其碎裂信息可能会进一步减少，因此对小分子代谢物进行精准鉴定非常困难。因此目前如何简化操作程序及操作装置，控制小分子代谢物碎裂，实现小分子代谢物的有效鉴定是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明通过改变小分子代谢物加成金属离子的种类(Li⁺/Ag⁺/Na⁺/K⁺/Rb⁺/Cs⁺)，从而实现对小分子代谢物碎裂方式和程度的控制。其中，特别对于Li⁺和Ag⁺两种金属离子加成，小分子代谢物的碎片信息得到了显著提升，有效解决了小分子代谢物碎裂信息少，控制碎裂困难等缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于金属离子加成的小分子代谢物碎裂控制方法，该方法主要包括以下步骤：