[发明专利]TIMS-Q-q-TOF质谱仪中异构体的详细分析

说明书

本发明涉及在配备一个俘获离子迁移谱仪、一个四极杆质量过滤器和一个破碎池的飞行时间质谱仪中详细分析有机物质复杂混合物中离子混合物的方法。本发明提出，分析第一个质量‑迁移率图的离子信号、碎片离子谱和相关物质的鉴定，确定是否有未按质量和迁移率解析的离子混合物存在，例如，由异构体或同量异位素组成的离子混合物，然后用允许通过高迁移率分辨率来分开测量例子种类的这类方法参数测量有意义的离子。

技术领域

本发明涉及复杂物质混合物的质谱分析方法，尤其是通过配备一个俘获离子迁移谱仪、一个质量过滤器和一个破碎池的飞行时间质谱仪鉴定异构体和同量异位素的方法。

背景技术

专利申请US 7,838,826 B1(M.A.Park，2008)公开了一种俘获离子迁移谱仪(TIMS)，在下文中也称为俘获离子迁移分离器。在俘获离子迁移谱仪中，通常在多极离子导向器中通过气流对抗电场势垒来驱动离子，此电场势垒优选具有一个电场强度逐渐增加的斜坡。离子沿斜坡在对于一个离子种类来说气体摩擦力与反推电场力平衡的位置分别聚集。因此，离子在聚集时按其离子迁移率在空间上分离。当储存足够离子时，例如，在预设的采样时间后，电场势垒的反电场将在“扫描”时降低，这导致离子通过斜坡末端按从低到高的迁移率陆续被释放并被送入质谱仪，此质谱仪优选是正交离子注入飞行时间质谱仪。

图1显示了典型俘获离子迁移分离器和俘获离子迁移分离器运行方式的示意图。具有携带离子(6)的气体(7)通过毛细管(8)进入质谱仪的第一真空级。离子(6)通过电极(9)被推入到高频离子漏斗(10)并被导引到俘获离子迁移分离器的管(11)，此管由分段环形电极组成。通过在环形电极的象限(1,2,3,4)上施加交替相高频电势，管(11)中会产生高频四极场，此电场将离子保持在接近管(11)的轴附近。此外，通过环形电极处的直流电压电势在管

(11)处产生一个电场E(z)，该电场有一个电场强度逐渐增加的斜坡(介于位置20和23之间)和一个平坦顶部(介于位置23和24之间)。具有层流速度分布的气流(14,16)将离子推向斜坡。具有相同迁移率的离子聚集在斜坡上气体摩擦与电场反推力平衡的点。在特定采样时间后(图A)，直流电压降低(图B)，离子按迁移率顺序跨过平坦顶部通过隔膜(13)离开管(11)。

反向电场的降低(扫描)通常需要20到250毫秒。俘获离子迁移分离器可以非常紧凑。作为主要部分的管(11)可以仅有诸如五厘米的长度。

就迁移率分辨率取决于扫描速度而言，这种类型的迁移谱仪非常特别。图2显示了是扫描持续时间函数的迁移率分辨率。对于迁移率大约是K₀＝0.5的离子而言，通过仅20毫秒的扫描持续时间，可达到R_mob＝K₀/ΔK₀＝60的迁移率分辨率；通过300毫秒的扫描持续时间，迁移率分辨率可增加到R_mob＝120。

美国专利申请14/931,163(M.A.Park等；“Acquisition of Fragment Ion MassSpectra of Ions Separated by their Mobility”(“采集按迁移率分离之离子的碎片离子质谱”))描述了在复杂物质混合物(例如蛋白质组酶解物)中鉴定有机物质的方法，本文通过引述完全纳入此专利申请。此专利中公开的方法优选通过图3中示意性描绘的质谱系统实施，此质谱系统包含下列组件：一个液相色谱仪(可选)、一个离子源、一个(积聚)俘获离子迁移分离器、一个质量过滤器、一个破碎池和一个具有正交注入和反射器的飞行时间质谱仪。

将液体中溶解的物质送入离子源，优选是电喷雾离子源，并被电离，其中根据物质混合物的复杂性，物质可以已经通过色谱分析法分离或以未分离的形式源自注射泵。