2017年12月11日，为期三天的“第三届全国质谱分析学术报告会”在美丽的厦门圆满闭幕。本届会议开设“新仪器新技术”、“蛋白组学与代谢组学”、“新型离子源”、“质谱在医药研究中的应用”、“有机/生物质谱新方法”、“无机质谱”、“环境与食品安全分析”七个主题分会场。仪器信息网节选了“新仪器新技术”分会场部分精彩报告。

　　2017年12月11日，为期三天的“第三届全国质谱分析学术报告会”在美丽的厦门圆满闭幕。本届会议开设“新仪器新技术”、“蛋白组学与代谢组学”、“新型离子源”、“质谱在医药研究中的应用”、“有机/生物质谱新方法”、“无机质谱”、“环境与食品安全分析”七个主题分会场。仪器信息网节选了“新仪器新技术”分会场部分精彩报告。

　　脂质是哺乳动物细胞的主要组成成分，其变化与疾病的发生、发展密切相关。生物样品特别是血液中的脂质研究，可揭示一些重要的生物标志物，为疾病诊断和治疗提供重要的依据。质谱技术是目前脂质组研究的最主要工具，可用于复杂生物样品中不同类型脂质的定性、定量分析。然而，无论是LC-MS 法还是Shot-gun MS 法都需要较长时间的样品前处理或分离过程，样品消耗量也较大，无法实现快速、实时的脂类疾病诊断生物标志物筛选、鉴定和定量。欧阳证介绍了他们课题组提出的一种快速采样-直接质谱分析方法，可直接对血液等样品中的脂质进行快速鉴定及定量分析。该方法基于多孔有机聚合物薄层修饰的毛细管内微采样技术，利用多孔聚合物的桥梁作用，实现脂肪酸分子在生物体液样品与有机溶剂之间的快速转移和富集。与纳喷法联用，可对脂肪酸进行直接质谱分析。该方法可在2 min 内得到2-5 μL 血液样品中的脂肪酸种类信息。与Paternò–Büchi(PB)光化学衍生化方法联用，可实现血液中不饱和脂肪酸的快速定量及C=C 异构体分析。该方法已应用于Ⅱ型糖尿病患者(40 例)血液中脂肪酸的分析，对约30 种游离脂肪酸实现了快速鉴定，结合PB 反应-中性丢失扫描(NLS)串联质谱方法，发现了若干C=C 位置异构体，并对代表性的不饱和脂肪酸进行了定量分析。与健康人血浆比较，发现部分不饱和脂肪酸含量存在生物学显著性差异。他指出，基于多孔聚合物薄层修饰的快速采样-直接质谱分析法是血液生物体液样品中脂肪酸分析的有效方法，同时也提示血液中部分不饱和脂肪酸可成为Ⅱ型糖尿病的潜在生物标志物。

　　薄层色谱(TLC)是将化学和生物化学混合物在硅胶(或其他填料)薄层板上分离的技术。该技术具有独特的优势，包括样品用量少，无需样品制备，操作方便，性价比高，容量大，一次性使用，多个样品同时分离等。这使得TLC相较于柱色谱技术有更为广泛地应用。TLC板上分离的样品斑点通常用化学或光学方法来观察，但这些检测方法无法提供分析物的分子量和结构等信息。薄层色谱与质谱联用(MS)能实现在TLC板上直接表征化合物。谢建台介绍了他们课题组在过去的几年中开发出的几种敞开式质谱接口，如overrun TLC-ESI/MS、 TLC-ELDI/MS和TLC-LIAD-ESI/MS，可用于直接、快速、高通量表征薄层板上分离的样品斑点。利用高通量TLC-ELDI/MS 法分析染料、胺、原油、植物提取物和药物片剂等样品，其检测限低于纳克水平，每天可以筛选超过400个薄层板。最近，谢建台课题组又开发出了火焰诱导解吸常压化学电离源(DFAPCI)。DFAPCI是通过微型火焰热解吸和电离样品表面物质，与TLC-MS联用可快速鉴定薄层板上的挥发性和半挥发性有机化合物。由于通过微型火焰火炬只有极少量的热能被带到系统，成功地避免了 TLC板上的分析物产生过多离子碎片。

　　离子迁移谱(ion mobility spectrometry, IMS)是一种利用离子的迁移率差异在均匀电场中分离和测量的技术。由于其简单、快速和高灵敏等特点，在炸药和毒品的现场稽查、化学战剂的工业有毒气体的监测和过程在线分析等方面发挥不可替代作用。针对目前常用电离源存在的问题以及IMS分辨能力等方面，李海洋介绍了他们课题组的研究进展：(1)提出了一种基于VUV 光电离新型负离子电离源，可以高效产生CO

　　-和CO4-反应离子，而且可以控制气流方向进行快速切换。不仅提升了硝基类炸药的灵敏度，减小误报率，而且避免放射性63Ni 的安全风险。(2)提出了一种试剂增强的光电离正离子电离源，结合动态热解析分离技术，可以在复杂基质中高灵敏测量TATP 和HMTD 炸药的方法。结合原位酸化，提出了黑火药和难挥发无机盐炸药的IMS 测量方法。(3)提出高电场萃取离子迁移谱技术，通过电离区施加一个高速切换的高压脉冲与离子门同步， 大大提高离子的穿透效率，将离子利用率从1%提高到20%，DMMP 的灵敏度提高30 倍以上。

　　随着现代纳米科技的迅猛发展，如何在微纳尺度下实现对新型纳米材料、微电子学、生命科学等研究领域原位表征及成像，成为了科学家们亟需解决的科学问题。目前对无机材料或有机生物样品的表面形貌及化学成分分析主要采用扫描探针显微镜(SPM)和质谱(MS)。与扫描探针显微镜相比，质谱可以提供除了样品形貌信息以外的所有分子及元素组成信息。目前，主流的纳米空间分辨的质谱成像技术只有二次离子质谱(SIMS)。而SIMS 由于操作繁琐，造价与维护费用昂贵，基体效应严重而应用受限。激光采样技术由于衍射极限的限制，常见的空间分辨率一般为5-200 微米，无法满足当今微纳尺度分析及成像的前沿需求。杭纬着重介绍了他们课题组自主研发并搭建的近场激光解吸/激光后电离飞行时间质谱仪。该质谱仪可同时且原位地获得高空间分辨率的微区样品表面三维形貌图以及质谱成像图。与传统的大气压近场剥蚀系统只能获得低微米分辨率不同，该仪器的近场剥蚀及电离过程都在高真空中进行，避免了大气压下的传输损失，同时激光后电离源的引入大大提高电离效率及仪器的灵敏度，降低了绝对检出限，因此可以获得亚微米甚至纳米空间分辨率的质谱成像。作为仪器离子源的一部分，AFM 系统的引入使该仪器同时具备了质谱成像及样品表面三维形貌成像的功能，可进行真实的XYZ 三维重构后的化学成像图，拓展了质谱技术在微纳尺度原位表征的能力。

　　激光共振电离质谱是激光共振电离技术与质谱技术相结合所形成的一门新型质谱分析技术，能有效避免热表面电离质谱、电感耦合等离子体质谱等商用质谱仪固有的同量异位素干扰问题，能实现强基体干扰下的超痕量核素的同位素分析，在地质、环境、天体物理等领域具有较好应用前景。李志明介绍了他们课题组在激光共振电离质谱关键技术研究和设备研制方面的工作，成功研制了基于磁电双聚焦质量分析器和飞行时间质量分析器的激光共振电离质谱仪。仪器的质量分辨率达到500 以上，丰度灵敏度达到10

　　。通过在核科学和国家安全敏感领域开展应用技术研究，建立了铀、钚、钐、钕、锡等5 种核素的样品前处理、原子化源制样技术以及激光共振电离质谱的分析测试技术和方法，对低丰度U-236测定丰度灵敏度好于10-10，探测灵敏度达亚飞克量级;对于大量铀下Pu-238 的同位素选择性达到107，仪器对Pu 绝对探测限好于105 原子。研发的激光共振电离质谱仪不仅用于核测试、核保障、核安全及核取证等领域中复杂基质中低丰度同位素测试，以解决国家安全和敏感领域的长寿命核素分析难题;还可拓展用于新能源堆中关键核参数测定，以及用于长寿命核素示踪研究的环境、生物、生命等众多科学领域以及国民经济众多场合。

　　质谱成像广泛应用于材料，生物，药学等领域的研究。目前广泛使用的质谱成像方法为SIMS(二次离子质谱)、MALDI(基质辅助激光解吸电离质谱)和DESI(解吸电喷雾电离质谱)。SIMS 的空间分辨率可达亚微米，但仅能获得小质量的样品碎片成像信息(m/z500);MALDI 可以得到大质量(高达105 Da)母体离子，但由于基质效应，该方法的空间分辨率仅能达到10 微米级别，难于实现微小尺寸样品(如单细胞)质谱成像。DESI 是一个软电离方法，能探测质量大于100 的分子，但是其空间分辨率很低，接近150 微米。波长为120-150 nm(单光子能量10.3–8.3 eV)的VUV 光源能电离气相中的大部分生物化学分子且容易被样品吸收、作用深度浅。为了获取较高的空间分辨率以及较大质量的样品分子信息，莫宇翔团队最近研制的一台真空紫外光脱附/电离质谱成像(VUVDI-MSI)装置。他向与会者介绍了这方面工作。将三束准直基频光通过恒温的汞蒸气池，利用四波混频产生波长为125.4 nm 的高强度VUV 激光(约为100 微焦耳/脉冲)。通过设计分光和聚焦光路，将VUV 光聚焦在石英片上， 溅射孔的直径约为4 微米，面积约为8 平方微米。利用该仪器,测试了很多样品的质谱，如:染料分子Nile red(m/z 318)和肽段FGB(m/z 1570)。通过这些测试发现：灵敏度比SIMS 方法高， 碎片率比SIMS 方法少。通过对果蝇大脑切片进行质谱成像，发现VUVDI-MSI 能获得清晰的样品轮廓信息和果蝇复眼结构。质谱信号集中在质量数100-600， 而SIMS 质谱信号集中在质量数100 以内。莫宇翔表示，他们团队将进一步提高VUVDI MSI 装置的空间分辨率和质量分辨率。

　　丁传凡向与会者介绍了提高四极质谱仪分辨率的方法研究。在主射频(RF)电源顶部使用两个交流电源，可以通过在第一稳定区域尖端附近的X边界处创建一条窄且长的稳定带，从而对第一质量图进行适当的修改。这些新开发的x波段稳定区类似于高稳定区，具有高质量分辨率和快速质量分离，能克服四极杆正常运行的局限性，保持使用第一稳定区的优势。新的工作模式下质量分辨率为10000，离子停留时间仅为100个射频周期。此外，离子传输效率不仅受x波段使用的影响，而且高于正常工作模式。该模式的特点是一维质量过滤(X方向)，特别是对用圆棒构建的四极质量滤波器来说，对非线性场失真不敏感。通过对轨道不稳定性指数增量的模拟和理论计算，达到更快的质量分离。由于x波段位于第一稳定区域的尖端附近，该模式保留了传统技术克服边缘场效应和提高离子传输效率的优点。模拟结果表明，该方法不需要任何机械结构的修改，只需要稍微复杂的电气应用方法。

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