島津特色質譜技術丨MALDI-TOF在藥物分析有您意想不到的應用場景

2024-10-14

MALDI-TOF技術簡介

質譜技術從20世紀初發(fā)展到現在，先后有多位與此相關的科學家獲得諾貝爾獎。離我們最近的一次，是 2002 年島津制作所資深工程師田中耕一和美國科學家 Fenn，因為“開發(fā)了用于生物大分子質譜分析的軟解吸電離方法”共同獲得諾貝爾化學獎。

《中國藥典》0431質譜法收載了該項技術，提到該技術原理是將溶于適宜基質中的樣品涂布于金屬靶上，經高強度紫外或紅外脈沖激光照射后，實現待測成分的離子化?？捎糜诜肿淤|量在 100000 Da 以上的生物大分子分析，適宜與飛行時間質量分析器結合使用。在2023年修訂公示稿中增加“電子轟擊離子源、電噴霧離子源和基質輔助激光解吸離子源等是最常用的離子源”的表述。

當今被廣泛采用的 MALDI-TOF實際上是兩個核心技術的結合，即基質輔助激光解吸電離與飛行時間離子分離技術。MALDI-TOF有線性和反射兩種常見的工作模式。

線性模式

線性模式檢測范圍廣，理論上可檢測1 Da-500kDa分子量范圍的樣品，適合于高分子量樣品如蛋白、抗體、高聚物等。

反射模式飛行距離長，分辨率高于線性模式，可檢測單同位素峰，但通常適用于分子量小于5 kDa的樣品，如酶切后的肽段、小分子化合物、低分子聚合物等。

MALDI-TOF-MS具有速度快、靈敏度高、準確度高及分辨率高等特點。

島津MALDI-TOF產品線

MALDI全家福

MALDI-TOF 在動物類中藥摻偽鑒別、多糖寡糖分析、分子量測定、多肽合成監(jiān)控、蛋白質鑒定、聚合物分析、質譜成像、核酸分析、微生物快速鑒定、疫苗分析等藥物分析各個研究領域均有良好的應用。

基于MALDI-TOF MS肽指紋圖譜技術的中藥鹿血晶摻偽鑒別研究

6個物種的MALDI-TOF MS肽指紋圖譜

對梅花鹿、馬鹿、豬、牛、羊、驢等6個物種各10批次樣品進行制備，建立各物種的MALDI-TOF MS肽指紋圖譜，可以清楚看到特征肽在不同物種指紋圖譜中有清晰的體現。

以6條特征肽段為變量，利用6個物種樣品MALDI-TOF MS指紋圖譜數據進行主成分分析（PCA），鹿血晶的真品梅花鹿和馬鹿與摻偽樣品豬、牛、羊、驢之間有明顯的聚類趨勢，進一步對數據進行層次聚類分析（HCA），不同物種的血晶樣本被成功分為5類，進一步驗證了PCA結果的可靠性。

引自：王慎興,曹玲,黃青,等.基于MALDI-TOF MS肽指紋圖譜技術的中藥鹿血晶摻偽鑒別研究[J/OL].質譜學報:1-9[2024-07-08].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2979.th.20240703.1056.002.html.

MALDI-TOF Resonance 分析中藥材北沙參中多糖降解得到的寡糖

北沙參中提取到的寡糖質譜圖如圖可見，北沙參中提取的糖經降解后得到-系列的寡糖，且相鄰寡糖都相差一個六碳糖的殘基質量數,即 162,如圖中的m/z 1013.33.1175.38 和 1337.44，這說明北沙參多糖降解時，降解下來相同的糖單元。在各主峰旁都有個與其分子量相差 16 Da的次峰(m/z1013.33和 1029.30、m/z1175.38和 1191.36)，這正好是 Na 和 K的質量數差。這是因為糖并不像蛋白質那樣容易質子化，所以它極易與樣品或基體中的 Na⁺、K⁺形成加合物，在質譜圖中形成一對分子量相差 16 Da 的峰。糖的這一性質成為判定其分子量的重要依據。

臺式MALDI-8030用于司美格魯肽的快速合成質控

多肽藥物的合成方法包括通過動植物中提取、化學合成和基因重組三種，其中化學合成占比在90%以上。對合成的多肽藥物進行分子量及雜質的確認，是藥物質量控制的必要環(huán)節(jié)。島津應用臺式MALDI-TOF 質譜儀 MALDI-8030 對某種按照半重組制備法生產的在研司美格魯肽合成中間體及制劑進行分子量及雜質進行快速確認的例子，可作為多肽藥物合成快速質控的參考。

Performance 檢測多西他賽注射劑中的藥用輔料吐溫 80

樣品一級質譜圖(m/z 10-10000);插圖:局部放大圖(m/z500-2800)

吐溫80，又稱聚山架酯-80，是一種藥用輔料，經常用作注射液及口服液的增溶劑或乳化劑，以地蔥酚(Dithranol)為基質，應用AXIMA-Performance分析了藥用輔料吐溫80的分子量分布及單體信息。樣品的質譜檢測結果如圖所示，在 m/z 500-2800 Da 檢測到三個不同的聚合物正態(tài)分布的離子峰系列。分別與吐溫80的理論分子式、吐溫80失去一分子H₂O的理論分子式，吐溫 80 得到一分子 H₂O的理論分子式相符合,可作為聚合物樣品分析時的參考。

MALDI-8030 分析寡核苷酸序列

使用 MALDI-8030 對兩個寡核苷酸進行了負離子模式源內裂解(ISD)分析。MALDI-8030 從 MS 測量到ISD 模式，只需要簡單地增加激光能量，快速且容易。在質譜圖中幾平可以找到寡核苷酸序列產生的所有 w 離子。只有對應于從 3'端開始的第一個或第二個單元的 w離子由于與基質產生的信號重疊而不能被歸屬。在 S-Oligo 的分析中，除了兩個5'端單元外，幾乎檢測到了一系列完整的a離子。而在 LNA-Oligo 的分析中，檢測到的a離子完全來自內部序列，說明在這種情況下，這些a離子信息可以補充w離子所提供的序列信息。