质谱作为现今在生物研究中的普遍运用的技术，借助快速高效测定复杂生物大分子和小分子的优势，在生物研究中的重要性越来越凸显。这期我们讲一下质谱技术发展以及在生物学研究中的应用。

一、质谱的原理

质谱分析技术是通过测定并分析样品离子的质荷比来分析鉴定样品的一种方法。质谱仪大体分为三个部分：离子源，质量分析器，检测器。质量分析器是质谱仪的核心部件，它决定着质谱仪分析的灵敏度，分辨率，生成离子碎片的能力，和准确度等。样品在被分析前，首先要经过电离离子化，使样品分子带上一定的电荷。接下来，带电的离子首先经过一段加速电场的驱动，飞行进入分析电场或磁场。由于样品本身的质量和离子化的带电量不同，样品离子在分析电场中的运动轨迹也不同，也因此能通过分析离子的运动轨迹将不同的离子区分开，并且对样品的信息，纯度等特征进行定性和定量的测定。

二、质谱的发展历史

第一台质谱仪距今已经有90多年的历史了，由J. J. Thomson发明制成，主要用于化学实验中无机元素的测定。随着质谱技术的拓展，随着计算机技术的发展，也逐渐被应用于分析更复杂的生物分子，包括氨基酸，蛋白质，脂质，糖类等。虽然相比显微镜等仪器，质谱的发展历史，和被应用到生物研究的时间短了不少，但是作为一种精准分析鉴定生物分子的手段，质谱在生物研究的重要性是不可取代的。

三、常用质谱的类别

生物学研究的对象普遍是复杂大分子，包括了蛋白质，核酸，糖类，脂质，以及各类小分子。各类生物分子的性质也有着很大的差别。因而，应用于生物领域研究的质谱仪的种类也有不少，常见的用于生物研究的质谱仪有一下几种：

1、四级杆质谱仪

四级杆质谱仪的质量分析器是由四根棒状的电极组成，在两对电极中间施加交变频场，设定的频场只允许一定质量的离子通过四级杆到达检测器，进而对这一区间的离子进行快速分析。它的特点是仪器结构简单，扫描速度快，但是分辨率相对较低。

2、飞行时间质谱仪（TOF）

此类型的质谱仪测定的离子的质核比是通过分析离子在真空飞行管中的飞行时间所推算出的。经过不断改进，TOF质谱仪在分辨率和精准度上有很大的提升，准确度在经历后期校正程序后可达到PPM级，检测的离子质量范围可达到几十万。

3、离子阱质谱仪

离子阱质谱仪是一种串联质谱仪，离子阱是质谱仪的核心部分，既是碰撞室，又是质量分析器。在分析前先将离子聚集储存，因而离子阱质谱仪的优势就在于离子储存和选择。

4、离子回旋共振（ICR）质谱仪

离子回旋共振质谱仪是根据离子在磁场中进行回旋运动的特性而设计的。离子回旋共振质谱仪是这几类质谱仪中分辨率，准确率较高的仪器，其中Obitrap 便是高精准度质谱仪的典型代表。

四、质谱在生物研究的应用

1、生物代谢小分子的检测

质谱技术在检测小分子上有着长久的发展，小分子的测定和分析方法也很成熟。目前质谱技术能够准确的测定多种生物小分子，包括氨基酸、脂肪酸、有机酸及其衍生物、单糖类、前列腺素、甲状腺素、胆汁酸、胆固醇和类固醇、生物胺、脂类、碳水化合物、维生素、微量元素等。

2、生物大分子的检测

蛋白质，糖类，核酸，以及脂质是构成生物体的主要组成部分和生命活动的功能的行驶者。绝大多数生物研究说到底都是围绕着这几类生物大分子展开的。虽然较小分子而言，大分子的质谱分析更为复杂，随着质谱技术的快速发展，这些生物大分子的分析也变的准确和快速。

3、药物分析检测

药物的成分千差万别，例如抗体类药物某个关键位点的修饰就可能对药物的疗效造成很大的影响，因此传统技术的药物分析在分析生物药物方面十分困难。 得益于质谱技术的高效准确，质谱技术常用于分析生物肽和蛋白质类等药物(包括糖蛋白)的氨基酸序列分析。另外，质谱也可用于天然药物，药物代谢研究和中药成分分析等。

4、微生物的鉴定

微生物的物种繁多，由于不同种的微生物遗传序列的差异，导致细菌蛋白序列也不尽相同。质谱正是测定微生物的肽指纹图谱，再与数据库信息进行比对，从而鉴定微生物的身份。另外，质谱也可对某些微生物产生的特定糖类或酯类进行分析，进而鉴定目标微生物。

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

4.七大质量控制检测平台，满足您一站式服务需求；

5.服务3000+企业，10000+客户的选择；

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