特征
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您知道MALDI-TOFMS还可以对小分子进行可视化吗？
MALDI-TOFMS 甚至可以使微小分子“可见”。
由于其发明背景，基质辅助激光解吸/电离 (MALDI) 方法长期以来被认为在分析蛋白质和合成聚合物等高分子量化合物方面具有优势。然而，实际上，它是一种用途广泛的电离方法，能够电离分子量从 100 或更低到超过 100,000 的高分子量分子。使用 SpiralTOF 获得的质谱在低质量范围内具有较低的化学噪声，从而能够对低分子量化合物进行高灵敏度和高精度的质量测量。在典型的 MALDI-Reflectron TOFMS 中，一些由基质簇离子源后分解 (PSD) 产生的离子会到达检测器，从而在低质量范围内成为化学噪声。 SpiralTOF 离子光学系统由扇形电场组成，PSD 产生的低动能离子无法通过，因此在所得质谱的低质量范围内几乎没有化学噪声。
志愿者服用含有20 mg dl-甲基麻黄碱盐酸盐的感冒药6小时后采集尿液样本。这些样本经固相萃取柱进行简单的脱盐处理后进行测定。SpiralTOF质谱仪具有高分辨率和低化学噪声，能够清晰地检测到甲基麻黄碱的质子化分子[M+H] +，质量测量误差为0.0003 u (1.7 ppm)。
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分辨率、精度和灵敏度——全部集成在一个设备中。
特点1：超高质量分辨率和超高质量精度
基于大阪大学理学研究生院开发的MULTUM II离子光学系统，JEOL独特的SpiralTOF离子光学系统在紧凑的壳体内实现了17米的飞行距离和高离子透射率。
它保证了MALDI-TOFMS的极高规格，质量分辨率为75,000，质量精度为1 ppm（内标法）。
ACTH 片段 18-39 R > 80,000
特点二：任何人都可以轻松获取高质量数据
更长的飞行距离不仅能够在接近理想条件下获得指定数值，而且能够在实际使用条件下实现更高的质量分辨率和精度。随着飞行距离的增加，诸如靶板上基质晶体的状态以及质谱成像样品表面状态等因素对质量分辨率和精度的影响会降低。
即使使用相同的样品，基质晶体表面不规则性的差异也会导致飞行时间的差异。
特点3：即使远距离飞行也具有高灵敏度
由于具有相同质量的离子群（离子包）在螺旋轨道的每一层都会汇聚，因此可以同时实现高离子传输率和高质量分辨率及精度。
NewSpiralTOF™ 的飞行距离为 17 米，并且由于它在每一层都汇聚，离子包不会在检测面上扩散。
特点 4：化学噪声低，可分析低质量化合物。
SpiralTOF离子光学系统由扇形电场构成。由于该扇形电场起到能量过滤器的作用，只允许特定动能范围的离子通过，因此源后分解产生的碎片离子无法通过。所以，低质量化学噪声几乎不存在。
新型螺旋飞行时间质谱™高速质谱成像×高分辨率
MALDI 质谱成像 (MALDI-MSI) 是一种通过将样品（例如生物组织切片）均匀涂覆基质，然后将其引入 MALDI-TOFMS，用激光扫描样品表面，并对每个点的成分进行质谱分析，来可视化特定分子的“位置”和“数量”的技术。
高分辨率决定了图像的准确性。
SpiralTOF 的 17 米长飞行距离使其即使在对表面条件不均匀的生物样品切片进行成像时也能实现高分辨率。即使在小鼠半脑（约 5 x 7 毫米）的平均质谱图中，也能达到约 40,000 的质量分辨率，从而能够分离磷脂酰胆碱 (PC)、磷脂酰乙醇胺 (PE) 和半乳糖神经酰胺 (GalCer) 等脂质同量异位素，并获得每种脂质的精确定位信息。
m/z 值的差异表明小峰的分离以及使用 FINE-AI 滤波器处理的质量图像。
PE：磷脂酰乙醇胺，PC：磷脂酰胆碱，GalCer：半乳糖基神经酰胺。
本分析是与大阪大学理学研究生院基础科学研究中心先进质谱研究组合作研究的成果。
组织切片由大阪大学工学研究生院环境能源工程系粟津实验室提供。
基于人工智能（机器学习）的图像质量改进
作为电子显微镜领域的先驱，JEOL始终致力于研发新型图像处理技术。我们优化了专为扫描电子显微镜（SEM）开发的基于人工智能（机器学习）的图像增强技术LIVE-AI（实时图像视觉增强器-AI），并将其应用于大规模图像数据处理，最终实现了FINE-AI滤波器的显著提升。
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从复杂分布中自动提取特征成分。
SpiralTOF的高分辨率质谱技术使我们能够从小鼠脑组织切片中检测到100多种脂质，但逐一分析每种脂质的分布并不实际。我们需要采用统计方法来识别同时增加或减少的成分，并将这些信息汇总起来。
顶点成分分析 (VCA) 是一种基于以下假设的数据分析方法：质谱成像数据中的所有质谱图都可以用少量“顶点成分”的混合来解释。与其他统计分析方法（例如主成分分析）相比，VCA 的优势在于能够在短时间内提供易于解释的数据，但其缺点是容易受到数据噪声的影响。通过在进行 VCA 分析之前使用 FINEAI 滤波器降低噪声，我们成功识别出三个顶点成分（相位 1-3），这些成分表征了小鼠脑组织中的脂质。
从左到右分别是第 1-4 阶段的图像，最右边是第 1-4 阶段叠加在一起的图像。
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JMS-S3000 NewSpiralTOF™ 质谱成像系统（可选）
在质谱成像测量中，激光照射位置在样品表面进行扫描，从而依次获取质谱图。
通过分析这些数据，可以可视化样品表面特定化合物的定位信息。
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TOF/TOF选项
通过在首台质谱仪中采用 SpiralTOF 离子光学系统，实现了高前体离子选择性，从而能够精确选择前体离子的单同位素峰。高能碰撞诱导解离 (HE-CID) 技术能够获取富含结构信息的产物离子质谱。JEOL 专有的偏置抛物面反射器技术可同时获取从m/z 5 到前体离子的所有产物离子信息，从而提供高度可靠的结构信息。
利血平是一种曾用于治疗高血压的药物，但其光稳定性差，即使将溶液置于室温光照下也会发生光降解。降解产物的分子量比利血平低2 Da，其精确质量表明利血平分子失去了两个氢原子。由于SpiralTOF TOF-TOF质谱仪具有很高的前体离子选择性，我们能够获得利血平及其光降解产物混合物的产物离子质谱图，并分析它们的结构。
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线性飞行时间选项
在线性飞行时间质谱（Linear TOF）模式下，离子从离子源沿直线飞行并被检测。如果离子在飞行过程中发生源后分解（PSD），则生成的离子和中性粒子仍以与分解前相同的速度飞行并被检测。因此，在线性模式下，PSD 离子的信号与分解前的离子信号相同。因此，线性模式质谱能够以高灵敏度测量易发生 PSD 的高质量样品。通过螺旋模式和线性模式的互补使用，可以进一步扩展可测量的样品范围。
可以很容易地测定分子量超过 100 kDa 的聚合物的分子量分布，以及分子量约为 150 kDa 的糖蛋白免疫球蛋白 G (IgG) 的分子量。
聚苯乙烯在 40 K、100 K 和 200 K 下的质谱图
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免疫球蛋白G（IgG）的质谱图
IgG 的三维结构（PDB ID：1IGY）基于 LJ Harris 等人，《分子生物学杂志》，275：861-872 (1998)，使用 Mol* Viewer 绘制；D. Sehnal 等人，《核酸研究》 49：W431-W437 (2021)，可在 RCSB PDB (RCSB.org) 上获取；HM Berman 等人，《核酸研究》 28：235-242 (2000)。
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NewSpiralTOF™ 生命科学应用
利用高精度肽质量指纹图谱进行蛋白质鉴定（MSTips No. 166）
肽质量指纹图谱是蛋白质鉴定的最基本方法。SpiralTOF 具有高分辨率、高精度和高灵敏度，能够以更少的假阳性结果实现可靠的蛋白质鉴定。
BSA胰蛋白酶消化标准品的质谱图（相当于500 amol）
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使用 SpiralTOF（MSTips No. 297）进行高分辨率蛋白质测量
SpiralTOF 的高分辨率和灵敏度使我们能够以高分辨率测量泛素的质子化分子 [M+H] + 。
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利用源内降解（ISD）法进行蛋白质序列确认（MSTips No. 229）
源内降解 (ISD) 是一种快速确认转基因蛋白测序结果的有效方法。当与 MASCOT 服务器（包括自上而下选项）结合使用时，可以确认马肌红蛋白的测序结果。
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蛋黄来源磷脂的结构分析（MSTips No. 185）
NewSpiralTOF™ + TOF-TOF 选项的高前体离子选择性和高能碰撞诱导解离 (HE-CID) 使我们能够分析从蛋黄中提取的磷脂混合物成分的结构。
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标记的N-连接聚糖的结构分析（MSTips No. 519）
在利用高效液相色谱法（HPLC）分离和分析聚糖时，还原端需用荧光试剂标记。许多荧光试剂能够提高HPLC的电离效率，例如MALDI和ESI。使用NewSpiralTOF™（包括TOF-TOF选项）对还原端标记有2-AB（2-氨基苯甲酰胺）的聚糖进行测定，并分析其结构。
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通过精确质量测量确认合成寡核苷酸（MSTips No. 364）
SpiralTOF 的高分辨率和高质量精度使我们能够确认合成寡核苷酸的元素组成。
合成单链DNA 5'-CGCTAAGTACGCAATGGGCC-3'
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这里收集了一些生命科学领域的应用案例。
NewSpiralTOF™ 化学和材料应用
分子量超过 100,000 的聚合物的端基分析（MSTips No. 527）
NewSpiralTOF™ 具有宽广的质量范围（在 SpiralTOF 模式下m/z 4-120,000）和高分辨率及质量精度，能够对分子量超过 100,000 的聚碳酸酯进行末端基团分析。
合成单链DNA 5'-CGCTAAGTACGCAATGGGCC-3'
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点击此处查看与聚合物材料相关的应用案例集。
JMS-S3000 NewSpiralTOF™ 聚合物分析系统
JMS-S3000 NewSpiralTOF™ 的高分辨率、高精度和宽动态范围与 msRepeatFinder 聚合物分析软件相结合，打造了终极聚合物分析系统。
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msRepeatFinder 聚合物分析软件（可选）
通过利用肯德里克质量缺陷（KMD）图和肯德里克质量剩余（KMR）图分析复杂光谱，我们可以估算存在的聚合物种类和端基，从而揭示聚合物的真实性质。此外，由于可以分析两个样品之间的差异，因此该方法在验证样品降解、批次间差异以及合成工艺差异方面非常有效。
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分子量超过 9,000 的共价超分子的精确质量测量（MSTips No. 369）
SpiralTOF 的高分辨率使我们能够测量分子量超过 9,000 的共价超分子的质量，误差小于 0.1 ppm，从而在《美国化学会志》(JACS)* 上发表了一篇论文。
（样品由东京工业大学岩泽真司教授提供）
* Ono, K. 等. 二硼酸自组装纳米级硼氧烷笼.美国化学会志, 137 (22), 7015-7018 doi:10.1021/jacs.5b02716 (2015)
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这里收集了一些与有机化学相关的应用程序。
高电阻离子源确保稳定运行。
在MALDI离子源中，激光脉冲照射到靶板上含有样品分子的基质微晶上，使基质解吸并使样品分子电离。大部分解吸的基质以中性粒子的形式散射，部分则粘附在靶板对面的离子提取电极上。当基质等离子与这些粘附的“污染物”碰撞时，污染物会带上静电。许多MALDI-TOFMS离子提取电极是圆形孔透镜（带有直径数毫米圆形孔的金属板）。这些孔边缘的污染不均匀和带电不均会使穿过孔的样品离子的轨迹发生偏转，从而降低灵敏度和质量分辨率，因此需要频繁清洗电极。NewSpiralTOF™的离子提取电极采用高孔径比（孔径比>82%）和高分辨率栅格。由于其高孔径比，附着的污垢总量很少；此外，由于高分辨率栅格的离子光学特性，即使污垢附着并带电，穿过栅格的离子轨迹也几乎不会发生偏转。NewSpiralTOF™无需维护即可长期保持高灵敏度和高分辨率。
典型 MALDI-TOFMS 离子源与 NewSpiralTOF™ 离子源的比较
使用 JMS-S3000 发表的论文集
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JMS-S3000 NewSpiralTOF™ MALDI-TOFMS
JMS-S3000 NewSpiralTOF™ MALDI-TOFMS
应用
相关应用说明
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