【原创】常见临床检验质谱仪的原理

作为医疗器械管理的临床检验质谱仪,比较常见的有基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪、电感耦合等离子体质谱仪液相色谱串联质谱检测系统三种,本文介绍了三种临床检验质谱仪的基本原理。

1.基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS

目前MALDI-TOF MS主要用于微生物(细菌、真菌和分枝杆菌)的鉴定、对生物样本中已知核苷酸检测及对DNA上的SNP检测。

对于MALDI-TOF MS,需要一种基质材料来辅助待测样品中的分子解吸离子化。在离子源部分,基质材料与待检样品形成共晶体,从激光中吸收能量使样本解吸,基质与待测样品之间发生电荷转移使得样品分子电离;在飞行时间分析器部分,离子在电场作用下加速飞过飞行管道,飞行时间与离子的质荷比成正比,质荷比小的离子比质荷比大的离子以更高的速度飞行,先到达检测器,从而实现不同质荷比离子的分离,形成质谱图。

1用于微生物鉴定

例如:

鲁械注准20212220508

融智生物科技(青岛)有限公司

飞行时间质谱仪

预期用途:用于对临床分离出的微生物(细菌、真菌)进行鉴定。

微生物蛋白质的表达是由遗传性状决定的,受外界环境影响较小,具有多样性、丰富性、易于提取和分离且不需要扩增的特点。利用MALDI-TOF MS来检测微生物,分析待测微生物的蛋白质组成成分获得特征性的模式峰,与数据库中的微生物指纹图谱进行比较,从而实现对微生物的鉴定。

2用于单核苷酸多态性(SNP)检测

例如:

苏械注准20202220850

江苏先声医疗器械有限公司

飞行时间质谱检测系统

预期用途:飞行时间质谱检测系统是对生命体DNA上的SNP进行检测的体外诊断设备,与配套的遗传性耳聋基因突变检测试剂和CYP2C19基因分型检测试剂配合使用。

SNP是指由单个核苷酸-ATCG的改变而引起的DNA序列的改变,造成包括人类在内的物种之间染色体基因组的多样性。

样本通过PCR扩增出含有SNP位点的一段DNA,用SAP酶去除掉PCR体系中剩余的dNTP和引物,然后加入一单碱基延伸引物,其3’末端碱基紧挨SNP位点,采用4ddNTP替代dNTP。这样,探针在SNP 位点处仅延伸一个碱基,连接上的ddNTPSNP位点的等位基因对应。用MALDI-TOF MS检测延伸产物与未延伸引物间的分子量差异,确定该点处碱基。

2.电感耦合等离子体质谱仪

例如:

鲁械注准20202220321

山东英盛生物技术有限公司

电感耦合等离子体质谱仪

预期用途:该产品基于电感耦合等离子体质谱技术,与配套的检测试剂共同使用,用于对人体血液、尿液、毛发样品中的无机元素进行定性或定量检测。

电感耦合等离子体质谱技术是将电感耦合等离子体的高温电离特性与四极杆质谱仪的灵敏快速扫描的特点相结合,形成的一种新型元素和同位素分析技术。电感耦合等离子体质谱主要由等离子体发生器、雾化室、管、四极质谱仪和一个快速通道电子倍增管等部件组成被测元素通过一定形式进入高频等离子体中,在高温下电离成离子,产生的离子经过离子光学透镜聚焦后进四极杆质谱分析器按照质荷比分离按照质荷比可进行半定量分析,按照特定质荷比的离子数目进行定量分析。

采用电感耦合等离子体质谱仪检测血液或尿液中的微量元素含量,能够判断人体对于微量元素的需求,从而更加明确的摄入富含微量元素的食物。具有灵敏度高、检测限低、选择型好、线性范围宽、可测元素覆盖面广、可进行同位素分析等诸多优势。

3. 液相色谱串联质谱检测系统

例如:

津械注准20212220103

天津国科医工科技发展有限公司

高效液相色谱串联质谱检测系统

预期用途:该产品基于液相色谱-质谱联用技术,以液相色谱作为分离系统,质谱作为检测系统,与配套的检测试剂共同使用,在临床上用于对来源于人体血液样本中的无机或有机化合物进行定性或定量检测,包括诊断指示物(内源性物质:氨基酸、维生素、激素)和治疗监控化合物(外源性物质:治疗/毒性药物)。

液相色谱串联质谱检测系统,是以液相色谱作为分离系统,质谱为检测系统。样品在流动相和质谱部分分离,被质谱离子化后,经质谱的质量分析器将离子碎片按质荷比分开,经检测器得到质谱图。

                        

查看已获准注册的液相色谱串联质谱检测系统的结构组成,可以发现其多以三重四级杆质谱和高效液相色谱仪进行串联。三重四级杆质谱的分析器是串联起来的三组四极杆,第一级四极杆用于母离子的选择,第二级四极杆作为碰撞室使用,第三级四极杆用于由母离子裂解生成的子离子的检测。具有全扫描、母离子扫描、子离子扫描、中性碎片丢失扫描等功能,可以用于无机或有机化合物的检测,不但可以定性分析,更适合用于定量。

液相色谱串联质谱检测系统体现了色谱和质谱的优势互补,将色谱对复杂样品的高分离能力,与质谱的高选择性、高灵敏度及能够提供相对分子质量与结构信息的优点结合起来。

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