二手質(zhì)譜儀是一種高精度的分析儀器,廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)及材料科學(xué)等領(lǐng)域,用于測定物質(zhì)的分子量、結(jié)構(gòu)信息及元素組成。其核心原理基于離子化后的樣品分子在電場或磁場中的運(yùn)動(dòng)行為差異,通過質(zhì)量分析器分離并檢測不同質(zhì)荷比(m/z)的離子,從而獲得樣品的質(zhì)譜圖。
工作原理:
樣品首先被離子化(如電子轟擊、電噴霧或激光解吸),轉(zhuǎn)化為帶電離子。隨后,離子進(jìn)入質(zhì)量分析器(如四極桿、飛行時(shí)間管或離子阱),在電場或磁場作用下按質(zhì)荷比分離。最后,檢測器記錄離子的信號強(qiáng)度,形成質(zhì)譜圖,橫軸為質(zhì)荷比,縱軸為相對豐度。通過解析質(zhì)譜峰,可推斷分子式、結(jié)構(gòu)片段及同位素分布。
一、科研領(lǐng)域:基礎(chǔ)研究與物質(zhì)探索
生命科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)研究
應(yīng)用場景:蛋白質(zhì)組學(xué)(分析細(xì)胞內(nèi)全部蛋白質(zhì)的表達(dá)、修飾)、代謝組學(xué)(檢測生物體內(nèi)小分子代謝物變化)、核酸分析(DNA/RNA的測序、甲基化修飾檢測)。
典型應(yīng)用:通過液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)分析腫瘤細(xì)胞的差異蛋白,尋找癌癥早期診斷標(biāo)志物;利用基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜(MALDI-MS)研究蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。
化學(xué)與材料科學(xué)研究
應(yīng)用場景:有機(jī)合成反應(yīng)監(jiān)測(確認(rèn)中間體與產(chǎn)物結(jié)構(gòu))、材料成分分析(如聚合物的分子量分布、納米材料的表面修飾基團(tuán))、催化劑活性研究(檢測催化反應(yīng)的中間產(chǎn)物)。
典型應(yīng)用:通過氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)跟蹤有機(jī)合成中反應(yīng)物的消耗與產(chǎn)物生成;用飛行時(shí)間質(zhì)譜(TOF-MS)分析高分子材料的分子量分布,優(yōu)化材料性能。
二、工業(yè)領(lǐng)域:生產(chǎn)質(zhì)控與產(chǎn)品安全
食品與農(nóng)產(chǎn)品安全檢測
應(yīng)用場景:農(nóng)藥/獸藥殘留檢測(如蔬菜中的有機(jī)磷農(nóng)藥、肉類中的抗生素)、食品添加劑分析(如甜味劑、防腐劑的含量控制)、污染物檢測(如重金屬離子、真菌毒素)。
典型應(yīng)用:用LC-MS/MS檢測奶粉中的三聚氰胺(檢出限達(dá)ppb級);通過GC-MS篩查果蔬中的多類農(nóng)藥殘留,確保符合國家標(biāo)準(zhǔn)(如GB 2763)。
醫(yī)藥與化工生產(chǎn)質(zhì)控
應(yīng)用場景:藥物研發(fā)(藥物分子結(jié)構(gòu)確認(rèn)、代謝途徑分析)、藥品質(zhì)量控制(原料藥純度檢測、制劑中雜質(zhì)限l控制)、化工產(chǎn)品檢測(如涂料中的VOCs、塑料中的增塑劑)。
典型應(yīng)用:在藥物生產(chǎn)中,用質(zhì)譜儀檢測原料藥中的微量雜質(zhì)(如降解產(chǎn)物),確保藥品純度符合藥典標(biāo)準(zhǔn);通過GC-MS分析化工廢氣中的有害成分,優(yōu)化生產(chǎn)工藝。
三、醫(yī)療領(lǐng)域:臨床診斷與精準(zhǔn)醫(yī)療
臨床檢測與疾病診斷
應(yīng)用場景:體液檢測(血液、尿液中的生物標(biāo)志物分析)、藥物濃度監(jiān)測(如抗癲癇藥物、化療藥物的血藥濃度控制)、微生物鑒定(快速識(shí)別致病菌)。
典型應(yīng)用:通過LC-MS檢測血液中的糖化血紅蛋白(HbA1c),診斷糖尿病;利用基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜(MALDI-TOF MS)快速鑒定臨床樣本中的細(xì)菌(如肺炎鏈球菌),縮短診斷時(shí)間。
新生兒篩查
應(yīng)用場景:檢測新生兒血液中的遺傳代謝病標(biāo)志物(如苯b酮尿癥、先天性甲狀腺功能減退癥)。
典型應(yīng)用:通過串聯(lián)質(zhì)譜(MS/MS)對新生兒足跟血進(jìn)行篩查,一次可檢測40余種遺傳代謝病,實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)。
四、環(huán)境與公共衛(wèi)生領(lǐng)域:污染監(jiān)測與安全防控
環(huán)境污染物檢測
應(yīng)用場景:大氣污染監(jiān)測(如PM2.5中的多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機(jī)物VOCs)、水體污染檢測(如重金屬離子、持久性有機(jī)污染物POPs)、土壤污染分析(如農(nóng)藥殘留、石油烴類)。
典型應(yīng)用:用GC-MS/MS檢測空氣中的甲醛、苯系物,評估室內(nèi)空氣質(zhì)量;通過電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)檢測飲用水中的鉛、汞等重金屬,符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。
