基于LC-MS/MS测定人体类固醇激素的研究进展

类固醇激素是一类具有环戊烷多氢菲结构的化合物,由细胞色素P450酶催化形成,在调节机体代谢、促进性器官发育等方面起着重要作用。临床上将类固醇激素水平作为肾上腺疾病、精神类疾病等的诊断指标。液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)联用技术因具有高灵敏度、高通量和高专属性的特点,已成为类固醇临床测定的首选方法。本文综述了LC-MS/MS在内源性类固醇激素测定中的应用,特别是在样品前处理、色谱条件和质谱条件优化等方面的研究进展,为临床上类固醇激素的诊断检测提供参考。

自主研制四极杆-线形离子阱质谱仪测定血清中甲氨蝶呤

本研究基于自主研制的QLIT-6610MD液相色谱-四极杆-线形离子阱-质谱联用仪,建立了准确测量血清中甲氨蝶呤的同位素稀释质谱法。采用甲醇沉淀血清样品的蛋白后测定上清液。通过基质匹配标准曲线定量,在10~5000μg/L浓度范围内,甲氨蝶呤的线性系数R^(2)>0.9990,定量限为10μg/L,质控品精密度优于6.94%,血清样本添加回收率为86.39%~97.84%,变异系数(CV)≤8.04%。应用QLIT-6610MD与AB QTRAP 6500+液相色谱-质谱联用仪同时测定70例临床血清样本,并采用Pearson系数与BLand-ALtman法进行比较。结果表明,2台仪器所测结果一致,QLIT-6610MD可达到三重四极杆质谱仪定量测定血清中甲氨蝶呤的水平,能够满足临床诊断需求,为临床质谱分析提供了一种新的国产仪器选择。此外,本研究还初步探讨了多级碎裂技术(MSn)测定血清中甲氨蝶呤的可能性,为后续研究奠定基础。

EI源电离室离子提取性能的数值模拟与优化

目的:电子轰击电离源(electron impact ion source,EI)是气相色谱-质谱仪的核心部件之一,优化EI源的离子提取性能是提高仪器灵敏度的一个重要方法。方法:基于带电粒子在电场和磁场中的运动理论,利用离子光学仿真软件SIMION8.2对EI源电离室内的电子能量分布和离子提取性能进行数值模拟。目的是确定最佳的电参数,以提供更好的电子电离和更高的离子提取效率。结果:仿真结果显示,电子孔网格的引入可以优化电子轨迹和离子提取效率。此外,较低的提取透镜电压V_(E)和大于且接近V_(E)的推斥极电压V R有助于实现更窄的电子能量的分布。当V_(E)和电离室电压V_(C)之间的电势差较小时,可以实现较高的离子提取效率,这一结论与Ahn等的研究一致。通过引入0.03 T的性能系数PF_(T)(performance factor,PF)作为参考点,当磁场强度增加到0.06 T时,性能系数提高了约1.67倍。结论:本研究的结果进一步巩固了现有的理论,并为理解和优化EI源提供了新的视角。

气相色谱矩形离子阱质谱联用仪的设计与性能

气相色谱离子阱质谱联用仪(GC-ITMS)广泛地应用于药物分析、环境分析、农药检测和食品分析、有机化学品分析、毒品分析以及医学和生物分析等领域。离子阱质谱作为色谱的检测器,决定了色质联用仪的分析性能,包括检出限、分辨率。离子阱质量分析器从传统的双曲型3D离子阱发展到2D线性离子阱,质量歧视效应得到了极大的改善,灵敏度得到了提高。矩形离子阱作为线性离子阱,结构简单,加工和装配容易,因此应用到GCMS系统中将具有非常大的优势。介绍了矩形离子阱质谱仪的设计方案、仪器整机的性能测试、质量分辨和质量歧视效应分析,与Agilent6890组成GCMS联用仪,对实际样品进行了分析。

小型四极杆质量分析器的设计与性能测试

设计了一款直径6mm、长度115mm的圆柱形小型四极杆质量分析器,基于此搭建了小型四极杆质谱仪,并与气相色谱仪联用。对此仪器的质量数范围、灵敏度、定量分析重复性及定性分析能力等指标的测试表明,在保证单位质量分辨的条件下,此小型四极杆质量分析器最大质量数超过500Th。此小型四极杆质谱仪对八氟氖(1ng)定量重复性相对标准偏差(RSD)优于3%,甲基苯丙胺质量在0.1~0.001μg范围内与质谱信号强度之间的关系为y=3.19662×10^7x^1.24606(R^2=0.998),纳克量级的16种常见毒品均能准确定性。更宽质量数范围的四极杆质量分析器与离子泵的组合,有望增强小型四极杆质谱仪在现场应急、毒品打击、军事反恐和航空航天等领域的应用。

一种在线监测快速过程质谱仪的设计与测试

工业生产过程中,如何实现准确、连续、可靠地检测目标组分是产物及排放物在线监测的重点。本工作研制了一种在线监测快速过程质谱仪,采用高增益的复合跨导线性放大技术代替传统的过程质谱仪所采用的对数放大技术,该技术可实现质谱仪在高增益条件下仍然具有超高速的特点,结合16位高速AD转换器,可以实现更快的扫描速度和更高的数据输出频率,能够更准确地捕捉快速反应(如热解)过程的气体生成物随时间的变化信息,进而实现反应特性的精准分析和量化,为反应动力学研究提供无失真的在线分析数据。本实验对该仪器的质量分辨率、灵敏度、质量轴稳定性、长时稳定性等关键技术指标进行了测试,同时结合煤热解反应过程监控需求进行了实际应用测试。结果表明,该仪器各项指标已基本达到市场主流过程质谱仪器的水平。

一种光电离离子阱质谱仪技术研究

介绍了自行研制的紫外光电离离子阱质谱仪的原理和性能。真空紫外灯产生能量为10.6 eV,光子照射到离子阱内部,挥发到离子阱内的样品气体被光子电离,随即被离子阱捕获。离子阱既作为电离室,同时又作为质量分析器,并且不断将样品离子富集,从而大大提高了质谱仪的检测灵敏度。样品气体分子在光子的照射作用下只产生单电荷母离子,不产生碎片离子,以该电离方式获得的质谱图非常简单,因此气体样品不需分离即可进行检测。紫外光电离和离子阱质谱仪的结合将特别适合挥发性有机污染物和有毒气体的现场快速检测,具有广泛的市场前景。

基于叠型场线性离子阱的便携式质谱仪研制与应用

介绍了自行研制的基于叠型场线性离子阱的便携式质谱仪结构,以及初步的应用测试。该质谱仪的质量分析器采用叠型场线性离子阱,离子源采用辉光放电电子轰击电离源和介质阻挡放电离子源。仪器重10 kg,功耗低于100 W,体积33 cm×20 cm×20 cm,可以对气体、固体和液体进行检测。挥发性有机气体通过膜进样接口实现大气压直接进样,采用内置的辉光放电电子轰击电离源对其电离。介质阻挡放电离子源作为大气压离子源,通过非连续大气压接口实现质谱的大体积进样,及对枪击残留物DDU和去痛片等的快速检测。

基于API的串行口通信软件设计

在研究近程的异步串行通信软件以及通信协议的基础上,给出了基于API(ApplicationProgrammingInterface)的串行口通信软件设计。该软件在VisualC++6.0环境下,利用API函数,配合多线程的程序设计实现了串口通信,完成了数据的实时采集与动态图形显示。该软件已成功地应用于毛细管电泳固体电化学发光检测仪,实现了主机与测量系统之间的实时操作。实验结果表明,该设计能够实现Windows环境下的控制,与其他方法比较,该设计能更灵活和直接地完成对串口的控制操作。

电化学伏安分析中放大器的低噪声设计

测量电化学伏安分析中微弱电流的电路系统,因被测电流是mA到nA级的微弱信号,所以低噪声是设计的关键。叙述了该系统的关键电路。通过分析放大器的输入特性参数所带来的误差影响,以及放大器的噪声估算等问题,提出了正确选择放大器芯片的思想。结果表明这是能够提高测量精度的一种有效方法。

静电场轨道阱质谱的进展

静电场轨道阱是近年来新兴的一种质谱质量分析器,它利用离子在特定静电场中运动频率的不同对阱内离子进行质量分析,由于其具有较高的分辨率和质量准确度,被广泛应用于化学、生物学、医学等领域。本工作对静电场轨道阱质谱的形成过程和基本原理进行了详细介绍;对轨道阱质谱在蛋白质组学、代谢组学等方面的应用做了简要综述;对轨道阱质谱与常压电离技术联用的最新进展进行了评述,并指出电喷雾萃取电离、低温等离子体探针等常压质谱技术与轨道阱质谱的联用将在蛋白质分析、化学合成、化学反应机理研究等诸多领域发挥重要作用,旨在推动我国相关质谱仪器的国产化进程。

大气压接口-单四极杆质谱仪的研制

本工作研制一种具有大气压接口的单四极杆质谱仪。该仪器具有三级真空系统,与大气相邻的第一级真空接口基于加热的不锈钢毛细管设计;在第二级真空腔中采用射频高压驱动的方式远距离传输离子;第三级腔体放置四极杆和电子倍增器分离和探测离子,使用自制的控制系统控制仪器。基于此仪器,实现了大气压下电喷雾离子源、介质阻挡放电离子源离子化样品的检测,通过第一级腔体中的源内碰撞诱导解离获得了样品的二级子离子,增强了单四极杆质谱仪的定性能力。该仪器结构简单、成本低,可用于液相色谱-质谱联用分析和原位分析。

基于人工神经网络的生物组织质谱成像分类与识别方法

生物组织质谱成像技术不仅能够展示组织的生物分子信息,而且能直观地显示分子空间分布,是当今生物质谱的研究热点。如何对生物组织质谱成像的数据进行基于生物分子的有效分类与识别是该领域关注的重要问题,特别对于病变组织与其邻近非病变组织的区分与识别和生物组织功能区域的划分与鉴定具有重要的意义。本研究开发出一种新的分类与识别方法。其流程是,首先进行质谱成像数据预处理,应用无监督的自组织特征映射网络区分组织样品区与非组织区域,提取组织区域的质谱数据,应用有监督的学习向量量化网络对已知类别数据进行学习训练,建立模型;应用模型对未知样品进行识别。应用本方法对6个膀胱癌患者的膀胱癌变组织与邻近非癌变组织的质谱成像数据进行分类与识别,结果显示,癌变组织判错率低于23.38%,而非癌变组织判错率低于9.08%,表现出较高的准确度;对3片邻近的小鼠大脑切片质谱成像数据进行白质与灰质区域划分,将中间的1片用于训练,两边的2片用于验证,结果显示,自组织特征映射网络的分类结果与学习向量量化网络的预测结果不一致率低于4%。本方法基于生物分子的质谱成像组织区域分类与识别,具有较高准确度和操作简便等优点,在临床医学研究领域有大规模的应用潜能。

四极杆质谱质量分辨自动调节技术研究

质谱仪器的质量分辨是指仪器区分两个质量相近离子的能力,是仪器的一项重要指标。为了保持四极杆质谱仪质量分辨的稳定性和可靠性,降低仪器维护成本,实现仪器的自动化及智能化,本实验室研究了一套适用于四极杆质谱仪质量分辨的自动调节算法。该算法实现了对质谱谱峰半峰宽(full width at half maximum, FWHM)的检测,并通过与设定的FWHM目标值进行对比的方式对仪器进行调整,最终使FWHM达到目标值,达到自动调节质量分辨的目的。本研究在由中国计量科学研究院研发的四极杆质谱仪上开展相关工作,根据该仪器的电路设计,建立算法流程,将算法理论应用于具体仪器。使用四极杆质谱仪常用的标准物质全氟三丁胺(PFTBA)测试算法调节四极杆质谱仪的质量分辨,实验结果均达到预期。该算法对四极杆质谱仪具有普适性,降低了对操作人员调节仪器能力的要求,提高了仪器的稳定性。算法经多次测试,均可达到减小实验数据偏差,提高谱图质量分辨的目的。

十二导联心电图远程实时动态监测系统在诊断冠心病患者心律失常发生率及类型中的价值分析

目的:分析十二导联心电图远程实时动态监测系统在诊断冠心病患者心律失常发生率及类型中的价值。方法:选取在医院就诊的90例冠心病患者,分别进行传统心电图检查及十二导联心电图远程实时动态监测系统进行远程监护操作,对比二者在患者心律失常发生率及类型中的价值。结果:十二导联心电图远程实时动态监测系统进行远程监护后共检出不同类型的心律失常者71例(占78.89%),其中检出1种、2种和3种以上心律失常者分别有17例、34例和20例,其发生率分别占18.89%、37.78%和22.22%;1种、2种、3种心律失常的检出率均明显高于传统心电图检查,两者比较差异有统计学意义(x^2=8.06,x^2=12.05,x^2=9.32;P<0.05);在室性早搏、房性早搏、短阵性室性早搏、短阵性房性早搏及房室传导阻滞中,采用十二导联心电图远程实时动态监测系统的检出率均明显较传统心电图检查高,两种监测方法比较差异有统计学意义(x^2=6.04,x^2=9.15,x^2=7.14,x^2=8.19,x^2=8.47;P<0.05)。结论:十二导联心电图远程实时动态监测系统远程监护与传统心电图检查相比,在冠心病患者心律失常中的检出率更高,具有较高的临床诊断价值。

质谱动力学方法原理及应用

质谱动力学方法(Kinetic Method,简称KM法)是一种基于经质量选择的簇离子竞争解离反应速率的不同对热力学数据进行测定的方法,由于采用串联质谱技术,分析样品无需纯化,具有简便、快速、灵敏等优点。目前该方法已应用于气相酸碱度和质子亲合势的测定、电子亲和能的测定、电离能的测定、多电荷生物分子气相碱度的测定、金属离子与生物分子亲和力的测定、异裂离解能的测定、离子结构的检测及对手性化合物对映体过量的测定等。本工作在介绍质谱动力学方法原理的同时,列举了其应用实例,详细地对质谱动力学方法进行了综合述评。

基于非负分解方法的质谱成像数据特征提取

质谱成像技术能够在同一个实验里无需标记手段而获得样品表面的分子信息及其分布信息,是当前质谱分析的热点。其分析所得数据量大且复杂,使其特征难以提取。多元统计分析方法,特别是主成分分析法已应用于质谱成像数据的压缩和特征提取。然而由于主成分分析常产生负的数据结果,其意义难以解释且不易分解为单一的特征。本研究开发出一种基于非负分解的质谱成像数据提取方法,能够提取单一的分子特征及其在样品上的分布特征,并将多个单一的特征分布通过红、绿、蓝三色叠加显示,获得轮廓直观的综合特征分布。应用本方法对小鼠脑组织切片质谱成像数据进行分析,可直观分解出灰质区域、白质区域和背景区域,相对主成分分析方法更直观且易于解释。应用本方法对在同一个样品靶上的人膀胱癌变组织和其相邻非癌变组织切片质谱成像数据进行分析,癌变与非癌变组织间差异清晰直观。本研究设计的质谱成像软件可由http://www.msimaging.net获取。

虚拟桌面技术在教育环境下的应用研究

阐述了虚拟桌面技术的定义、特点及应用发展,分析了在教育环境下的应用优势,该技术能很好适应教学环境多样化需求,为机房管理员提供非常大的便利。但由于网络环境及配置等问题,虚拟桌面技术在使用过程中也会遇到一些问题,本文总结归纳了现阶段虚拟桌面技术应用过程中的一些问题,并针对这些问题给出了实际可行的解决方案,以期能使虚拟桌面技术更好为教育工作服务。

大气采样辉光放电质谱仪的设计与应用

针对某些弱极性类物质难以通过大气压离子源直接电离的问题,提出基于大气采样辉光放电电离方式实现弱极性物质在大气压下直接进样、电离和质谱分析的方法。通过在大气压接口-四极质谱仪的第一级真空中的离子透镜上施加交流高压产生放电,简化了辉光放电离子源的设计,能直接离子化大气压接口吸入的物质,离子在离子透镜的传输下进入四极杆质量分析器实现质谱分析。实验表明,本方法能电离电喷雾电离离子源和大气压化学电离离子源未能电离的弱极性物质——艾试剂,并且负离子工作模式比正离子工作模式的信号至少强40倍。

25-羟基维生素D检测方法研究进展

维生素D(vitamin D,VD)是人体内一种重要的调节因子,除参与人体内钙磷代谢,其在高血压、心血管疾病、肿瘤及糖尿病等疾病中也扮演着重要角色。25羟基维生素D(25-hydroxy vitamin D,25(OH)D)是VD在人体内的主要存在形式,性质稳定(半衰期2周),其水平能充分反映食物摄入和自身合成VD总量,在精准药物治疗与营养膳食理念方面具有重要意义,因此,需要高准确测定25(OH)D浓度水平。本文综述了25(OH)D的前处理方法和检测方法,主要包括放射免疫法、酶联免疫吸附法、化学发光免疫测定法、高效液相色谱法和液相色谱-串联质谱法,并展望了其发展趋势。