[發明專利]對質譜法的改進

有效

• 申請號: 200980129598.1
• 申請日: 2009-05-18
• 公開（公告）號: CN102124540A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: 馬爾科姆·克倫奇;薩莉·阿特金森;基思·奧克斯
• 申請（專利權）人: 謝菲爾德哈萊姆大學
• 主分類號: H01J49/16
• 分類號: H01J49/16
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李冬梅;鄭霞

本發明涉及質譜法，雖然不排他地，但尤其涉及基質輔助激光解吸/電離質譜法(MALDI-MS)，其中激光束由多模光纖進給機構遞送到目標。

基質輔助激光解吸/電離(MALDI)是用于質譜法(MS)的高度適應性的軟電離技術。它在二十世紀八十年代后期發展，而MALDI-MS在蛋白組學中已經得到最多的應用，其多功能性在近年來已經通過蛋白譜(protein?profiling)的出現和直接從薄生物組織部分的表面成像而被擴展。

使用質譜法獲得圖像以二次離子成像質譜法(SIMS)的出現開始。在成像SIMS中，使用高能離子轟擊樣本的表面，導致來自表面的中性和帶電粒種的噴射(或濺射)。所噴射的粒種可包括原子、原子簇和分子碎片。在傳統SIMS中，其僅為被質量分析的正離子。因為該技術利用原子離子(即，帶電粒子)束作為探針，使入射束聚焦并接著使它掃描過表面是相對容易的事情。對于光柵斑點處的選定質量的探測器響應變成圖像中的像素。離子束的使用導致亞微米空間分辨率。

成像SIMS已用在一系列藥物應用中，其包括在細胞水平和亞細胞水平處監控藥物。新的發展將SIMS應用于生物樣本中的低質量(＜500u)的有機化合物和代謝物。然而，主要限制是可由該技術分析的質量范圍。

在MALDI-MS成像中的初始步驟涉及薄基質層對樣本的應用。接著通過將樣本移動到穩態激光器下并從每個點獲得質譜來成像樣本的化學性質。三維圖像可通過繪制x和y的空間維數相對于絕對離子豐度的曲線來獲得，絕對離子豐度被認為與分析物濃度成比例。

MALDI-MS的另外的發展涉及使用光纖進給機構的光束從激光介質到樣本的遞送和成形。一般，使用通過內反射產生多個光路的單個多模光纖。光纖用來使輪廓成形為分布在樣本表面上的在空間上調制的強度。在沒有空間成形的情況下，樣本上的光束強度如同常規使用的固態激光器一樣呈現具有單個最大值(強度峰值)的高斯或近高斯分布。

然而，雖然多模光纖進給機構在樣本上提供多個強度峰值，但數據采集的靈敏度和速度被限制于光纖的物理配置。

GB?2422954公開一種基于MALDI的激光系統，其配置成產生在空間上成形的脈沖激光束，使得樣本上的空間強度分布呈現多于一個的強度峰值。公開了光或電光部件，其用于使激光束的強度在空間上成形，并且光或電光部件包括在中心點處全部或部分地吸收、反射或散射激光束的透鏡陣列、數字光學元件或掩模。光或電光部件可被調節以在樣本處產生光束的不同的空間強度分布。

然而，GB?2422954的激光系統一般需要約為四到十個小時的相當大的數據采集周期，并重要的是提供有限的靈敏度。

所需要的是MALDI-MS裝置，其當在成像質譜分析方法(IMS)中被實現時提供增加的靈敏度和減少的數據采集時間，同時可能提高分辨率。

本發明提供了一種分析系統，其利用優于當前質譜技術的質譜法，該質譜法提供增強的靈敏度，同時數據采集時間有相應的減少。特別是，本發明提供用在MALDI-MS中的適合于使廣泛多種的非生物和生物樣本成像的裝置和方法。根據特定的實現，觀察到靈敏度的數量級增加，優于當前的MALDI成像技術。

發明人已發現，通過振動用于將激光束遞送到樣本/離子源的光纖的區域，強度最大值在樣本處反復地移置(displace)，從而增加在單個像素邊界內的樣本電離的程度。

本發明利用多模光纖，并且尤其是配置成當激光束被遞送到樣本以產生多個強度最大值時在空間上分布激光束的單個多模光纖。通過使用適當的振動裝置來調制光纖，多個強度最大值被有效地增加，以增加樣本輻照的表面積。

本發明還包括在樣本處產生多個強度最大值的可選的裝置和方法，以及干擾散斑生成以便增加入射在樣本處的強度最大值的裝置。

根據本發明的第一方面，提供了一種質譜儀，其包括用于產生激光束的裝置、將激光束遞送到離子源的多模光纖以及配置成使光纖振動以使得在離子源處的激光束的空間強度分布呈現多于一個的強度峰值的振動裝置。

本發明適合于用在廣泛多種不同的激光器上，這些激光器適合于提供一般為大約200到360nm的期望波長。根據一個特定的實現，激光器是頻率被增加三倍以給出355nm的波長的摻釹釩酸釔Nd:YVO4。作為例子，可選的激光器包括摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)。特別是且如本領域技術人員將認識到的，本發明的特定實現可包括YAG、釩酸鹽、氟化釔鋰(YLF)以及包括釹、鐿(ytterbium)的活性離子或其它基質和活性離子的組合，該特定實現具有或不具有各種頻率轉換裝置，例如設計成提供在適當的波長處的激光輸出的非線性晶體。