常压电离质谱法在生物分子分析中的应用研究

摘要

质谱分析是分析化学的一个重要分支领域，具有响应速度快、灵敏度高、样品消耗量少和可提供样品分子的结构信息。近几年，为了定性和定量复杂的生物分子，相继涌现出了具有实时在线、非破坏、低损耗、快速分析等一系列常压电离技术质谱学方法。基于常压电离技术，本论文建立了生物分子的快速定性和定量分析的方法。主要内容包括：　　1、简述了生物分子的研究价值以及各种检测生物分子方法的原理、优缺点，综述了电喷雾电离技术（ESI-MS）和电喷雾萃取电离技术（EESI-MS）的原理及在生物分子分析检测中的应用研究。　　2、ESI-MS技术对DNA寡核苷酸和蛋白质生物聚合物进行快速、直接分析。利用少量（＜1%）增压试剂（环丁砜、间-硝基苄醇 m-NBA）及热活化，分别在正、负离子模式下，即软增压提高不同生物聚合物的电荷价态，降低m/z值，减少生物信息量损失。通过对比两种增压模式及增压程度，获得生物聚合物的质谱图，结果表明增压试剂显著地影响生物大分子ESI过程中电荷价态，获得了较宽的价态分布，并较好的保留大分子的结构。当两种增压诱导同时进行时，增压的净效应等同于热活化诱导。电荷价态增高的离子与增压试剂直接存在气相离子诱导。进一步理解了增压诱导的物理机制，揭示了生物大分子构象变化与增压行为的关系。　　3、采用研制用于生物样品研究的EESI电离源和质谱（MS）仪之间的接口，建立 EESI-MS技术对尿液、血浆中多种氨基酸进行快速、直接分析的研究平台，选择极性不同的氨基酸标准样品来优化和表征 EESI-MS研究平台。采用同位素内标直接加入原始样品，考察EES-MS检测氨基酸的线性范围和稳定性；采用EESI分析检测了肺癌患者和健康人的血浆，分析氨基酸在不同人群中血浆的含量变化，并结合主成分分析（PCA）区分。结果表明，生物流体中的多个氨基酸可以在1分钟之内直接定量测定，而且肺癌患者的EESI-MS指纹图谱与正常人的具有显著区分。此方法将在代谢组学、临床分析、药代动力学等领域具有广泛的应用前景。　　4、总结本论文建立的分析方法及其应用研究，提出今后的发展方向，为常压质谱技术更有效地研究生物分子提供科学依据和科学工具。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2生物分子分析方法简介

1.2.1光谱分析法

1.2.2电化学分析法

1.2.3色谱分析法

1.2.4 质谱分析法

1.3质谱电离技术概述

1.3.1. 电喷雾电离（ESI）技术

1.3.2 电喷雾萃取电离（EESI）技术

1.4 本文的主要研究内容及创新点

第二章 电喷雾电离质谱法在生物大分子分析中的应用

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1仪器与试剂

2.2.2实验条件

2.3结果与讨论

2.3.1探究DNA寡核苷酸的软增压行为

2.3.2探究蛋白质的软增压行为

2.4本章小结

第三章 电喷雾萃取电离质谱法在生物小分子分析中的应用

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1仪器与试剂

3.2.2实验条件

3.3结果与讨论

3.3.1 EESI-MS构建和优化

3.3.2多种氨基酸EESI-MS的分析

3.3.3尿液中氨基酸的分析

3.3.4血浆中氨基酸的分析

3.4本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的文章和专利