質譜分析入門讀本

瞭解質譜分析

本入門讀本探討各種與現代質譜分析實務相關的主題，並且解答一些攸關質譜儀使用方式及功能的常見問題。另附連結，供讀者進一步參閱專為非專業人士撰寫的文章。第一節細述質譜儀的使用者，接著探討化合物在離子源中如何游離，以備使用質譜儀進行分析。接下來說明各種質譜儀類型，並且探討攸關質量準確度與解析度（或者如何區分密切相關化合物）的重要主題。另外也會探討化學品、樣品製備及數據處理，以及現今MS通用實務普遍使用的詞彙定義。

質譜分析簡史

1897年 – 現代質譜分析(MS)的誕生歸功於英國曼徹斯特J.J. Thomson爵士的陰極管射線實驗。
1953年 – Wolfgang Paul發明四極桿與四極桿離子阱，因此榮獲諾貝爾物理獎。
1968年 – Malcolm Dole研發出當時的電噴灑游離(ESI)技術，但並未引起廣大關心。在真空狀態下製造氣溶膠會產生蒸汽，因此這項技術當時被認定為難度太高且難以付諸實行。液體從凝相轉變為氣相，體積可以放大100-1000倍（標準條件下1 mL/min的水會產生1 L/min的蒸汽）。
1974年 – Horning以氣相層析(GC)為準據研發出大氣壓化學游離(APCI)技術，但當時採用APCI技術的情況並不普遍。
1983年 – Vesta和Blakely以加熱液流發明的技術，成為眾所皆知的熱噴灑技術。這項技術成了現今一般市售熱噴灑儀器的先驅。
1984 – Fenn發表ESI技術，隨後於1988年發表另一項成果，並因此榮獲諾貝爾獎。

誰在使用MS？

考慮使用質譜分析(MS)技術之前，您應思考您所執行的分析類型，以及您期望看到哪一類分析結果：

您是想要分析大分子（例如蛋白質和胜肽），抑或想要取得水性小分子的數據？
您是想要分析已經能掌握某種細節程度的目標化合物，抑或想要表徵分析不明樣品？
您目前的分離技術是否穩定？抑或您必須利用複雜基質開發方法？
您是否必須要求單位質量準確度，例如400 MW，抑或5 ppm的準確度，也就是400.0125 MW（或質量400時達到2 mDa）？
您一天內必須處理的樣品是否有數百件？數千件？上萬件？

鑑定分析物特性的能力會隨著儀器功能的進步而提升

化學、生物化學及物理領域中，不同學科和子學科的研究人員及實驗人員經常必須使用質譜分析。負責新藥開發及研發的製藥業工作人員，也必須仰賴MS的專一性、動態範圍和靈敏度，充分區分複雜基質所含的密切相關代謝產物，從而鑑定代謝產物並完成定量。新藥開發必須鑑定化合物、測定合成純度以及研究早期動力學，因此尤其需要這項技術。

生物化學家將MS技術的運用範圍延伸到蛋白質、胜肽及寡核苷酸分析。他們使用質譜儀監測酶反應、確認胺基酸序列，以及識別資料庫中的大分子蛋白質（資料庫包含衍生自蛋白質水解碎片的樣品）。他們也會以氫氘交換法監測蛋白質摺疊，還會研究重要的蛋白質-配位基複合物在物理條件下形成的情況。

臨床化學家同樣需要採用MS，以利取代不夠確定的藥物檢驗與新生兒篩檢免疫測定結果。食品安全與環境保護研究人員也是一樣。這些人員及其業界同儕因為一些相同的原因而改採MS技術：PAH和PCB分析、水質研究，以及量測食品中的農藥殘留物。鑑定石油的成分是相當複雜又耗費成本的層面，這項鑑定促進了某些早期質譜儀的開發，現在也繼續大幅推動著技術的進步。

如今，MS實驗人員有眾多游離技術可以選擇，在各種經過驗證的儀器上使用這些游離技術已經相當穩定且值得信賴。

請參閱MS - The Practical Art, LCGC

Profiles in Practice Series: Metabolism ID and Structural Characterization in Drug Discovery, Vol.23, No.2, February 2005
- 這項資料為什麼重要：依據兩位頂尖實驗室人員的形容，介紹並比較代謝物鑑定實務所用的方法。

Profiles in Practice Series: Stewards of Drug Discovery-Developing and Maintaining the Future Drug Candidates, Vol.23, No.4, April 2005
- 這項參考資料為什麼重要：從大型製藥公司及小型專業公司的觀點，比較開發及處理候選藥物化合物與資料庫。

Profiles in Practice Series: A Revolution in Clinical Chemistry, Vol.23 No.8 August 2005
- 這項參考資料為什麼重要：醫療保健專業人員近來愛用MS大幅提升患者資訊的準確度、速度及品質，但這是一項正在進行的工作。

Profiles in Practice Series: Advances in Science and Geopolitical Issues (Food Safety), Vol.23 No.10 October 2005
- 這項參考資料為什麼重要：MS儀器越來越穩定及靈敏，因此，MS技術開始逐漸改變監管檢測的方式，在全球造成深遠的影響。