用于检测生物样品中的分析物的高灵敏和选择性质谱法和质谱仪系统的制作方法

摘要: 本发明涉及一种用于检测生物样品中的分析物的质谱(ms)方法和质谱仪系统,以及用于在体外诊断(ivd)领域中执行该方法的计算机程序产品。ms已经提供了高程度的选择...
用于检测生物样品中的分析物的高灵敏和选择性质谱法和质谱仪系统的制作方法

本发明涉及一种用于检测生物样品中的分析物的质谱 (ms) 方法和质谱仪系统,以及用于在体外诊断 (ivd) 领域中执行该方法的计算机程序产品。ms 已经提供了高程度的选择性,并且此外,本发明可以提供改进程度的灵敏度。此外,本发明可以提供非常稳健的方法和系统以及更高程度的可持续性,因为与现有技术的 ms 方法和系统相比,溶剂的量可能减少。

背景技术:

1、ms 广泛用于对从小分子到大分子的化学物质进行定性和定量分析。

2、ms 通常与色谱技术,特别地气相色谱法和液相色谱法(gc 和 lc),诸如例如hplc 联用。在这种情况下,将目标的经分析的分子(分析物)进行色谱分离,并且单独经受ms 分析(higashi 等人 (2016) j. of pharmaceutical and biomedical analysis 130第 181-190 页)。例如,meier f 等人“online parallel accumulation-serialfragmentation (pasef) with a novel trapped ion mobility mass spectrometer”.mol cell proteomics. 2018 年 12 月; 17(12):2534-2545. doi: 10.1074/mcp.tir118.000900. 电子版 2018 年 11 月 1 日.pmid:30385480;pmcid:pmc6283298(本文中称为“meier f 等人”)描述了使用 timstof 仪器(俘获离子迁移率谱法与飞行时间谱法联用)与液相色谱法的组合来引入在线串行碎裂 (pasef)。因此,在电离和引入到质谱仪系统中之前,使用液相色谱法来分离样品中的分子。timstof 仪器在其中对应于在第一真空阶段中配备有第二代双 tims 分析仪的四极飞行时间 (qtof) 质谱仪。

3、一般来说,如 meier f 等人所述,在 ms 之前经由 gc 和 hplc 进行的分离在样品制备和可以用于分离的技术选择(例如,不同的柱和溶剂)方面提供了许多优势。此外,具有在质谱仪前面(即在其上游)进行分离的优势,使得分析物可以预富集,并且通常可以作为来自固定相的“峰”洗脱并且因此以富集的方式被电离和检测。先前富集是一个优势,但它在测量“富集的分析物作为峰”的非常有限的时间跨度方面也有缺点。此外,该组合具有分析物-表面接触的固有问题以及对固定相和液体溶剂的需求。此外,机械部件因被移动而承受固有应力,并且这可能引起设备的劣化。因此,由于所使用的机械部件,系统需要密集的维护。例如在 gc 和/或 hplc 中通常使用的固定相由于劣化和/或化学阻塞而需要定期更换。因此,色谱法在临床诊断中的使用很繁琐,临床诊断寻求在样品分析中实现高通量,并且由少数技术人员运行,这些技术人员可能未接受过色谱系统复杂维护方面的培训。等待维修技术人员解决问题和/或维护系统可能会引起 ms 长时间停机,并且在此类等待时间内,可能无法进行样品分析。

4、通常,ms 是遍及所有科学学科的多功能工具。对于环境分析,其可以确定污染物的痕量,在矿物学中,其可以评定化学组成,并且在化学中,其可以通过定性地以及定量地测量某些化合物来反映反应路径。此外,ms 提供高程度的选择性与足够的分析物依赖性灵敏度,甚至允许分析复杂的生物(例如(例如,血清、血浆、尿液))、环境和/或临床样品。然而,对于若干种分析物,尤其是如果从复杂生物基质(诸如血清)分析,则灵敏度被证明是具有挑战性的。为了在诊断中提供广泛适用性,即以高选择性分析各种生物分子的可能性,必须满足灵敏度要求。事实证明只有通过复杂的技术措施才能实现灵敏度的边际改善。为了使临床相关分析物可测量,例如用于神经退行性疾病,需要一种允许增加的灵敏度范围的方法。

5、在临床诊断中,ms 已经被证明是多功能工具,有望就样品类型(例如,液体(例如,血清/血液)、固体(例如,组织的横截面)或气态(例如,诊断呼吸分析))以及分析任务(例如,定性的或定量的)而言满足不同的方面。

6、临床诊断/分析中使用的 ms 可以进一步满足处理低质量分析物(例如,碱金属(na、k 等)或小分子酸/碱(例如,丙戊酸))以及中等大小分析物(例如,睾酮)和大分子质量分析物(例如,生物聚合物,如蛋白质)的需求。所有分析物都需要定量地以及定性地,特别是在大“动态范围”下处理。

7、另外,对在临床诊断中,特别是在为众多客户、受试者和/或患者提供分析服务的大型诊断实验室中实施 ms 的兴趣日益浓厚。此外,与 ms 相关的、尤其是用于治疗性药物监测或药物滥用测试中小分子检测的已发表方法的数量正在增加。

8、一些用于预先验证的临床 ms 应用的即用型试剂盒正在变得可商购获得。然而,即使与此类试剂盒结合使用,对 ms 的使用也可能不被监管批准用于临床诊断。这主要是因为标准化程序的缺乏(除极少数分析物之外),而且因为仍然有大量的用户依赖性因素(例如由于许多仍被执行的手动步骤,以及可以被使用和联用并在递送可靠且可重现的临床相关性结果方面发挥作用的硬件组件的多样性)。特别地,样品制备通常是手动且繁琐的程序。蛋白质沉淀与随后的离心是用于移除不需要的且可能造成干扰的样品基质的最常用方法。试剂盒的使用可以部分地促进可以至少部分地自动化的样品制备。然而,试剂盒仅可用于有限数量的目标的分析物,并且从样品制备到分离和检测的整个过程仍然很复杂,需要受过高度训练的实验室人员参与以运行高度精密复杂的和/或高维护的仪器。

9、此外,通常遵循分批方法,其中在相同的制备条件下预先制备的一批样品在相同的分离条件下进行连续的分离运行。然而,该方法不能实现高通量且不灵活,例如不允许重新安排(改变预定义的处理顺序),例如鉴于具有较高优先级并且因此必须被首先处理的传入紧急样品。

技术实现思路

1、因此,期望提供 ms 方法和/或 ms 系统和/或基于 ms 的分析仪,其各自适应于诊断分析中,特别是在具有高通量的大型实验室的诊断分析中的特定要求。此外,期望增加ms 的灵敏度,使得它可以在诊断分析中以通用方式广泛使用。进一步期望实现、维持和/或增加 ms 的选择性程度。通常,期望提供一种 ms 临床诊断方法和/或 ms 系统,其允许便捷、低维护、可靠、灵敏、选择性和/或快速检测来自复杂生物基质的各种分析物。此外,期望向卫生保健工作者、医学实验室技术人员和在 ms 和/或其它技术(诸如色谱法)方面经验很少或没有经验的其它用户提供基于 ms 的用户友好方法,该方法简单、安全和/或使用便捷,而无需许多手动步骤且需要低维护。还期望提供一种非常稳健的 ms 方法和/或 ms 系统。此外,期望提高可持续性程度,具体地通过减少用于执行 ms 的溶剂的量。

2、这些目的中的至少一者通过独立权利要求的主题来解决。具有任选特征的具体实施例受从属权利要求的约束。

3、本文描述了一种 ms 方法和 ms 系统,使 ms 的使用更灵敏,并且因此适用于临床诊断。特别地,可以高灵敏度和高选择性实现具有针对分析物和样品浓度/基质组分的随机访问的高通量(例如,至多 100 个样品/小时或更多)样品制备。此外,该过程可以完全自动化,从而增加无人值守时间并降低操作者所需的技能水平。

4、根据各方面和根据实施例的本发明更详细地描述如下。

5、根据第一方面,一种用于检测生物样品溶液中的分析物的质谱法包括以下步骤:提供包含来自生物样品溶液的分析物(即电离分析物分子)和分析物特异性内标(即电离分析物特异性内标分子)的电离样品分子的恒定流,其中提供电离样品分子和电离分析物特异性内标分子的恒定流包括大气压电离,例如电喷雾电离 (esi) 和/或纳米电喷雾电离(nano-esi);执行分析物和分析物特异性内标的空间累积,并基于电离分子的大小和/或形状,至少部分地执行分析物(即电离分析物分子)和分析物特异性内标(即电离分析物特异性内标分子)与电离样品分子的其它组分的第一分离;基于电离分子的质荷比,至少部分地执行分析物(即电离分析物分子)和分析物特异性内标(即电离分析物特异性内标分子)与电离样品分子的剩余其它组分(即其它电离分子)的第二分离;通过分析物与气体分子的碰撞,即通过与气相颗粒的碰撞(即气体被引入到碎裂器模块的腔室中),使电离分析物(也称为“电离分析物前体分子”或仅“前体分子”)碎裂为电离分析物碎片(也称为“电离分析物碎片分子”、“电离分析物子分子/离子”或仅“子分子/离子”)并使分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片(也称为“电离内标碎片分子”);在检测质谱仪上提供包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片的流(其在一定时间内至少可以是脉冲或(准)恒定流);以及用检测质谱仪记录至少两个首先累积的质量分辨谱(也称为“数字预求和的质量分辨谱”),并累积至少两个预求和的质量分辨谱,以获得最终质量分辨谱(也称为“对至少两个预求和的质量分辨谱进行数字求和,以获得最终质量分辨谱”)。

6、根据第一方面的方法是基于 ms 的,并且适应于诊断中,特别是在具有高通量的大型实验室的诊断分析中的至少一个特定要求。根据第一方面的方法特别适用于增加和/或改善 ms 的灵敏度,使得其可以在诊断中以多功能方式广泛使用,以更好地确定目标分析物的水平。根据第一方面的方法可以实现、维持和/或增加高程度的选择性,特别是当与现有 ms 相比时。根据第一方面的方法可以允许从复杂的生物基质中便捷、低维护、可靠、灵敏、选择性和/或快速检测各种分析物。根据第一方面的方法提供了在诊断中执行 ms 的更用户友好的方式,在 ms 和/或其它技术(诸如色谱法)方面几乎没有到没有经验和/或知识的卫生保健工作者和/或其它用户可使用该方式。ms 方法可能非常稳健,并且允许提高可持续性程度,特别是通过减少用于执行 ms 的溶剂的量。例如,可以减少进行 ms 所需的乙腈的量,特别是在使用 nano-esi 时。

7、替代性地或另外地,一种用于检测生物样品溶液中目标分析物的质谱法可以包括以下步骤:通过直接进样方法向电离器提供包含来自生物样品溶液的分析物和分析物特异性内标的样品分子的恒定流;用电离器至少部分地电离来自恒定流的包含分析物和分析物特异性内标的样品分子,并且由此向第一选择性增强器模块提供包含(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标(即电离分析物和电离分析物特异性内标)的电离样品分子的恒定流,电离器包括基于等离子体的环境电离技术,诸如实时直接分析 (dart) 和/或大气压电离,诸如电喷雾电离 (esi) 和/或纳米电喷雾电离 (nano-esi);用第一选择性增强器模块执行电离样品分子(包括电离分析物和电离分析物特异性内标)的空间累积,并基于电离分子的大小和/或形状,至少部分地执行(电离)分析物(即电离分析物分子)和(电离)分析物特异性内标(即电离分析物特异性内标分子)与电离样品分子的其它组分的第一分离;基于电离分子的质荷比,具体地用第二选择性增强器模块至少部分地执行(电离)分析物(即电离分析物分子)和(电离)分析物特异性内标(即电离分析物特异性内标分子)与电离样品分子的剩余其它组分(即其它电离分子)的第二分离;通过(电离)分析物与气体分子的碰撞,即通过与气相颗粒的碰撞(即气体被引入到碎裂器模块的腔室中),具体地用碎裂器模块使电离分析物(也称为“电离分析物前体分子”或仅“前体分子”)碎裂为电离分析物碎片(也称为“电离分析物碎片分子”、“电离分析物子分子/离子”或仅“子分子/离子”)并使电离分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片(也称为“电离内标碎片分子”);在检测质谱仪上/向检测质谱仪提供包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片的流(其在一定时间内至少可以是脉冲或(准)恒定流);以及用检测质谱仪记录至少两个预求和的(即首先累积的)质量分辨谱,并对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和(即第二次累积)以获得最终质量分辨谱,其中最终质量分辨谱可用于检测/确定目标分析物是否存在于生物样品溶液中,并且具体地用于定性地和/或定量地估计其(绝对或相对)量(如果存在的话)。

8、该方法是基于 ms 的,并且适应于诊断中,特别是在具有高通量的大型实验室的诊断分析中的至少一个特定要求。该方法特别适用于增加和/或改善 ms 的灵敏度,使得其可以在诊断中以多功能方式广泛使用,以更好地确定目标分析物的水平。该方法可以实现、维持和/或增加高程度的选择性,特别是当与现有 ms 相比时。该方法可以允许从复杂的生物基质中便捷、低维护、可靠、灵敏、选择性和/或快速检测各种分析物。该方法提供了在诊断中执行 ms 的更用户友好的方式,在 ms 和/或其它技术(诸如色谱法)方面几乎没有到没有经验和/或知识的操作者、卫生保健工作者和/或其它用户可使用该方式。该 ms 方法可能非常稳健,并且可以允许提高可持续性程度,特别是通过减少用于执行 ms 的溶剂的量。例如,可以减少进行 ms 所需的乙腈的量,特别是在使用 nano-esi 和/或避免使用色谱技术时。

9、这两种方法,具体地根据第一方面的方法可以不含任何类型的色谱法,并且可以在高/改进的程度上利用电离后执行的 ms 分离步骤所提供的离子分离的潜力。

10、重要的是,在使用直接进样方法向电离器提供样品分子的恒定流以随后通过质谱法而非色谱法进行选择的实施例中,可以避免关于测量“富集的分析物作为峰”的非常有限的时间跨度的缺点。换句话说,由色谱法决定的时间限制可以通过使用直接进样方法而不是色谱法来克服。所需的离子分离可基本上通过方法的质谱法步骤与离子迁移率的组合来进行。如果期望或需要对样品进行系统性和/或自动化和/或同步的预处理,这可以通过除色谱法以外的不与直接进样方法相矛盾的方法来进行,诸如例如磁珠分离和/或磁珠捕获。由于不需要色谱法,根据第一方面的方法降低了维护程度,并且因此增加了用户友好性。它还允许减少溶剂的量,这通常是进行色谱法(诸如例如 hplc)所需的。可以避免因分析物-表面接触而产生的问题以及对固定相和液体溶剂的需求。此外,可以避免导致设备劣化的机械部件的固有应力。因此,这些方法可能简单且易于应用于临床诊断,同时在样品分析中实现高通量,并且仅由少数技术人员运行,这些技术人员不需要在色谱系统的复杂维护方面接受培训。等待维修技术人员解决问题和/或维护系统的时间以及停机时间可能会大大减少。

11、该方法可以允许向第一选择性增强器模块提供电离样品分子的恒定/准恒定流,该电离样品分子流然后由第一选择性增强器模块在空间上累积,例如在进一步选择之前收集在腔室中并提供给检测器。具体地,在直接进样方法和系统中提供的电离样品分子的恒定/准恒定流的情况下,可以检测和记录大量用于生成多个天然和/或预求和的质量分辨谱的数据集。具体地,多个步骤(即通过使用 esi 和/或 nano-esi 提供电离样品分子的恒定流,执行第一分离和第二分离以及空间累积,并记录多个预求和的质量分辨谱)一起相互作用,其方式使得给出协同效应,即可以对多个(预求和的 = 已经累积的)质量分辨谱进行求和(即相加和/或数字累积),使得可以实现优异的信噪比 (snr)。

12、到检测质谱仪上的包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片的流可以对应于仅由电离分析物碎片和/或电离分析物特异性内标碎片组成的流,但基本上不包含其它分子的任何碎片。换句话说,由于与其它分子的碎片分离的多个步骤,包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片的流可以被高度纯化,并且因此可以实现高选择性。

13、到检测质谱仪上的包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片的流可以是脉冲流、特定时间/时段内的(准)恒定流和/或重复流。在本文中,脉冲流可以被认为是在检测质谱仪上提供的离子流,在中断发生之前,该离子流花费少于 5s 在其上提供离子,该中断可以但不限于也花费 5s。替代性地,中断可以更长或更短,但优选地在短秒范围内(例如,介于约 0.1s 与 15s 之间)。准恒定流可以被认为是在检测质谱仪上提供的离子流,在中断发生之前,该离子流花费长于 5s 且少于 15s 在其上提供离子,该中断也可以花费约5s 至 15s。替代性地,中断可以更长或更短,但优选地在秒范围内(例如,介于约 0.5s 与30s 之间)。在本文中,恒定流可以被认为是在检测质谱仪上提供的离子流,该离子流花费长于 15s,并且更具体地长于约 30s 在其上提供离子。通常,对于一次测量,不存在中断,并且在检测质谱仪上仅提供一次“发射”的离子的恒定流。

14、用于生成和/或获得最终质量分辨谱的预求和的质量分辨谱的数量基本上仅受每单位时间提供的样品溶液量的限制,特别是在用于向电离器提供样品分子的恒定流的直接进样方法的情况下。因此,可以对多个预求和的质量分辨谱进行求和/相加,以获得灵敏度增加的最终质量分辨谱,这可以导致揭示分子的足够清晰的峰,这些分子否则将难以被检测到。相反,使用现有技术的典型 ms 技术,通常仅可以生成一个预求和的质量分辨谱。换句话说,根据典型的常规技术,由于方法步骤的选择,每个时间事件只能记录一次“发射”(或者在一些情况下,只能记录非常有限数量的发射)。具体地,与 ms 技术联用的色谱法将检测限制为单次“发射”,或者在一些情况下,仅可以检测到非常有限数量的样品材料发射。

15、一般来说,与单独的单个谱相比,由多个求和的谱生成的任何类型的谱都提供了改进的信噪比 (snr)。snr 与 n 的根成比例,即,其中 n 是累积谱的数量。因此,本发明允许检测非常低浓度的分析物,即确定低水平的目标分析物,诸如大约 100pg/ml,同时获得足够强的信号用于鉴定此类分析物。这对于医学诊断的广泛适用性非常重要,其中通常需要检测小浓度的分析物。同时,其它分析物和/或其它样品中的相同分析物可能以高浓度存在。因此,用于检测广泛范围的不同浓度和/或不同分析物的“动态范围”很大并且使得该方法非常通用。

16、向电离器提供样品分子的恒定流和/或提供电离样品分子和分析物特异性内标的恒定流可以指提供生物样品中存在,与分析物特异性内标溶液混合,特别是在一定时间跨度内以基本上恒定的密度混合的分子流。向第一选择性增强器模块提供电离样品分子的恒定流可以包括提供电离分析物分子和电离分析物特异性内标分子。电离分析物分子和/或电离分析物特异性内标分子可以至少部分地被永久电离和/或通过化学反应电离和/或已经以离子形式天然存在。换句话说,分子中的至少一些(分析物分子和/或分析物特异性内标分子)可能已经在 esi 和/或 nano-esi 之前被电离。esi 和/或 nano-esi 最迟对分子进行电离。

17、除了电离分析物分子和电离分析物特异性内标分子之外,生物样品溶液在分离步骤之前可以包含许多其它分子,该分离步骤可以开始于第一选择性增强器模块/第一选择性增强,例如其它生物分子、溶剂和/或基质分子,在通过分离(也称为“选择性增强”)测量和/或记录谱之前,应从这些分子中分离电离分析物分子。在一些情况下,可以将相对不纯的样品提供给电离器。可以利用所提供的选择性增强步骤的全部潜力进行纯化,并向检测质谱仪提供高纯度的分析物和分析物特异性标准品的(电离)碎片。

18、在一些情况下使用的直接进样 (di) 方法允许将生物样品直接引入到电离器,即质谱仪的离子源(在此大气压电离,例如电喷雾电离 (esi) 和/或纳米电喷雾电离 (nano-esi))中,而无需通过任何类型的色谱法进行事先分离。这意味着提供/进料到电离器中的所有分子(分析物分子、分析物特异性内标分子、溶剂、杂质等)同时一起被电离。如果先前未进行纯化,则所有样品分子都进行电离,这与现有技术中所述的色谱方法的情况不同,在该色谱方法中,仅对纯化的样品进行电离。因此,di 方法基于无色谱法的方法。该方法可能特别适用于在色谱分离期间可能分解或反应的化合物。如果期望,可以在直接进样之前提供通过磁珠捕获和/或其它免疫测定方法对生物样品进行的预处理。di 方法提供了高度的简单性,并且可以绕过复杂的样品制备或分离技术,诸如色谱法。该技术进一步允许非常快速的分析,因为样品直接插入到电离器/离子源。通常,需要最少的样品制备,这缩短了分析时间。此外,直接引入可以增强某些化合物的检测灵敏度,因为可能发生样品损失的阶段较少。在本例中,经由直接进样,向电离器提供样品分子(已经至少部分地电离或未电离)的恒定/准恒定流。因此,在预处理的情况下,在提供给电离器之前的样品分子,无论是否已经电离,都可以对应于和/或包含来自预处理的样品溶液的预处理的样品分子。除了添加分析物特异性内标以外,通过直接进样方法向电离器提供包含来自生物样品溶液的分析物和分析物特异性内标的样品分子的恒定流和/或提供电离样品分子和分析物特异性内标的恒定流还可以包括在电离前和/或电离后对样品分子进行预处理的至少一个步骤,特别是使用esi 和/或 nano-esi 进行的电离。根据上述陈述,对样品分子进行预处理的至少一个步骤可以包括除了 esi 和/或 nano-esi 之外对样品分子进行电离的另外步骤。如前所述,生物样品溶液可以已经包含至少部分电离的样品分子,诸如电离分析物分子和/或其它电离分子。

19、提供电离样品分子的恒定流可以包括预处理步骤,该预处理步骤对应于或包括通过以下技术中的至少一者从样品中收集目标分析物的步骤:磁珠捕获、免疫测定方法,和/或添加分析物特异性内标,该样品可以对应于或包括天然样品、预处理的样品、样品组分、全血样品、血清和/或体液的另一组分。具体地,磁珠捕获技术可用于提供预处理的样品,与其它纯化技术相比,该预处理的样品可能已经具有高纯度的目标分析物(如果存在于样品中)。

20、向电离器提供样品分子的恒定流和/或提供电离样品分子和分析物特异性内标的恒定流可以包括在 esi 和/或 nano-esi 之前,提供生物样品溶液作为预处理的样品溶液,该提供包括:从全血样品中分离血清并且具体地通过以下中的至少一者从血清中收集分析物:磁珠捕获、免疫测定方法,和/或添加分析物特异性内标

21、磁珠捕获方法可以在将分子提供给电离器之前提供纯化方面的另外改进,这特别有助于在不需要色谱技术的情况下实现高纯化。对生物样品进行预处理可能特别有利于在其空间累积之前使用 nano-esi 提供相当纯化的离子的恒定流。此外,来自样品的分析物的产率非常高,使得根据本实施例的方法特别灵敏。具体地,提供电离样品分子的恒定流可以包括在大气压电离(例如,esi、nano-esi、apci、sesi 等)之前,具体地在 esi 和/或nano-esi 之前,提供样品溶液作为预处理的样品溶液,该提供包括:从全血样品中分离血清,通过以下中的至少一者从血清中收集分析物分子:磁珠捕获、免疫测定方法、色谱法,和/或和/或将分析物特异性内标添加到分析物中。在一些情况下,通过磁珠捕获进行的纯化可能具有自身的优势,即提供:靶分子(即分析物)的高特异性和产率;用于纯化的简单技术;快速纯化,因为用磁珠进行的纯化通常比许多传统方法(诸如柱色谱法或超离心)更快;易于扩展性和灵活性;与各种格式(包括管、微孔板或自动化系统,促进高通量处理和与机器人平台集成以实现工作流程自动化)的兼容性;用于灵敏和/或不稳定的生物分子/样品的温和纯化技术;用于不同类型的样品的高通用性(包括包括核酸分离、蛋白质纯化、细胞分离和免疫沉淀)。总体而言,在一些情况下,使用磁珠纯化可以简化工作流程,提高效率,并提供高度可靠且可重现的结果。

22、在一些情况下,nano-esi 的使用本身可能具有提供增强质谱法能力的强大技术的优势,尤其是在处理少量样品和复杂混合物时。具体地,nano-esi 的优势在一些情况下可以包括:

23、增加的灵敏度:nanoesi 以非常低的流速(通常在每分钟纳升的范围内)运行,这产生更高的电离效率和增加的灵敏度。这对于检测低丰度分析物特别地有益。

24、减少的样品消耗:由于流速较低,nanoesi 需要的样品体积显著较少,这在处理有限或宝贵的样品时是有利的。

25、增强的去溶剂化:通过 nanoesi 产生的小液滴尺寸促进更有效的去溶剂化,从而引起改进的离子生成和更稳定的电喷雾。

26、低流速:较低流速减少了大量分流的需要,并简化了系统设置。这也使溶剂浪费最小化。

27、改进的信噪比:增加的电离效率和较低的背景噪声的组合通常会产生更好的信噪比,从而提高质谱数据的质量。

28、与微流控装置的兼容性:nanoesi 非常适于与微流控系统集成,从而允许高通量和自动化分析。

29、降低的离子抑制效应:nanoesi 的高效率和低流速可以减轻复杂基质中常见的离子抑制效应,从而提高定量分析的可靠性。

30、增强的分辨率和峰形:对喷雾和液滴的更精细控制可以带来更好的色谱分辨率和更尖锐的质谱峰形。

31、实时直接分析 (dart) 是指在一些情况下使用的另外的或替代性的电离技术,并且是一种基于等离子体的环境电离技术,该基于等离子体的环境电离技术允许快速自动化分析,其可以有效地对各种化合物进行电离。dart 对应于质谱法中使用的环境电离技术,以其在最少或无样品制备的情况下直接在其天然状态下分析样品的能力而闻名。dart 可以使用在高压电场中电离的加热气体(通常是氦气或氮气)。电离气体可以与放置在 dart源附近的样品相互作用。这可能使得分子从样品表面解吸和电离到气相中。然后可以将电离样品引入到质谱仪中以进行质荷比 (m/z) 分析。在一些特定情况下,dart 可以允许在开放空气中分析样品,从而使过程更快且更直接。

32、提供电离样品分子和电离的分析物特异性内标的恒定流可以包括通过 esi 和/或 nano-esi 对预处理的样品分子的至少一部分进行电离,并且在一些情况下可以包括在esi 和/或 nano-esi 之前对预处理的样品分子的至少一部分进行电离。因此,预处理的样品溶液可能已经包含电离分子(例如,永久带正电荷或永久带负电荷的分子),特别是在esi 和/或 nano-esi 之前的电离样品分子。

33、在一些情况下,预处理的样品可以通过直接进样 (di) 方法进行大气压电离(例如,esi、nano-esi、apci、sesi 等)和/或基于等离子体的环境电离技术(例如,dart)。

34、在样品纯化的一些情况下,提供样品预处理步骤可以被认为提供选择性增强的另外步骤,使得预选择的分子混合物可以使用质谱法经受选择性增强步骤。

35、一般来说,根据第一方面或在其实施例处的方法可以允许放弃通过色谱法对样品进行预处理,然而,如果出于特定原因需要,那么它仍然可以应用并与根据第一方面的方法组合——特别是以时间上非偶联的关系,即在作为完整样品进行测量之前尽早执行色谱法。具体而言,在临床方法中,用电离器至少部分地对包含分析物和分析物特异性内标的样品分子进行电离的步骤可以对应于完全地或仅部分地对包含来自生物样品溶液的分析物和分析物特异性内标的样品分子的恒定流进行电离。无论样品分子是完全电离的还是仅部分电离的,只有电离样品分子才能经历空间累积、第一分离和第二分离以及碎裂,因为分子所携带的电离和电荷是执行此类步骤的先决条件。因此,非电离分子丢失。与包括色谱法的方法相比,无色谱法方法可能具有提供更可重现的方法的优势,并且因此随着时间的推移,可以同等地处理样品。

36、一般来说,电离可以被认为是原子或分子通过获得或丢失电子以形成离子而获取负电荷或正电荷的过程。此过程可以通过各种方式进行,包括:化学反应,其中元素反应以形成化合物,并且电子的转移引起离子的形成;辐射,其中高能辐射(诸如 x 射线或伽马射线)从原子或分子中弹出电子;涉及等离子体的放电,其中电场可以从原子中剥离电子;电喷雾电离 (esi)。

37、对于 esi,含有分析物(和分析物特异性标准品)的液体样品在一些情况下可以通过细毛细管引入。可以对液体施加高电压,这可能引起液体形成带电荷的液滴的细雾(电喷雾形成)。液滴中的溶剂在加热气体流的帮助下蒸发,从而使得产生更小的液滴并最终产生单独的电离分析物分子(去溶剂化)。然后可以将所产生的离子转移到质谱仪中以进行检测和分析。esi 可能特别地有用,因为它允许大型生物分子(如蛋白质和肽)的电离,而无需在注入前将其碎裂,从而使其成为蛋白质组学和其它生化研究领域的强大工具。nano-esi 可以允许注入少量样品溶液,以在长时间跨度(比其它技术和/或 esi 更长)内产生恒定电离分子流,在该时间跨度内,可以对多个预求和的谱进行求和,以产生高质量的最终质量分辨谱。

38、提供电离样品分子和电离分析物特异性内标的恒定流以进行空间累积可以在一定时间跨度内、在一定时间跨度期间或在一定时间跨度中进行,该时间跨度可以长于约1s,具体地长于约 5s,更具体地长于约 15s 并且甚至更具体地长于约 30s。换句话说,恒定流的特征在于其被提供最小时间跨度,该最小时间跨度可以超过约 1s,具体地约 5s,更具体地约 15s 并且甚至更具体地约 30s,并且可能甚至数分钟,诸如约 2 分钟。当测量停止时,例如在 snr 已经达到足够的质量和/或(阈值)值的情况下,可以停止提供电离样品分子和电离分析物特异性内标的恒定流。

39、电离样品分子的恒定或在一些情况下脉冲流和/或电离分析物碎片的恒定或脉冲流可以在至多约 30 分钟或甚至更长的时间跨度内,具体地在未处理或预处理的样品溶液体积为大约 1nl/min 至 1000nl/min,具体地约 200nl/min 至 500nl/min,更具体地约250nl/min 至 350nl/min,诸如 300nl/min 下产生。具体地,空间累积电离分子的步骤可以被配置成使得可以产生流,具体地电离样品分子和/或电离碎片分子(用于分析物和标准品)的脉冲流(具体地在第一选择性增强器模块后面并且在空间累积之后),持续至多约 30分钟(或甚至更长)的时间跨度,以获得单个最终质量分辨谱。该方法允许使用较小的分析物溶液体积、分析物浓度和/或样品溶液体积,同时仍然实现优异的 snr 结果,特别是在使用 nano-esi 的情况下。在一些情况下,仅样品溶液体积可能限制用于检测的时间跨度。

40、当实现预定程度的空间累积时,可以“打开”和/或以其它方式触发执行空间累积的腔室和/或体积,以便向执行第一分离的空间提供离子流。打开和/或触发可以不受限制地以预定频率执行,通过在某一第一触发时间(其对应于第一触发频率 f1)之后重复打开和关闭和/或触发对第一分离的提供。例如,在每约 40ms 至 300ms 的空间累积(对应于第一触发时间)之后,空间累积空间(例如,不受限制地,空间累积隧道)与第一分离的空间(例如,不受限制地,tims 隧道)之间的门可以被打开通向第一分离的空间。这可以允许在第一分离时间跨度 t1 内以脉冲方式执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标的第一分离,该第一分离时间跨度对应于上述第一触发时间。

41、基于电离分子的大小和/或形状,执行(电离)分析物分子和(电离)分析物特异性内标分子与电离样品分子的其它组分的第一分离以及空间累积可以导致和/或允许提供至少部分分离的电离分析物分子(与至少一些其它分子分离,这些分子不同于电离分析物分子和电离分析物特异性内标分子)的流(脉冲和/或(准)恒定)。通过第一分离,至少部分分离的电离分析物分子和电离分析物特异性内标分子可以被认为是至少部分纯化的,并且在空间上聚集在一起(特别是在至少两个维度上)。此外,第一分离可以被认为是“第一选择性增强”(步骤),其中从样品分子的实体中选择和/或在空间上提取(电离)分析物分子和(电离)分析物特异性内标分子。基于电离分子的大小和/或形状,执行(电离)分析物分子和(电离)分析物特异性内标分子与电离样品分子的其它组分的至少部分第一分离以及(电离)分析物分子和(电离)分析物特异性内标分子的空间累积的步骤可以指至少部分地执行(电离)分析物分子和(电离)分析物特异性内标分子与电离样品分子的其它组分的第一分离,并且执行(电离)分析物分子的空间累积,使得与(电离)分析物分子的大小和/或电荷不同的至少一些其它分子不与(电离)分析物分子在空间上混合,并且从其中去除和/或分离该至少一些其它分子。第一分离可以在约 3cm 至 8m,具体地约 4cm 至 3m 的有效分离长度下进行。例如,如下文进一步描述的 tims 盒的 tims 隧道可以具有约 5cm 的有效分离长度。漂移管可以具有约 1.5m 的有效分离长度。

42、执行第一分离的空间可以以第二触发频率 f2 打开,即在第二触发时间 t2 之后重复,该第二触发时间可以优选地短于第一触发时间 t1。可以提供该第二触发时间 t2 以执行分析物和分析物特异性内标的第二分离,该第二分离因此在第二分离时间跨度 t2(第二触发时间)内以脉冲方式执行。

43、基于电离分子的质荷比,执行(电离)分析物分子和/或(电离)分析物特异性内标分子与电离样品分子的剩余其它组分(在第一分离后剩余)的第二分离还可能导致提供至少部分分离的电离分析物分子(与至少一些其它分子分离,这些分子不是电离分析物分子和/或电离分析物特异性内标分子)的流(具体地脉冲和/或(准)恒定)。通过第二分离,至少部分分离的电离分析物分子可以被认为是至少部分纯化的(具有比第二分离之前更高的纯度,具体地比第一分离之后更高的纯度,如果第二分离跟随,即在第一分离的下游)。此外,第二分离可以被认为是第二选择性增强,其中电离分析物分子和电离分析物特异性内标分子从电离样品分子的实体(剩余其它部分)中选出。

44、选择性增强(第一分离和/或第二分离,即第一选择性增强和/或第二选择性增强)可以指(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标分子与样品中的其它组分的有效和/或高效分离。换句话说,选择性增强允许从样品的其它和/或剩余分子中高效地选择和/或分选出分析物分子和分析物特异性内标分子,使得可以检测到仅源自分析物分子和分析物特异性内标分子的信号。

45、将对分析物具有特异性的内标添加到样品中,从而使测试结果和/或检测结果成为定量量度。此类内标分子类似于分析物分子,其方式使得选择性增强不会从内标分子中选择分析物分子。换句话说,第一分离和第二分离的步骤不会将分析物分子与对目标分析物具有特异性的内标分子分离。然而,如果添加了对不同分析物(目前不感兴趣)具有特异性的内标分子,那么它们将被分选出,因为它们对于当前目标的分析物的当前测量不是感兴趣的。以这种方式,理想情况下,记录谱图,该谱图仅包含由分析物分子和内标分子产生和/或针对其检测到的信号。实际上,这可能并不总是完全实现,并且测试结果可能仍然包含来自除目标分析物以外的其它分子的微小信号,并且对应的分析物特异性内标可能是现实的和/或可耐受的。

46、执行至少部分第二分离可以指执行(电离)分析物分子和(电离)分析物特异性内标分子与电离样品分子的其它组分的至少部分地第二分离,使得至少一些大小和/或电荷与分析物分子和分析物特异性内标分子不同的其它分子不与分析物分子在空间上混合并从其中去除。

47、基于电离分子的大小和/或形状,执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分的至少部分第一分离以及(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标的空间累积可以被认为是基于电离分子的大小和/或形状执行与样品的其它组分的至少部分第一分离以及(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标的空间累积的步骤。基于电离分子的大小和/或形状,正在进行与样品的其它组分的第一空间分离。要注意的是,“第一分离”之前可以有其它分离和/或分离技术,例如在样品的预处理中使用的技术,并且因此在一些实施例中,“第一分离”在技术上可能不对应于(电离)分析物和/或(电离)分析物特异性内标与其它组分的恰好第一分离——然而,本“第一分离”的表达应表明其对应于不同于“第二分离”技术的分离技术。因此,“第一分离和第二分离”不一定表明分离类型的顺序。此外,可以在第一分离之前执行空间累积(例如,在下面描述的 tims 盒的累积隧道中执行,该累积隧道在该实施例中定位于 tims 隧道的上游)。替代性地,可以在空间累积之前/前面执行第一分离。替代性地或另外地,第一分离之后(也)可以是第二空间累积。替代性地或另外地,空间累积之后可以是进一步的第一分离。相同的陈述相应地适用于本文所述的质谱仪系统。具体地,第一分离可以首先执行,并且第二分离可以第二(即在第一分离之后)执行。替代性地或另外地,第二分离可以首先执行,并且第一分离可以第二(即在第一分离之后)执行。具体地,第二分离可以执行不止一次,例如两次。在这种情况下,可以在第一分离之后执行第二分离至少一次,并且可以在第二分离之后重复第二分离,或者可以在第一分离之前执行第二分离。(电离)分析物和/或(电离)分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分的第一分离和/或空间累积也可以重复若干次。在特定实施例中,第一分离执行一次,并且第二分离紧接着第一分离和/或空间累积执行一次。因此,术语“第一分离”和“第二分离”可以仅指两种不同的分离技术,而不限制分离的时间顺序。

48、执行第二分离的空间可以以第三触发频率 f3 打开,即在第三触发时间 t3 之后重复,该第三触发时间可以优选地短于第二触发时间 t2。可以提供该第三触发时间 t3 以执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标的碎裂,该碎裂因此在碎裂时间跨度 t3(第三触发时间)内以脉冲方式执行。

49、通过与气相颗粒碰撞,使电离分析物分子碎裂为电离分析物碎片分子并使电离分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片分子可能导致提供电离碎片分子的流(脉冲或准恒定),即电离分析物分子和电离分析物特异性内标分子的碎片。然后,这可能使得在检测质谱仪上提供包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片的流。在检测质谱仪上提供包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片分子的流可以指通过将流在一定时间跨度内引导到检测器上,在检测质谱仪的检测器场上重复和/或准恒定地提供电离分析物碎片。

50、用检测质谱仪记录至少两个预求和的质量分辨谱可以在短的记录时间跨度 t4(第四触发时间)内以脉冲方式在数秒(至少 1s)至数分钟(例如,至多 30 分钟或甚至更长)或数小时内进行,该记录时间跨度具体地短于碎裂时间跨度 t3,对应于记录频率 f4,该记录频率可以被认为是第四触发频率 f4。

51、这可以通过使用飞行时间 (tof) 质谱法来执行,其中离子被推入无场区域中,并且检测器场处的到达时间指示质荷比,并且因此有助于鉴定分子或分子碎片。

52、用检测质谱仪记录至少两个预求和的质量分辨谱可以包括以下步骤:用检测质谱仪的检测元件检测和/或获取和/或收集信号和/或质量分辨谱数据,其与信号和/或数据处理和/或预处理和/或生成质量分辨谱和/或累积生成的质量分辨谱的一个或多个步骤组合,以生成多个预求和的质量分辨谱,即至少两个预求和的质量分辨谱。

53、所述信号和/或数据(预)处理、从记录/获取的信号或信号数据生成质量分辨谱和/或生成至少两个预求和的质量分辨谱中的每一者的第一累积可以由至少一个数据(预)处理器(下文进一步称为“第一数据处理器”)、控制器和/或与检测质谱仪相关联和/或属于检测质谱仪和/或集成在检测质谱仪中的机器执行。换句话说,收集的数据的数据预处理和/或第一数据处理可以由属于检测质谱仪的数据处理器执行。

54、从检测质谱仪的检测元件检测和/或获取和/或收集信号和/或质量分辨谱数据的步骤可以针对电离分析物碎片分子和电离分析物特异性标准品分子的流/从其中获得。

55、可以在生成至少两个预求和的质量分辨谱的步骤之后以分离的步骤执行累积至少两个预求和的质量分辨谱以获得单个最终质量分辨谱或若干个最终质量分辨谱的步骤。

56、检测和/或获取和/或收集信号和/或质量分辨谱数据的步骤和/或累积至少两个预求和的质量分辨谱以获得最终质量分辨谱的步骤可以持续地和/或重复地执行,但不限于在大约 5s 与 30 分钟之间或甚至更长时间,诸如 1h,具体地在大约 15s 与 10 分钟之间,并且更具体地在大约 30s 与 2 分钟之间执行。累积至少两个预求和的质量分辨谱可以指累积介于大约 5 与 500 个之间的预求和的质量分辨谱,但不限于此。

57、对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱的步骤的总时间跨度可以类似于或对应于(向电离器)提供来自生物样品溶液的分析物和分析物特异性内标的恒定流的时间跨度。

58、在该方法的一个特定实施例中,通过提供包含来自样品溶液的分析物(和分析物特异性标准品)的电离样品分子的恒定流并通过随后通过特定选择性增强原理进行分离来实现协同效应:第一分离步骤可以具体地通过离子迁移率分离 (ims) 和/或 ms 来执行,并且第二分离步骤可以具体地通过四极杆 ms(例如,单、双或三四极杆 ms)来执行。这些分离步骤的组合不仅可实现选择性分析,还可进行灵敏分析。可以通过全扫描 ims 和任选的msms 碎裂(碎裂步骤)来实现选择性,而与常规 ms 技术中主要提供的单事件测量(单次发射)相比,可以通过增加测量时间来提高灵敏度。

59、在使用 hplc 和/或 gc 用预富集技术进行的常规测量中,目标分析物的测量时间取决于/受限于分析预选峰的宽度。相比之下,如本发明所提供的恒定分析物供应,目标分析物的测量时间仅取决于样品体积和/或提供分析物的恒定流的时段。因此,测量允许测量信号在检测时间方面受到的限制要小得多(几乎是无限的)。如本文所述的求和(预求和)谱的概念类似于电化学发光 (ecl) 技术、荧光检测等,其中测量信号也通过对来自样品的光进行求和而生成。用于例如 ms 系统的信号检测器的最新发展即使在一个事件命中检测器时也能提供信号,但暗噪声(背景)仍然是一个问题。如本发明的实施例所实现的,在恒定持续测量期间对预求和的信号进行求和将通过统计学消除暗噪声,同时将(预求和)分析物信号作为“真实事件”对比“随机暗噪声”进行求和。

60、此外,本发明的令人惊讶的技术效果是,信号的求和仍然可以与已经预求和的谱一起工作,如由飞行时间 (tof) 检测器或离子阱系统所提供的。在使用 tof 检测器时,装置已经在内部提供预处理,但该实体本身对用户不可见。现代 tof 仪器可以在大约 5-20khz 的谱速率下工作,用户可以对其进行累积/求和以获得最多大约 50 hz 的谱速率(比较 bruker“tims-tof”)作为输出。

61、因此,本发明允许提高检测限以及 snr 比。此外,更宽的全扫描质荷比区段提供了同时记录前体离子的若干个跃迁的可能性。这些来自子离子或母离子的呈伪 ms/ms 形式的信号(即电离分析物碎片分子)可以求和在一起,以便甚至进一步提高灵敏度。

62、这些方法,具体地根据第一方面的方法可能不需要/可能不含气相色谱法 (gc)和/或液相色谱法 (lc)。在一些情况下,由于直接进样,这些方法可能不需要色谱法,并且因此可能完全不含色谱法。这些方法可能具体地不含 hplc 制备和/或分离步骤,并且/或者这些方法,具体地根据第一方面的方法可能不含柱制备和/或分离步骤,并且/或者该方法可能不含色谱制备和/或分离步骤。这在下文更详细地描述。

63、避免质谱仪系统上游的色谱法分离技术(诸如 gc 和/或 lc,特别是 hplc)在样品可以进料到 ms 系统中的速度方面提供了优势,因为不需要在分析物与分离单元之间建立平衡。

64、本公开的方法本身并非与色谱法不兼容,例如如果事先收集大量/体积的预处理的样品,并且然后作为预处理的样品提供。换句话说,如果预先执行色谱法以收集预选择/预纯化的样品,但该色谱法未与以下步骤在时间上耦合,因为以下方法步骤取决于色谱分析物峰的宽度,则可以提供预先经过色谱法的样品。在这种情况下,对于系统的选择步骤有效的时间常数不依赖于色谱法,并且/或者色谱法不是系统(特别是以自动化方式操作)的一部分。在这种情况下,术语“直接进样”仍然可以被认为是无色谱法的,因为它不包括系统自身中的色谱法-只有样品在提供给系统之前可能已经进行了色谱法。在这种情况下,色谱法不被认为是在本文所述的系统和/或方法中或与本文所述的系统和/或方法系统性的和/或自动化的和/或同步的。

65、然而,这在一些情况下可能与本文所述的方法的快速且高效的性能、用户友好性和环保性相矛盾。因此,临床方法优选地避免色谱法。

66、一般地,本发明适用于使用与现有技术中提供的方法不同的方法使临床相关的分析物可测量,例如用于神经退行性疾病,并且允许在样品的预富集、其纯化和分离之外增加灵敏度范围。

67、提供包含来自生物样品溶液的分析物和分析物特异性内标的电离样品分子的恒定流的步骤可以在一些情况下在提供时间跨度内持续地执行,该时间跨度的范围可以介于大约 1s 与 5 小时或甚至更长之间,具体地介于大约 3s 与 120 分钟之间,更具体地介于 15s 与 30 分钟之间,并且更具体地介于 2 分钟与 20 分钟之间。在一些情况下,该方法可以被认为是一种靶向诊断方法,其可以通过检测已知分析物和/或使用分析物特异性内标和/或将参数(精细)调整至已知分析物的特征来反映。在非靶向方法中,分析物可能是未知的,并且因此可以扫描参数而不是调整参数。

68、通过直接进样方法向电离器提供包含来自生物样品溶液的分析物和分析物特异性内标的样品分子的恒定流可以不含产生和/或提供电离样品分子的脉冲流。向第一选择性增强器模块提供包含分析物和分析物特异性内标的电离样品分子的恒定流可以不含产生和/或提供电离样品分子的脉冲流

69、ms 方法,具体地提供包含分析物和分析物特异性内标的电离样品分子的恒定流的步骤可以不含产生和/或提供电离样品分子的脉冲流。

70、电离器和/或第一选择性增强器模块的“恒定进料”可以允许持续地产生电离碎片的脉冲流并向检测 ms 提供电离碎片的脉冲流,并且持续地检测可以预求和并最终求和的信号。具体地,直到在空间上累积电离分子的步骤,即使在空间累积之前进行第一分离和/或第二分离和/或一些其它分离技术,也不会产生和/或提供样品分子(电离或未电离)的脉冲流。具体地,在空间累积上游的质谱法中,特别是在空间累积和第一分离之前提供包含分析物和分析物特异性内标的电离样品分子的恒定流的步骤中,不可使用电离样品分子(样品分子和/或分析物特异性内标分子)的脉冲流。然而,如果应该使用电离样品分子的脉冲流(特别是在所述提供分子的步骤中),则每个脉冲可以不短于约 5s,具体地不短于约15s。因此,质谱法可以具体地不含 maldi-tof ms,因为 maldi-tof ms 使用或提供电离分子的脉冲流,特别是在 ms 系统的上游方向和/或上游部分中。

71、提供电离样品分子的恒定非脉冲流(特别是在空间累积之前)允许持续地在空间上累积离子,并且因此持续地记录并以数字方式求和质量分辨谱,以获得最终质量分辨谱,使得可以在短时间内实现良好的 snr。

72、可以由第一处理器执行每次累积,即至少两个首先累积的(即预求和的)质量分辨谱的预求和。具体地,记录预求和的质量分辨谱的步骤可以包括对天然质量分辨谱进行预求和以获得预求和的质量分辨谱,该预求和由第一数据处理器执行。

73、换句话说,可以由第一数据处理器,特别是与检测质谱仪相关联(可以与检测质谱仪一起购买)的数据(预)处理器执行预求和,该预求和可以是谱或谱数据的第一数据处理和/或数据预处理,以获得预求和的质量分辨谱。

74、记录至少两个预求和的质量分辨谱中的每一者的步骤可以包括:检测多个质量分辨谱数据集;以及从多个质量分辨谱数据集生成多个天然质量分辨谱。换句话说,为了获得单个预求和的质量分辨谱,可以记录对应于多个 n 个天然质量分辨谱的质量分辨谱数据集,并且可以从这些质量分辨谱数据集生成 n 个天然质量分辨谱,并且/或者可以生成单个预求和的质量分辨谱。

75、可以通过第一数据处理器执行天然质量分辨谱中的每一者的预求和以获得至少两个预求和的质量分辨谱中的每一者,该第一数据处理器具体地包括连接到和/或属于检测质谱仪的内部数据预处理器和/或谱预处理器。

76、可以由不同于第一数据处理器的第二数据处理器执行对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱的步骤。具体地,第一数据处理器可以对应于数据处理器,具体地检测质谱仪所包括的数据预处理器,并且第二数据处理器可以对应于外部数据处理器。因此,该方法可以通过使用标准的商用检测质谱仪(诸如作为与外部数据处理器和/或控制器联用的即用型实体的 tof ms 质谱仪)来实现。这些方法,特别是根据第一方面或所述实施例中的任一者的方法可以例如至少部分地由该外部数据处理器和/或控制器控制。这使得无需开发全新的仪器即可轻松实现本发明。因此,在使用这些方法,特别是根据第一方面的方法时被控制的系统可以基于彼此组合的若干个(至少两个)可商购获得的单元。

77、对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱的步骤可以在生成所有/每个预求和的质量分辨谱之后或“即时地”执行,即每当生成预求和的质量分辨谱时,它与先前生成的预求和的质量分辨谱一起累积。换句话说,可以在线(即“即时地”)执行对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱的步骤。换句话说,对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱的步骤可以在预求和之后但至少部分地在检测和/或记录用于生成另一个预求和的质量分辨谱的数据并且/或者测量正在进行的同时执行。以此方式,可以连续地建立/累加最终质量分辨谱。因此,用于检测谱数据的时间跨度和用于对预求和的谱进行求和的时间跨度可能重叠。同样,换句话说,可以在正在进行的测量期间(已经)执行预求和的质量分辨谱的求和,以连续建立/生成最终质量分辨谱。这可以允许迅速获得结果(即质量分辨谱)的快速过程,并且当求和的质量分辨谱的变异系数和/或 s/n 比(当求和正在进行时)达到预定义的阈值时,这对于迅速检测时刻可能是特别有用的,该预定义的阈值指示用于停止测量的令人满意和/或足够精确的结果。此类阈值可以例如对应于约 20% +/- 5%。

78、替代性地,可以随后且在记录和/或生成所有预求和的质量分辨谱之后,执行对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱的步骤。

79、可以由第一数据处理器/数据预处理器以介于约 20khz(对应于 25µs 的 t4,即每 50 微秒一个周期)与约 100hz(对应于 0,005s 的 t4,即每 0,01s 一个周期)之间,具体地介于约 5khz(对应于 0,1ms 的 t4,即每 0,2ms 一个周期)与约 100hz 之间的频率记录至少两个预求和的质量分辨谱中的至少一者。换句话说,至少两个预求和的质量分辨谱可以各自是和/或对应于以介于大约 20khz 与 100hz 之间的频率记录的预求和的谱,但不限于此。至少两个预求和的质量分辨谱中的每一者可以被认为是预处理的谱。

80、可以以大约 0,1hz 至 20hz 的速率生成和/或提供预处理的谱,特别是预求和的质量分辨谱,但不限于此。ms 系统中使用的典型数字化仪的内部记录频率可以为大约20khz,但不限于此。因此,预处理的谱通常以介于大约 0,1hz 与 20hz 之间的速率输出,但不限于此。

81、记录至少两个预求和的质量分辨谱的步骤可以在大约 5s 至 1h 的总时间跨度(包括记录所有预求和的质量分辨谱所需的所有周期的整个/积分时间)内,更具体地在大约 10s 至 20 分钟的时间跨度期间,更具体地在大约 15s 至 10 分钟的时间跨度期间,并且更具体地介于大约 30s 至 2 分钟之间重复执行。替代性地或另外地,至少两个预求和的质量分辨谱可以对应于和/或包括 5 至 500 个预求和的质量分辨谱。一个预求和的质量分辨谱可以对应于约 2 至 2000 个天然质量分辨谱的累积。扫描时间可以对应于约50-100ms,并且记录速率可以对应于 20khz。

82、在一些实施例中/在一些情况下,数据预处理可以包括除预求和以外的其它步骤:数据预处理可以涉及准备原始谱数据以进行分析的一系列步骤。这可能有助于提高结果的准确性和可靠性。在一些情况下,常见的预处理步骤可以包括:去除背景噪声或基线漂移,以确保准确表示真实信号(基线校正);使用算法(如 savitzky-golay 滤波器)来减少噪声,同时保留重要的谱特征(平滑);将谱调整到通用尺度,以促进比较,这可能涉及面积归一化或最大值-最小值归一化等技术(归一化);使用小波变换等方法减少谱数据中的随机噪声(去噪);基于校准标准调整谱数据,以校正仪器变异性并提高定量精度(校准);应用数学变换(例如,傅立叶变换、主成分分析)来强调某些特征或降低维度(谱变换);选择与分析最相关的特定谱区域(波长选择)。

83、当变异系数和/或 snr 达到预定义的阈值,对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱的步骤可以完成、停止和/或被视为足够灵敏,具体地阈值可以对应于约 20%,具体地约 20% +/- 5%。用户可以定制和/或预定义质量度量,该质量度量定义/确定最终质量分辨谱的生成可以完成和/或足够精确的时刻。用户可能认为最终质量分辨谱的某一质量足以决定测量可以完成。预定义的质量度量也可以对应于质量与实现该质量所需的时间跨度之间的可接受权衡。

84、执行第一分离可以包括离子迁移率谱法(或离子迁移率分离)。

85、如本文在一个或多个实施例中使用的离子迁移率谱法 (ims) 可以包括但不限于以下中的至少一者:漂移管离子迁移率谱法 (dtims)、行波离子迁移率谱法 (twims)、俘获离子迁移率谱法 (tims)、大气压 ims 技术(诸如场不对称波形离子迁移率谱法 (faims)、差分迁移率谱法 (dms) 和差分离子迁移率谱法 (dims))、差分迁移率分析仪 (dma)。“(高)场不对称波形离子迁移率谱法 (faims)”是一种大气压离子迁移率技术,其通过气相离子在强电场和弱电场中的行为来分离气相离子。实验已经证明了上文所列出的离子迁移率谱法中的至少一些(例如,tims 与 tof ms 联用,即 timstof ms(或“tims-tof”))的可行性。

86、据信,本公开的方面和实施例不可与所谓的“用于损耗损伤操纵的结构”(slim)联用和/或兼容,特别是由于本发明关于模块操作的频率和/或触发时间、离子的分离长度和/或空间累积性能的要求。基于印刷电路板 (pcb) 技术与在其上的印刷电极,slim 使用在 pcb 的紧密间隔表面上图案化的镜像电极阵列。将电位施加到表面上的电极会产生电场,从而在表面之间的空间中限定路径,离子可以沿该路径移动。slim 是一种特定的 ims/twims 技术,其使用移动电场(所谓的行波)以无损方式迅速传输离子,使得它们可以分离。离子不接触表面,因此理论上不会丢失。此外,slim 将离子引导到弯曲轨迹上,以在紧凑模块中实现离子的长分离长度。由于将本发明与 slim 联用似乎不可行,因此本公开既不公开此类组合作为实施例,也不表明此类组合是可实现的。因此,本文所述的所有方面和实施例,具体地本发明的离子迁移率谱法和整个公开内容不含“用于损耗损伤操纵的结构”(slim) 技术,这意味着本文所述的离子迁移率谱法既不基于 slim,也不包含 slim,也不连接到或可连接到 slim。换句话说,通过离子迁移率谱法进行的离子分离对于本领域已知的任何技术而言似乎是可实现的,但 slim 除外,其被明确排除在本发明和本公开的范围之外。因此,通过如本文所述的离子迁移率谱法进行的离子分离不含分离技术,该分离技术将电场施加到印刷在常规平行印刷电路板表面上的电极(特别是具有印刷电极的此类 pcb的堆叠),从而产生离子导管,该离子导管可以根据 slim 技术在弯曲轨迹上分离和移动离子而不会损耗。

87、执行第二分离可以包括四极质谱法 (qms)。因此,执行电离分析物分子和电离分析物特异性标准品与电离样品分子的剩余其它组分的第二分离和/或使电离分析物分子碎裂为电离分析物碎片分子可以基于四极质谱法和/或通过四极质谱法进行。

88、第一分离和/或第二分离可以在空间选择的意义上理解,使得可以实现高纯度的(电离)分析物和/或分析物特异性标准品分子的高空间浓度。

89、用于执行本文所述的方法的质谱仪系统和/或检测质谱仪,具体地根据第一方面的方法或其实施例可以包括和/或可以基于以下中的至少一者:飞行时间 (tof)、三重四极杆 (qqq)、离子阱、orbi-trap 质谱法、扇形场 ms,具体地其中检测质谱仪与包括以下中的至少一者的电离单元联用:nanospray (esi)、apci 以及在特定情况下还有 sesi 和/或ptr 电离。检测质谱仪可以不含 ei、激光解吸以分别避免真空和/或对脉冲技术的要求,然而,不要求将这些技术排除在所有可能的实施例之外。至少,实现本发明不需要在空间累积上游的真空和/或脉冲技术。

90、在一个实施例中,可以通过与 nano-esi 联用的 tof 谱仪(例如,tims tof 谱仪)来记录谱。

91、执行第二分离的步骤可以重复至少一次。具体地,至少部分地执行(电离)分析物分子和(电离)分析物特异性标准品分子与电离样品分子的剩余其它组分的第二分离的步骤可以重复至少一次。具体地,在一些情况下,第二分离或相同类型的第二分离-如果执行多次-可以通过引导流穿过相同的第二选择性增强器模块或通过提供一个或多个另外的第二选择性增强器模块来执行。重复(电离)分析物分子与电离样品分子的剩余其它组分的第二分离可以增强选择性并增加进一步的选择性增强。

92、(电离)分析物和(电离)分析物特异性标准品的空间累积可以在用于执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标的空间累积的第一选择性增强器模块的一部分中执行,该部分的体积为大约 1cm3 至 70cm3,具体地大约 5cm3 至 50cm3,并且更具体地大约10cm3 至 45cm3。例如,(电离)分析物的空间累积可以在大约 12cm3 的体积中进行。该体积可以对应于由用于执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标的空间累积的第一选择性增强器模块的部分的物理尺寸定义的物理体积。第一选择性增强器模块的整个体积可以具有大约 1.5-5 倍,具体地是用于执行空间累积的第一选择性增强器模块的部分的大小的两倍。在此实施例中,空间累积和第一分离具体地在一个共享外壳中执行。替代性地,空间累积和第一分离可以在至少两个不同和/或分离的外壳中执行,这些外壳例如经由管彼此连接。两个或更多个外壳仍可以形成第一选择性增强器模块,但包括两个或更多个外壳。

93、一般来说,空间累积是指将带电荷的粒子(即带电荷的分子/离子)在受限空间和/或体积(即例如由电场限制的空间)中聚集在一起的步骤,该电场被施加以将带电荷的粒子俘获在一维中(在限定的平面中)、在二维中(在限定的路径和/或线路上)或在三维中(在限定的体积中),例如在累积隧道和/或累积腔室中。空间累积允许本发明在更长的时间跨度内持续地向检测质谱仪提供(碎裂)离子,并允许对预求和的谱进行求和。提供用于俘获离子的空间是一个优势,由于离子携带的电荷的排斥库仑力和/或使相应离子的气相反应的可能性最小化,该空间不太小。作为实例,在不限制本发明的范围的情况下,空间累积可以对应于至多约 107 个离子或甚至更多个离子的累积。

94、在一个特定实施例中,可以通过俘获离子迁移率谱法 (tims),特别是俘获离子迁移率谱法与飞行时间谱法 (timstof) 联用来进行空间累积。因此,tims 盒可以包括具有用于空间累积步骤的累积隧道的部分,该部分包括可以对应于俘获体积和/或通过施加场为离子限制的受限体积的体积。tims 盒可以进一步包括具有 tims 隧道的部分,用于执行实际离子迁移率谱法,特别是第一分离。累积隧道可以直接定位在 tims 隧道前面,即在tims 隧道上游,与其直接接触。此外,tims 盒可以包括在累积隧道前面,即在累积隧道上游并与其直接接触的第一漏斗。此外,tims 盒可以包括在 tims 隧道后面,即在 tims 隧道下游并与其直接接触的第二漏斗。

95、替代性地或另外地,可以通过所有已知变型中的离子阱和/或 orbi trap 来执行空间累积。

96、在实施例中,timstof 平台可以被认为是将离子迁移率谱法 (ims) 与飞行时间(tof) 质量分析联用的高级质谱系统。timstof 平台可以带来若干个关键优势,特别是对于(靶向)诊断方法(但也适用于蛋白质组学和代谢组学研究领域中的其它应用):

97、增强的灵敏度和分辨率:由于其高效的离子俘获和聚焦能力而提高了灵敏度。这可能引起更好的低丰度分析物检测限。离子迁移率与 tof 的整合可以允许高分辨率质量分析,从而在质量确定方面提供更高的准确性并改进离子分离。

98、高速和通量:执行快速测量,实现高通量分析。这对于大量样品和/或大量目标的分析物特别地有益。

99、总体而言,timstof 可以在灵敏度、分辨率、通量和数据质量方面提供显著优势。

100、在实现高选择性和灵敏度方面特别强大,优于基于色谱法的系统的方法(和/或相应系统)的一个特定实施例将 timstof 设置与基于磁珠捕获的样品预处理器组合使用,该样品预处理器具体地被配置成通过以下中的至少一者从血清中收集分析物分子:磁珠捕获。通过直接进样方法向具体地基于 nano-esi 的电离器提供样品分子的恒定流并对预求和的谱进行求和(具体地在线求和)的 timstof 与磁珠捕获的联用允许非常高效且快速的分析,这对于用户而言是简单且易于处理的,并且只需要非常低的维护。换句话说,该方法和相应系统的非常强大的实施例依赖于以下原理的组合:磁珠捕获(样品预处理)、直接进样方法(向电离器提供分析物和分析物特异性标准品的恒定流)、nano-esi(对分析物和分析物特异性标准品进行电离)、timstof(用于选择和检测的质谱法)以及预求和的质量分辨谱的(在线)求和(最终数据处理)。代替通过色谱法纯化分析物,可以在更高程度上发挥tims 盒的潜力,并且可以在 tims 盒中进行分离。如果需要或期望,磁珠捕获方法可提供进一步的纯化。因此,代替通过色谱法纯化分析物,可以通过磁珠捕获方法与直接进样到电离器和 tims 盒的联用来执行分析物与样品的其它分子的分离。这种特定组合在优于色谱法方面特别地强。

101、可以在提供时间跨度 t0a 内提供分析物和分析物特异性内标的恒定流。执行分析物和分析物特异性内标的空间累积可以在累积时间跨度 t0b 内执行;执行分析物和分析物特异性内标的空间累积可以持续地执行;执行分析物和分析物特异性内标的第一分离可以在第一分离时间跨度 t1 内以脉冲方式进行/执行;执行分析物和分析物特异性内标的第二分离可以在第二分离时间跨度 t2 内以脉冲方式进行/执行;使电离分析物碎裂为电离分析物碎片并使分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片可以在碎裂时间跨度 t3 内以脉冲方式进行/执行;并且用检测质谱仪记录至少两个预求和的质量分辨谱可以在记录时间跨度 t4 内以脉冲方式进行/执行。具体而言,时间跨度之间的以下关系可能适用:t0a 或 t5> t1 > t2 = t3 > t4 或 t0a 或 t5> t1 > t2 > t3 > t4。这种关系可以允许减少离子的损耗,可能随着下游过程变得更快而大大减少。在一些情况下,总测量时间跨度 t5 可以对应于收集生成最终质量分辨谱所需的数据所需的整个测量的单个记录时间跨度 t4 的总和(例如,其中记录和/或生成预求和的谱和/或天然谱中的每一者)。提供时间跨度 t0a 和/或总测量时间跨度 t5 可以在介于 15s 与 30 分钟之间的范围内,累积时间跨度 t0b 可以在 ms-时间范围内(并且),第一分离时间跨度 t1(先前表示为第一触发时间)中的每一者可以在介于约 40ms 与 300ms之间的范围内,第二分离时间跨度 t2(先前表示为第二触发时间)中的每一者可以在介于约 1ms 与 40ms 之间的范围内,碎裂时间跨度 t3(先前表示的第三触发时间)中的每一者可以在介于约 1ms 与 40ms 之间的范围内,并且/或者记录时间跨度 t4(先前表示的第四触发时间)中的每一者可以小于约 1ms,在 µs 时间范围内。提供时间跨度 t0a 可以限制测量时间跨度 t5。提供时间跨度 t0a 可以具有与测量时间跨度 t5 相同或相似的长度,或者可以至少大致在同一时间范围内。

102、与上述一致,更下游的模块可以比更上游的模块运行得更快。因此,从上游到下游模块,触发时间可以减小。

103、提供分析物和分析物特异性内标的恒定流以及执行分析物和分析物特异性内标的空间累积可以持续地执行。替代性地,仅提供分析物和分析物特异性内标的恒定流可以持续地执行,并且因此持续地进料分析物和分析物特异性内标的空间累积;执行分析物和分析物特异性内标的第一分离可以以约 25hz 至 3hz 的频率进行/执行;执行分析物和分析物特异性内标的第二分离可以以约 1khz 至 25hz 的频率进行/执行;使电离分析物碎裂为电离分析物碎片并使分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片可以以约1khz 至 25hz 的频率执行;并且用检测质谱仪记录至少两个预求和的质量分辨谱可以以大于 1khz 的频率进行/执行。

104、执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分的第一分离和/或第二分离可以同时对(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标进行。

105、通过与气相颗粒碰撞,使电离分析物碎裂为电离分析物碎片并使电离分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片可以同时对电离分析物和电离分析物特异性内标进行。这可能是一般情况,并且特别是在上述同时分离的情况下。

106、在检测质谱仪上提供包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片的流可以基于同时具有电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片两者的流。这可能是一般情况,并且特别是在上述同时分离和/或同时碎裂的情况下。

107、作为上述同时分离的替代方案,在所有描述的实施例中,执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分的第一分离和/或第二分离可以对(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标依次进行,即以时间切换的方式(在 ms 时间范围内在分析物与分析物特异性内标之间来回切换)进行,使得(电离)分析物在与(电离)分析物特异性内标不同的时间进行第一分离和/或第二分离。因此,系统可以在(电离)分析物与(电离)分析物特异性内标的分离之间切换。因此,执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标与其它组分的第一分离可以理解为执行(电离)分析物与其它组分的第一分离以及单独执行(电离)分析物特异性内标与其它组分的第一分离。空间累积可以对分析物和分析物特异性内标一起执行,即同时执行。

108、作为上述同时碎裂的替代方案,通过与气相颗粒碰撞使电离分析物碎裂为电离分析物碎片并使电离分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片可以对(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标连续地执行。这可能是一般情况,并且特别是在上述连续分离的情况下。

109、作为上述同时提供的替代方案,单独提供电离分析物流可能引起在检测质谱仪上提供包含电离分析物碎片的电离分析物流,并且单独提供电离分析物特异性标准品流可能引起在检测质谱仪上提供电离分析物特异性内标碎片,在电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片不在同一流中同时混合的情况下。这可能是一般情况,并且特别是在上述连续分离和/或连续碎裂的情况下。

110、一般来说,即在所有情况下,无论如上所述的同时或连续动作如何,用检测质谱仪记录至少两个预求和的质量分辨谱和对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱可能产生最终质量分辨谱,该最终质量分辨谱在分析物的阳性测试结果中同时显示至少一个分析物特异性信号(峰)和至少一个内标特异性信号(峰),其中两个峰可清楚地区分。在分析物的阴性测试结果中,最终质量分辨谱仅显示至少一个内标特异性信号(峰),但没有对应于分析物的信号。

111、一般来说,即在所有情况下,无论如上所述的同时或连续动作如何,信号都可以被过滤,使得-在分析物的阳性测试结果中-记录和/或生成一个最终质量分辨谱,该最终质量分辨谱仅显示分析物(碎片)的至少一个信号,并且记录和/或生成一个最终质量分辨谱,该最终质量分辨谱仅显示分析物特异性内标(碎片)的至少一个信号。

112、一般来说,即在所有情况下,无论如上所述的同时或连续动作如何,记录和求和记录的谱的步骤可以指:用检测质谱仪针对分析物记录(当对分析物进行阳性测试时)电离分析物碎片的至少两个预求和的质量分辨谱,并对电离分析物碎片的至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得电离分析物碎片的最终质量分辨谱,即具有电离分析物碎片的至少一个信号,并用检测质谱仪针对分析物特异性标准品记录电离分析物特异性内标碎片的至少两个预求和的质量分辨谱,并对电离分析物特异性内标碎片的至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得电离分析物特异性内标碎片的最终质量分辨谱,即具有电离分析物特异性内标碎片的至少一个信号。

113、根据第一方面的方法可以进一步包括基于电离分析物碎片的至少一个信号与电离分析物特异性内标碎片的至少一个信号的比较来定量地分析电离分析物碎片的最终质量分辨谱的步骤,其中两者都存在于一个“共享”/公共谱中,或者两者都存在于单独的谱中,如上文所概述的。基于信号的相互比较,可以推导和/或确定生物样品溶液中的分析物的存在(定量分析)以及量和/或浓度(定性分析)。定量和/或定性分析可以自动执行,即使用机器、数据处理器和/或控制器,其中具体地,不受限制地,定量和/或定性分析可以基于使用人工智能、神经网络、深度学习等。

114、根据第二方面,计算机程序产品包含机器可读指令,该机器可读指令在机器、计算机或系统上加载和运行时分别使机器、计算机或系统执行前述方法或其实施例,即根据第一方面的方法。

115、根据第三方面,用于检测生物样品溶液中的分析物的质谱仪系统包括:样品供应模块,该样品供应模块包括样品预处理器和电离器,该样品供应模块被配置成提供包括来自生物样品溶液的分析物和分析物特异性内标的电离样品分子的恒定流,其中该电离器基于电喷雾电离 (esi) 和/或纳米电喷雾电离 (nano-esi),并且因此可以包括 esi 和/或nano-esi 和/或可以连接到 esi 和/或 nano-esi;第一选择性增强器模块,该第一选择性增强器模块被配置成执行分析物和分析物特异性内标的空间累积,并且基于电离分子(特别是分析物和分析物特异性内标)的大小和/或形状,至少部分地执行分析物和分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分的第一分离;第二选择性增强器模块,该第二选择性增强器模块被配置成基于电离分子的质荷比至少部分地执行分析物和分析物特异性内标与电离样品分子的剩余其它组分的第二分离;碎裂器模块(也称为“碎裂器”),该碎裂器模块被配置成通过与气相颗粒碰撞,使电离分析物碎裂为电离分析物碎片并使分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片;检测模块,该检测模块包括具有第一数据处理器的检测质谱仪,并且被配置成记录来自电离分析物碎片流和电离分析物特异性内标碎片的至少两个预求和的质量分辨谱;以及控制器模块,该控制器模块包括第二数据处理器,该第二数据处理器被配置成对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱。

116、替代性地或另外地,用于检测生物样品溶液中的分析物的质谱仪系统可以包括:样品供应模块,该样品供应模块包括样品预处理器和电离器,其中样品预处理器被配置成通过直接进样方法向电离器提供包含来自生物样品溶液的分析物和分析物特异性内标的样品分子的恒定流,并且其中电离器包括基于等离子体的环境电离技术,诸如实时直接分析 (dart) 和/或大气压电离,诸如电喷雾电离 (esi) 和/或纳米电喷雾电离 (nano-esi),并且/或者电离器基于电喷雾电离 (esi) 和/或纳米电喷雾电离 (nano-esi),并且被配置成至少部分地对样品分子的恒定流进行电离,并且由此具体地向第一选择性增强器模块提供包含分析物和分析物特异性内标的电离样品分子的恒定流;第一选择性增强器模块,该第一选择性增强器模块被配置成从电离器接收电离样品分子的恒定流并执行电离样品分子的(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标的空间累积,并基于电离分子(特别是分析物和分析物特异性内标)的大小和/或形状,至少部分地执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分的第一分离;第二选择性增强器模块,该第二选择性增强器模块被配置成基于电离分子的质荷比至少部分地执行电离样品分子的(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标与电离样品分子的剩余其它组分的第二分离;碎裂器模块(也称为“碎裂器”),该碎裂器模块被配置成通过与气相颗粒碰撞,使电离样品分子的电离分析物碎裂为电离分析物碎片并使电离样品分子的电离分析物特异性内标碎裂为电离分析物特异性内标碎片;检测模块,该检测模块包括具有第一数据处理器的检测质谱仪,并且被配置成记录来自电离分析物碎片流和电离分析物特异性内标碎片的至少两个预求和的质量分辨谱;以及控制器模块,该控制器模块包括第二数据处理器,该第二数据处理器被配置成对至少两个预求和的质量分辨谱进行求和以获得最终质量分辨谱。

117、质谱仪系统可以被配置成执行这些方法,具体地根据第一方面的方法以及具体地根据本文所述的实施例的方法。

118、质谱仪系统,特别是根据第三方面的系统是或可以适应于诊断中的至少一个特定要求。根据第三方面的质谱仪系统特别适合于增加和/或提高 ms 的灵敏度,使得它可以广泛用于诊断。根据第三方面的质谱仪系统可以维持或进一步提高现有 ms 的选择性程度。根据第三方面的质谱仪系统允许从复杂的生物基质中便捷、低维护、可靠、灵敏、选择性和/或快速检测各种分析物。一般来说,上述方法列出的所有优势和技术效果可以相应地应用于质谱仪系统(本文中也可以称为“ivd 分析仪”)。质谱仪系统可以被认为是临床诊断系统,也可以是临床诊断系统的元件。

119、电离器可以被配置成对包含分析物分子和分析物特异性内标的预处理的样品分子的至少一部分进行电离。电离的分子可以经受以下步骤,但未电离的任何分子不经受。电离器可以被配置成在空间累积之前产生电离样品分子的恒定流。电离器可以包括以下中的至少一者:esi 和/或 nano-esi、apci、ei、激光解吸。

120、选择表达“检测质谱仪”,因为该 ms 单元不同于整个 ms 系统的其它 ms 单元,不同之处在于它(除了分离/选择之外)用于质谱的实际检测,而检测质谱仪上游的其它质谱仪元件/单元可以专门用于选择或选择性增强。因此,系统中的最后一个质谱仪被称为“检测质谱仪”。

121、质谱仪系统可以具体地不含色谱单元,诸如 hplc 单元和/或柱和/或任何其它色谱仪。色谱法对于用户而言可能是繁琐的,因为它通常需要非常高的维护,并且需要操作和/或维护的技术知识。例如,hplc 单元包括在非常高的压力下操作的柱、管道、连接器、软管和/或其它元件。如果某个元件被阻塞,则需要立即更换。更换元件后的恰当连接需要由技术人员确保,否则施加到元件的高压可能会损坏整个系统或至少其元件。因此,当使用色谱法(特别是 hplc)时,可能需要许多动手操作。因此,难以在全自动化 ms 系统中实施色谱法,该系统应该易于使用,用户友好,并且不应需要大量维护。因此,不包括且不需要色谱法作为预处理样品的技术的质谱仪系统可能非常用户友好,动手操作和/或维护的强度较低,并且可以部分或甚至完全自动化。此类质谱仪可以进一步允许高测试通量和低停机时间。

122、样品供应模块(包括样品预处理器和电离器)、第一选择性增强器模块、第二选择性增强器模块、碎裂器模块、检测模块和控制器模块中的至少一者可以是可商购获得的,并且可以作为质谱仪系统中的实体和/或针对质谱仪系统的实体提供,例如包括 timstof 仪器。样品供应模块可以被配置为一个元件和/或模块,具体地具有一个外壳。替代性地,样品供应模块可以被配置为多于一个元件和/或模块。例如,样品供应模块可以被配置为具有样品预处理器模块和电离器模块作为单独实体,具体地具有多个外壳的两个元件和/或模块。替代性地或另外地,上文列出的元件和/或模块中的至少两者可以作为组合的单个元件、模块和/或具有共享外壳提供,例如,第二选择性增强器模块可以与碎裂器模块组合以形成实体。模块的特征可以在于它将所有元件容纳在一个单个外壳中;和/或模块的所有元件由模块的一个单个控制器控制;和/或作为一个单个元件商业地提供。

123、碎裂器模块可以被配置成在检测模块的检测质谱仪上直接或间接提供包含电离分析物碎片和电离分析物特异性内标碎片的流。

124、控制器模块可以对应于工作站、外部数据处理器、服务器和/或控制器,在其上通过计算机程序产品存储和/或提供机器可读指令,当分别在机器、计算机和/或系统上加载和运行时,所述机器可读指令使机器、计算机或系统执行前述权利要求中任一项所述的方法。

125、质谱仪系统可以包括所列模块的相同模块类型中的多于一个。例如,质谱仪系统可以包括两个或更多个第一选择性增强器模块,该两个或更多个第一选择性增强器模块可以在彼此之后/后面布置成一行,或者该两个或更多个第一选择性增强器模块可以布置在第二选择性增强器模块的前面和后面/之后。这也可以适用于其它模块。

126、样品预处理器可以被配置成添加分析物特异性内标。替代性地或另外地,样品预处理器可以被配置成通过以下中的至少一者从血清中收集分析物分子:磁珠捕获和/或免疫测定方法。因此,样品预处理器可以被配置成在 esi 和/或 nano-esi 之前提供具有或不具有分析物特异性内标的样品溶液,作为包括所述方法的预处理的样品溶液,并且由此将分析物分子和可能地分析物特异性内标与基质分离。因此,样品预处理器可以被视为基质-分析物分离单元。

127、被配置成提供电离样品分子的恒定流,包括通过电离器使用 esi 和/或 nano-esi 对预处理的样品分子的至少一部分进行电离的样品供应模块在一些情况下可以包括通过样品预处理器在 esi 和/或 nano-esi 之前对预处理的样品分子的至少一部分进行电离。因此,预处理的样品溶液可能已经包含电离分子,特别是在 esi 和/或 nano-esi 之前的电离样品分子。

128、在一些情况下,样品预处理器可以被配置成从全血样品中分离血清,特别是如果离心机被样品预处理器涉及或包括的话。因此,样品预处理器可以被配置成在 esi 和/或nano-esi 之前,提供样品溶液作为预处理的样品溶液,所述提供包括从全血样品中分离血清。

129、第一选择性增强器模块被配置成至少部分地执行分析物和分析物特异性内标的空间累积并基于电离分子的大小和/或形状,至少部分地执行分析物和分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分的第一分离,其中空间累积之后可以进行第一分离,即在其下游。替代性地,可以在第一分离的上游执行空间累积。

130、第一选择性增强器模块可以包括离子迁移率谱仪/选择器。第一选择性增强器模块可以包括 tims 盒,或可以对应于 tims 盒。

131、第二选择性增强器模块和/或碎裂器可以包括至少一个四极质谱仪和/或充气腔室。具体地,第二选择性增强器模块可以对应于或包括四极质谱仪,并且碎裂器可以对应于或包括充气腔室。此类元件的组合是特别有效的,并且可作为即用型模块商购获得。因此,将离子迁移率谱仪/选择器与四极质谱仪和充气腔室联用既高效又便捷。

132、检测质谱仪可以包括以下中的至少一者:飞行时间 (tof)、三重四极杆 (qqq)、离子阱、orbi-trap 质谱法。检测质谱仪可以配备有电离单元和/或与电离单元联用,该电离单元包括以下中的至少一者:nanospray、esi、nano-esi、apci、ei、激光解吸。

133、第一选择性增强器模块可以提供有效长度,该有效长度被配置用于将分析物和分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分进行第一分离,该有效长度为约 3cm 至 8m,具体地约 4cm 至 3m,更具体地约 5cm 或 1.5m,具体地其中第一选择性增强器模块可以包括具有累积隧道和 tims 隧道的 tims 盒,其中 tims 隧道可以提供被配置用于第一分离的有效长度。因此,第一分离可以有效地在约 3cm 至 8m 的长度,具体地约 4cm 至 3m的长度,更具体地约 5cm 或 1.5m 的长度,例如在具有该长度的隧道中进行。

134、第一选择性增强器模块可以提供用于执行分析物和分析物特异性内标的空间累积的部分,其(外壳)体积为大约 1cm3 至 70cm3,具体地大约 5cm3 至 48cm3,并且更具体地大约 10cm3 至 45cm3。例如,分析物的空间累积可以在大约 12cm3 的体积中进行。第一选择性增强器模块的整个体积可以更大,例如是用于执行空间累积的部分的大小的两倍。在一个其它实施例中,第一选择性增强器模块包括漏斗和累积隧道,并提供用于执行分析物和分析物特异性内标的空间累积的部分,其尺寸为 5cm x 3cm x 3cm,即 45cm3。该体积可以对应于由用于执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标的空间累积的第一选择性增强器模块的部分的物理尺寸定义的物理体积。第一选择性增强器模块可以提供用于执行空间累积的部分和用于执行(电离)分析物和(电离)分析物特异性内标与电离样品分子的其它组分的至少部分第一分离的另一部分-这两个部分可以具有但不限于 10cm x 3cmx 3cm,即 90cm3 的尺寸。在一个特定实施例中,用于执行至少部分第一分离的部分可以包括 tims 隧道。

135、替代性地或另外地,第一选择性增强器模块可以提供隧道状空间,该隧道状空间具有大约 0,5cm 至 5cm,特别是大约 1cm 至 4cm 的横截面直径(在圆形隧道的情况下)或侧长(在正方形隧道的情况下),其被配置用于分析物的有效和/或足够的空间累积,以在本发明的实施例方面实现良好的结果。

136、所述方法或其任何实施例和/或质谱仪系统或其任何实施例可以部分地、半自动化或全自动化地执行,以提高效率、减少用户的动手/手动操作、提高可靠性、减少错误和/或提高用户友好性程度。因此,未接受 ms 专门培训的用户可以安全且可靠地使用质谱仪系统并应用本文所述的方法,两者均在本文中描述。

137、在下文中提供了一些适用于本文给出的描述的一般定义。

138、词语“包括 (comprise)”以及变型诸如“包括 (comprises)”和“包括(comprising)”应理解为暗示包括所陈述的整数或步骤或者整数或步骤组,但不排除任何其它整数或步骤或者整数或步骤组。术语“包括”和“包含”可以互换使用。

139、如在本说明书和所附权利要求中所用,除非内容另外明确规定,否则单数形式“一个/种 (a/an)”和“该 (the)”包括复数指代物。

140、百分比、浓度、量和其它数值数据在本文中可以“范围”格式表达或呈现。应当理解,此类范围格式仅出于方便和简洁而使用,因此应灵活地解释为不仅包括明确列举为范围限值的数值,而且包括该范围所涵盖的所有单独的数值或子范围,就如同明确列举出每个数值和子范围一样。作为例示,数值范围“4% 至 20%”应解释为不仅包括明确列举出的4% 至 20% 的值,而且包括所示范围内的各个值和子范围。因此,此数值范围中包括个体值诸如 4、5、6、7、8、9、10、… 18、19、20% 和子范围诸如从 4-10%、5-15%、10-20% 等。此相同原则适用于引用最小值或最大值的范围。此外,无论所描述的范围的广度或特性如何,均适用此类解释。

141、当与数值相连使用时,术语“约”或“大约”意为涵盖处于一定范围内的数值,该范围具有比所指示的数值小 5% 的下限和比所指示的数值大 5% 的上限。

142、“质谱仪系统”、“ivd 分析仪”和/或“临床诊断系统”优选地是专门用于分析用于ivd 的样品的实验室自动化设备。根据需要和/或根据期望的实验室工作流程,质谱仪系统可以具有不同的配置。通过将多个站和/或设备和/或模块和/或单元耦接在一起,可获得附加配置。

143、“单元”和/或“模块”是工作单元,通常大小比整个质谱仪系统更小,其具有专用功能。此功能可以是分析功能,但也可以是分析前功能或分析后功能,或者可以是分析前功能、分析功能或分析后功能中的任一个的辅助功能。特别地,单元和/或模块可以被配置成与一个或多个其它模块或单元协作以进行样品处理工作流程的专用任务,例如通过执行一个或多个分析前步骤和/或分析步骤和/或分析后步骤。术语“单元”和/或“模块”和“装置”可互换使用。特别地,质谱仪系统可以包括一个或多个分析设备,其设计用于执行针对某些类型的分析(例如,临床化学、免疫化学、凝血、血液学、液相色谱分离、质谱法等)优化的相应工作流程。因此,质谱仪系统/临床诊断系统可以包括具有相应工作流程的一个分析设备或此类分析设备中的任一者的组合。分析设备中的每一者可以包括至少一个站和/或至少一个单元,优选地分析前和/或分析后单元。质谱仪系统/临床诊断系统可以包括功能单元,诸如用于吸移和/或泵送和/或混合样品和/或试剂和/或系统流体的液体处理单元,以及还有用于分选、储存、运输、识别、分离、检测的功能单元。

144、“检测分析物”可以指仅仅定性检测至少一种目标分析物的存在。“检测分析物”可以具体地包括如本文主要所用的定量确定分析物的水平的含义。如本文所用,术语“确定”目标分析物的水平是指目标分析物的定量或定性,例如确定或测量预处理样品中的目标分析物的水平。

145、在此上下文中,“至少一种目标分析物的存在”涵盖通过以下项进行的对目标分析物的定性:其绝对值、和/或其相对于内标和/或参考的相对信号值、和/或其它分析物的水平、和/或与其浓度相匹配的分析物浓度限值。

146、在此上下文中,“水平”或“水平值”涵盖绝对量、相对量或浓度,以及与其相关或可从其导出的任何值或参数。

147、在本公开的上下文中,术语“分析物”、“分析物分子”或“目标分析物”可互换使用,是指要经由质谱法进行分析的化学物质。适合经由质谱法进行分析的化学物质,即分析物,可以是活体生物体中存在的任何种类的分子,包括但不限于核酸(例如,dna、mrna、mirna、rrna 等)、氨基酸、肽、蛋白质(例如,细胞表面受体、胞质蛋白等)、代谢物或激素(例如,睾酮、雌激素、雌二醇等)、脂肪酸、脂质、碳水化合物、类固醇、酮类固醇、开环甾类化合物(例如,维生素 d)、以另一分子的某一修饰(例如,蛋白质上的糖部分或磷酰残基、基因组 dna上的甲基-残基)为特征的分子或已经由生物体内化的物质(例如,治疗性药物、滥用的药物、毒素等)或此类物质的代谢物。此类分析物可以用作生物标志物。在本发明的上下文中,术语“生物标志物”是指生物系统内的物质,其用作所述系统的生物学状态的指示物。

148、如本文所用,术语“彼此连接”可具体地指或是指通过固定单元(例如,管连接)进行的物理接触或通过例如吸移单元进行的半物理连接。此外,物理可意指固体/液体(例如,水性液滴喷射或压电驱动的液滴喷射)或气态(例如,带有离子镜、s-透镜或多极的离子光学器件)中的接触。因此,术语“彼此连接”也可以对应于流体连接,使得物质,具体地气体、气溶胶、液体、离子、电荷和/或具有流动行为的其它物质可以在流体连接的模块和/或元件之间流动。

149、如本文所用,术语“彼此连接”可具体地指或是指站和/或单元之间的电接触和/或电磁接触。

150、如本文所用,术语“直接”可意指两个直接连接的站之间没有布置其它站。

151、分析物可能存在于目标的样品(例如,生物样品),优选地临床生物样品中-在这种情况下,测试结果应为阳性,即样品被测试对目标的分析物呈阳性,如果以可检测的量/浓度存在于样品中的话。样品中可能不存在目标的分析物,并且在这种情况下,测试结果应为阴性。术语“样品”、“生物样品溶液”、“目标样品”或“生物样品”在本文中可互换使用,并且可以指组织、器官或个体的一部分或切片,通常小于此类组织、器官或个体,旨在代表整个组织、器官或个体。在分析时,样品提供关于组织状态或者器官或个体的健康或患病状态的信息。样品可以包括但不限于:流体样品,诸如血液、血清、血浆、滑液、脊髓液、尿液、唾液和淋巴液;或固体样品,诸如干血斑和组织提取物。样品的另外的实例为细胞培养物或组织培养物。

152、如本文所用的术语“血清”为血液中的可以与凝固的血液分离的透明液体部分。如本文所用,术语“血浆”为血液中的含有血细胞的透明液体部分。血清与血浆不同,血浆是正常未凝固血液中的含有红细胞和白细胞以及血小板的液体部分。凝血造成血清与血浆之间的差异。如本文所用的术语“全血”含有血液的所有成分,例如白细胞、红细胞、血小板和血浆。

153、在本公开的上下文中,样品可以来源于“个体”或“受试者”或“患者”。通常,受试者或患者为哺乳动物。哺乳动物包括但不限于驯化动物(例如,牛、绵羊、猫、犬和马)、灵长类动物(例如,人和非人灵长类动物,诸如猴)、兔以及啮齿类动物(例如,小鼠和大鼠)。优选地,患者样品来自人类。

154、如本文所用,术语“小分子”是具有小于 2000 da、优选地小于 1000 da、更优选地800 da 的分子量或摩尔质量的分子或化合物。

155、“样品预处理器”或“样品制备站”是耦接到一个或多个分析站、模块或单元的预分析模块,其设计用于执行一系列样品(预)处理步骤,这些样品处理步骤旨在移除或至少减少样品中的干扰基质组分和/或富集样品中的目标分析物。此类处理步骤可以包括对一个样品或多个样品顺序地、并行地或交错地执行的以下处理操作中的任一项或多项:吸移(抽吸和/或分配)流体、泵送流体、与试剂混合、在一定温度下培育、加热或冷却、离心、分离、过滤、筛分、干燥、洗涤、重悬、等分、转移、储存……)和/或在一些实施例中磁珠分离。

156、“试剂”是用于处理样品以便例如制备用于分析的样品、使得发生反应或使得能够检测样品或样品中所含分析物的物理参数。特别地,试剂可以是作为反应物或包含反应物的物质,通常是能够例如与样品中的一种或多种分析物或样品中不需要的基质成分结合或使之发生化学转化的化合物或药剂。反应物的示例为酶、酶底物、缀合的染料、蛋白结合分子、配体、核酸结合分子、抗体、螯合剂、增进剂、抑制剂、表位、抗原等。但是,术语试剂用于包括可以添加到样品的任何流体,包括稀释液,包括水或其它溶剂或缓冲溶液,或用于破坏分析物与蛋白质、结合蛋白或表面的特异性或非特异性结合的物质。

157、样品(样品液体、样品流体、样品溶液可以对应于相同的含义,即液体形式的样品)可以例如提供在样品容器中,诸如样品管(包括初级管和次级管),或多孔板,或任何其它样品承载支架中。试剂可例如以含有单独试剂或试剂组的容器或盒的形式布置,并且放置在储存隔室或传送装置内的适当接受器或位置中。其它类型的试剂或系统流体可在散装容器中提供或经由管线供应。

158、如本文所用,术语“自动地”或“自动化的”是广义的术语且应被赋予对本领域普通技术人员而言普通且惯常的含义,并且不限于特殊或自定义的含义。该术语具体地可指但不限于完全借助于至少一个计算机和/或计算机网络和/或机器来进行的过程,特别地不需要手动操作和/或与用户交互。

159、术语“完全自动化的”可指完全借助于至少一个计算机和/或计算机网络和/或机器而不需要手动操作和/或与用户交互来进行的过程。术语“部分地自动化的”可指借助于至少一个计算机和/或计算机网络和/或机器并且在手动操作和/或与用户交互的帮助下来进行的过程。优选地,“部分地自动化的”可意指手动操作和/或与用户交互最多占整个过程的 50% 或 40% 或 30% 或 20% 或 10% 或 5%,其中过程的其余部分借助于至少一个计算机和/或计算机网络和/或机器来进行。“借助于至少一个计算机和/或计算机网络和/或机器”可意指该过程在没有任何手动操作和/或与用户交互的情况下进行。

160、通常,“内标”(istd)(本文中称为“分析物特异性内标”)是一种已知量的物质,其在经过质谱检测工作流程(即,包括任何预处理、富集和实际检测步骤)时表现出与目标分析物相似的特性。尽管 istd 表现出与目标分析物类似的特性,它仍可明显地与目标分析物区分开来。例如,在离子迁移率分离期间,istd 与目标分析物具有相同的离子尺寸但不同的 m/z 比。优选地,内标在其离子尺寸方面与分析物不可区分但在 m/z 比方面不同。因此,分析物和 istd 两者均同时进入质谱仪中。然而,istd 表现出与来自样品的目标分析物不同的分子质量。这使得在来自 istd 的离子与来自分析物的离子之间能够通过其不同的质荷 (m/z) 比进行质谱区分。两者均经历碎裂并提供子离子。这些子离子可通过其 m/z比而彼此区分并与各自的母离子区分。因此,可对来自 istd 和分析物的信号进行独立的测定和定量。由于 istd 已以已知量添加,因此来自样品的分析物的信号强度可归因于该分析物的特定定量的量。因此,istd 的添加允许对所检测的分析物的量进行相对比较,并且使得当分析物到达质谱仪时能够对样品中存在的目标分析物进行无歧义的鉴别和定量。通常但不一定,istd 是目标分析物的同位素标记的变体(包含例如 2h、13c 或15n 等标记)。

161、在本发明的上下文中,术语“衍生化试剂”或“标记”或“衍生化剂”可互换使用,并且是指具有特定化学结构的化学物质。所述化合物可包含一个或多个反应性基团。每个反应性基团可履行不同的功能性,或者两个或更多个反应性基团可履行相同功能。反应性基团包括但不限于反应性单元、带电荷的单元和中性丢失单元。衍生化试剂可与目标分析物发生大气压化学反应。

162、术语“溶血试剂 (hr)”是指裂解样品中存在的细胞的试剂,在本发明的上下文中,溶血试剂特别地指裂解血液样品中存在的细胞(包括但不限于,全血样品中存在的红细胞)的试剂。众所周知的溶血试剂是水 (h2o)。溶血试剂的其它实例包括但不限于去离子水、高渗透压液体(例如,8m 尿素)、离子液体和不同的去污剂。

163、在本发明的上下文中,术语“化合物”或“衍生化试剂”或“标记”或“衍生化剂”可互换使用,并且是指具有特定化学结构的化学物质。所述化合物可包含一个或多个反应性基团。每个反应性基团可履行不同的功能性,或者两个或更多个反应性基团可履行相同功能。反应性基团包括但不限于反应性单元、带电荷的单元和中性丢失单元。衍生化试剂可与目标分析物发生化学反应。

164、术语“固相萃取 (spe)”是指从基质(例如,生物基质)将分析物吸附到固体吸附剂上,并且随后将分析物从吸附剂洗脱到溶剂(例如,有机溶剂)中。spe 是用于化学中样品制备的高效工具。传统的 spe 材料是二氧化硅基、碳基和粘土基树脂。用于 spe 应用的许多吸附剂可在市场上以不同的形式商购获得,诸如 spe 管和吸移管吸头形式,诸如 oasis-hlb(由 waters 生产)、omix(由 agilent 生产)和 monotips(由 gl sciences 生产)。

165、spe 的基本原理类似于液-液萃取。这两种方法都涉及溶解的物质在两相之间的分布。然而,spe 涉及分析物在液相(样品介质)和固相(吸附剂)之间的分散,而不是如液-液萃取中那样不能混合在一起的两个液相。该技术允许通过从溶液吸附来在固体吸附剂上富集和纯化分析物。该技术对于技术人员来说是已知的并且因此不进行更详细的解释。

166、术语“液-液萃取 (lle)”是指由溶质从一种溶剂到另一种溶剂的转移组成的分离过程,该两种溶剂彼此不混溶或部分地混溶。通常,溶剂中的一者可以是水或含水混合物,并且另一者可以是非极性有机液体。如所有萃取过程中那样,液-液萃取包括混合(接触)步骤,之后是相分离步骤。在选择溶剂和操作模式时考虑这两个步骤很重要。因此,虽然剧烈混合有利于将目标分析物从一种溶剂转移到另一种溶剂,但它也可能通过形成乳状液而削弱相分离的简易性。该技术对于技术人员来说是已知的并且因此不进行详细解释。

167、术语“色谱法”是指一种过程,在该过程中,由液体或气体携带的化学混合物由于化学实体在固定的液相或固相周围或上方流动时的差异性分布而被分离为组分。

168、术语“液相色谱法”或“lc”是指当流体均匀地渗透通过细碎物质的柱或通过毛细管通道时,选择性阻滞流体溶液中的一种或多种组分的过程。该阻滞是由于当该流体相对于一种或多种固定相运动时,混合物的组分分布在一种或多种固定相与体相流体(即流动相)之间而导致的。固定相的极性高于流动相(例如,甲苯作为流动相,二氧化硅作为固定相)的方法称为正相液相色谱法 (nplc),而固定相的极性小于流动相(例如,水-甲醇混合物作为流动相,而 c18(十八烷基硅烷基)作为固定相)的方法称为反相液相色谱法 (rplc)。

169、“高效液相色谱法”或“hplc”是指一种液相色谱方法,在该方法中,通过迫使流动相在压力下经过固定相,通常为密集填充柱,来提高分离程度。通常地,使用由不规则形状或球形的颗粒、多孔整体层或多孔膜构成的固定相来填充柱。基于流动相和固定相的极性,hplc 历来分为两个不同的子类。固定相的极性高于流动相(例如,甲苯作为流动相,二氧化硅作为固定相)的方法称为正相液相色谱法 (nplc),反之(例如,水-甲醇混合物作为流动相,而 c18(十八烷基硅烷基)作为固定相)则称为反相液相色谱法 (rplc)。微型 lc 是指使用具有窄的内柱直径(通常低于 1 mm,例如约 0,5 mm)的柱的 hplc 方法。“超高效液相色谱法”或“uhplc”是指使用 120 mpa (17.405 lbf/in2) 压力或约 1200 大气压的 hplc方法。快速 lc 是指使用具有如上所述的内径且长度短(<2cm,例如 1cm)的柱的 lc 方法,其采用如上所述的流速并使用如上所述的压力(微型 lc、uhplc)。短快速 lc 方案包括使用单个分析柱的捕捉/洗涤/洗脱步骤,并在 <1 min 的极短时间内实现 lc。

170、其它众所周知的 lc 模式包括“亲水作用色谱”(hilic)、体积排阻 lc、离子交换lc 和亲和 lc。

171、lc 分离可为单通道 lc 或包括多个平行布置的 lc 通道的多通道 lc。在 lc中,可根据分析物的极性或 log p 值、尺寸或亲和力来分离分析物,如技术人员通常所知。

172、术语“微粒”可以指在 10nm-10mm 范围内的球形颗粒或不规则形状的颗粒。颗粒可以由以下项组成或包含以下项:无机和/或有机材料,例如 sio2、tio2、聚苯乙烯、pmma 以及任选地更多材料。颗粒的表面可通过与支持性微粒核心材料不同的化学物质(例如,c18链、cn、五氟苯基等)来修饰。

173、术语“珠”不一定是指球形,而是指平均尺寸在纳米或微米范围内并具有任何可能形状的微粒。珠可以是固相。合适的固相包括但不限于固相萃取 (spe) 盒。珠可以是非磁性的、磁性的或顺磁性的。珠可以经差异性涂覆以对目标的分析物具有特异性。依据预期的用途,即依据预期的捕获分子,涂层可以不同。哪种涂层适用于哪种分析物是技术人员众所周知的。珠可以由各种不同材料制成。珠可具有各种尺寸并且包含具有或不具有孔的表面。

174、非磁珠也可以与磁珠组合使用或替代磁珠。在这种情况下,可以基于过滤来进行捕获和释放。样品制备、样品预处理和/或预处理可以在样品制备站中或由样品制备站执行,并且可以进一步包括一个或多个吸移装置或流体输送装置,用于将流体(诸如样品、试剂、洗涤液、悬浮液)添加到反应容器中/从反应容器中移除。

175、术语“惰性气体汽提”可指使惰性气体(例如,氮气或氩气)通过需要汽提的液体鼓泡的过程。由于惰性气体与含分析物的液体的平衡过程,挥发性化合物被蒸发。

176、术语“顶空萃取”可指将液体样品气密密封在小瓶中的过程,该小瓶具有在液体上方的顶空中的空气或其它气体。小瓶的密封处于环境压力下。密封小瓶被外部热源加热,并且目标分析物在顶空中蒸发,同时增加小瓶的压力。小瓶的气态部分,如果进一步被注射器或毛细管取出并直接转移到分析单元。

177、术语“由液体和/或固体支持的气体吸附”可指其中气体吸附在液体或固体的活性表面上的过程。分析物在该过程期间可经历吸热或放热过程以及化学反应。

178、术语“不稳定分析物离子供应单元”可指(例如通过脉冲的激光发射)产生时间依赖性离子的单元。

179、术语“稳定分析物离子供应单元”可指(例如在 nano-esi 期间通过恒定低和电源)产生时间独立性离子的单元。

180、术语“nano spray”或“apci”是指两种独立的电离技术,其中使用高电流来进行电离。

181、术语“电喷雾电离”或“esi”是指如下方法:在该方法中,溶液沿着短毛细管行进,在该毛细管的末端施加有高正电位或高负电位。到达该管末端的溶液被蒸发(雾化)成在溶剂蒸汽中存在非常小的溶液液滴的喷射或喷雾。此液滴雾流经蒸发室,将该蒸发室略微加热以防止冷凝并且蒸发溶剂。随着液滴变得更小,电表面电荷密度增加,直到同类电荷之间的天然斥力造成离子以及中性分子得以释放。

182、esi 的特定类型是 nano-esi,特别是静态 nano-esi。术语“纳米电喷雾电离”或“nano-esi”是指通常在静态或动态模式下使用低于 1µl/min 的流速的方法。因此,nano-esi 对应于 esi,其可以在大约 200nl/min 至 1000nl/min 的范围内的流速下运行,同时使用直径较小的发射器(大约 10µm 至 100µm),产生比常规 esi 更小的液滴,并且导致更高效的电离并且需要更低的样品溶液体积。优选地,nano-esi 使用大约 50nl/min 至500nl/min,例如 500nl/min 的流速。500nl/min 相当于 0,5µl/min。

183、在一些实施例中,nano-esi 可以指静态 nano-esi。术语“静态 nano-esi”在本公开的上下文中用作非连续流 nano-esi 选项。分析通常通过由一次性吸移管吸头将离散样品加载到发射器中来限定。相比之下,动态 nano-esi 质谱法以通过小直径发射器以低流速泵送的流动相为特征。

184、术语“大气压化学电离”或“apci”是指类似于 esi 的质谱法;但是,apci 通过离子-分子反应产生离子,这些反应在大气压下发生在等离子体内。通过喷雾毛细管与对电极之间的放电来维持等离子体。然后,通常使用一组差分泵送的锥孔级将离子提取至质量分析仪中。可使用干燥且预热的氮气逆流以改善溶剂的移除。对于分析极性较低的实体,apci中的气相离子化可能比 esi 更有效。

185、术语“布置在……之前”可指两个单元的布置,其意指至少一种目标分析物首先通过布置在第二单元(例如离子迁移率单元)之前的第一单元(例如第一离子碎裂),并且随后通过第二单元。

186、术语“布置在……之后”可指两个单元和/或模块的布置,即两个单元一个接一个地布置。这可意指该至少一种目标分析物首先通过第一单元(例如离子迁移率单元),并且随后通过布置在第一单元之后的第二单元(例如第二离子碎裂)。

187、术语“质谱法”(“mass spec”或“ms”)或“质谱测定”涉及用于通过化合物的质量来鉴定化合物的分析技术。ms 是基于离子的质荷比或“m/z”对离子进行过滤、检测和测量的方法。ms 技术通常包括 (1) 对化合物进行电离以形成带电荷的化合物;以及 (2) 检测带电荷的化合物的分子量并计算质荷比或基于质荷比选择带电荷的化合物。化合物可通过任何合适的手段来离子化并检测。“质谱仪”(诸如检测质谱仪)可以包括或可以连接到电离器和/或离子检测器。通常,将一个或多个目标分子离子化,后续将离子引入质谱仪器中,在该仪器中,由于磁场和电场的组合,离子遵循取决于质量(“m”)和电荷(“z”)的空间路径。术语“离子化”或“电离”是指生成具有等于一个或多个电子单位的净电荷的分析物离子的过程。负离子是那些具有一个或多个电子单位的净负电荷的离子,而正离子是那些具有一个或多个电子单位的净正电荷的离子。ms 方法既可以在其中生成并检测负离子的“负离子模式”下执行,也可以在其中生成并检测正离子的“正离子模式”下执行。

188、“串联质谱分析”或“ms/ms”包括多个质谱分析选择步骤,其中分析物的碎裂在各级之间发生。在串联质谱仪中,离子在离子源中形成并且在质谱法的第一阶段 (ms1)(其可以对应于第一分离和/或第一选择性增强器模块的步骤)中通过质荷比分离。选择特定质荷比的离子(前体离子或母离子)(其可以对应于第二分离和/或第二选择性增强器模块的步骤),并且碎片离子(或子离子)通过碰撞诱导的解离、离子-分子反应或光解离(其可以对应于碎裂和/或碎裂器模块的步骤)产生。然后在质谱法的第二阶段 (ms2)(其可以对应于用检测质谱仪记录至少两个预求和的质量分辨谱和/或包括具有第一数据处理器的质谱仪的检测模块的步骤)中分离和检测所得离子。由于质谱仪分离和/或检测质量略有差异的离子,因此它容易区分给定元素的不同同位素。因此,质谱法是对分析物(包括但不限于低分子量分析物、肽、多肽或蛋白质)进行精确质量确定和表征的重要方法。其应用包括蛋白质及其翻译后修饰的鉴定;蛋白质复合物、其亚基和功能性相互作用的阐明;以及蛋白质组学中蛋白质的全局测量。通常无需事先了解氨基酸序列,即可通过质谱法对肽或蛋白质执行从头测序。

189、“多反应模式”或“mrm”是 ms 仪器的一种检测模式,在该模式下,选择性地检测前体离子和一个或多个碎片离子。

190、术语“体外方法”用于指示该方法在活生物体外部进行,优选在体液、分离的组织、器官或细胞上进行。

191、“试剂盒”是包含至少一种试剂(例如,用于治疗病症的药品,或用于特异性地检测生物标志物基因或蛋白质的探针)的任何制品(例如,包装或容器)。试剂盒优选地作为用于执行本发明方法的单元来推销、分发或贩售。通常,试剂盒可进一步包括被分隔开的载体装置以在紧密的限定空间中接纳一个或多个容器装置,诸如小瓶、管等。特别地,每个容器装置包含将在第一方面的方法中使用的单独元件之一。试剂盒可进一步包括一种或多种其它试剂,包括但不限于反应催化剂。试剂盒可进一步包含一个或多个包含另外的材料的其它容器,该另外的材料包括但不限于缓冲剂、稀释剂、过滤器、针头、注射器和带有使用说明书的包装插页。标签可存在于容器上以指示将组合物用于具体应用,并且也可指示体内或体外使用的指南。计算机程序代码可提供于数据存储介质或装置诸如光学存储介质(例如,光盘)上或直接提供于计算机或数据处理装置上。此外,试剂盒可包括用于校准目的的目标分析物的标准量。

192、术语“磁珠捕获(magnetobeads-capturing)”、“磁珠捕获(magnetobead-capturing)”或“磁珠纯化”是指使用磁珠(也称为“磁珠(magnetobead)”)纯化目标分析物/分子(诸如特定生物分子、蛋白质、核酸、聚合物等)的方法。该技术可以被认为是一种磁分离技术。因此,可以通过磁珠解吸、吸附和/或捕获目标分子,并使用施加到样品的磁力从样品,特别是从生物样品中分离目标分子。将带有目标分子的磁珠聚集在一起,并且可以从目标分子中去除和/或分离样品的残余部分,即在不去除珠和/或目标分子的情况下去除剩余样品。之后,可以从磁珠中释放(例如通过解吸)目标分子。磁珠捕获技术可应用于 dna 和mrna 纯化、细胞分离和蛋白质纯化。

193、应当理解,本发明并不限于本文所述的特定实施例和实例,因为这些可以变化。还应当理解,本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的,并不旨在限制本发明的范围,本发明的范围将仅由所附权利要求限制。除非另外定义,否则本文所用的所有技术和科学术语具有如本领域的普通技术人员通常理解的相同意义。