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高效液相色谱是一种准确度高,分离范围广的快速分离方法,它对化合物的结构破坏性小,适合有机分子和生物分子的分离。质谱具有其他分析方法无可比拟的灵敏度,对于未知化合物的结构分析定性十分准确,对相应的标准样品要求也比较低。质谱可以和气相联用如GC/MS,也可以和高效液相色谱联用如HPLC/MS。由于色谱和质谱灵敏度相当,再加上分离效果很好的色谱可以作为质谱的进样系统,质谱作为色谱的鉴定仪速度快,分离好,应用广。色谱-质谱联用成为最好的用于分析微量有机混合物的仪器。
在1970年后,质谱-质谱法(mass separetion-mass spectra Characterization)迅猛发展起来。这种方法让母离子进一步裂解,从而获得裂解过程和分子结构的信息,通常我们称为串联质谱,二维质谱法,序贯质谱等。
我们知道,质谱的分析建立在物质离子化的基础上,按照荷质比分离离子,通过测量离子谱峰的强度实现分析目的。通过色谱纯化后的样品气化离子化形成的离子在电场和磁场的综合作用下,按照质量数和电荷数的比值大小依次排列成谱被记录下来。常见的质谱图的纵坐标是离子信号强度,横坐标就是离子核质比。在液相色谱质谱中通常所用的离子源有ESI和APCI,我们常用的是ESI。ESI 是比APCI软电离程度较小的电离方式,应用范围较APCI 的大,只有少部分有机分子ESI 做不出,可以用APCI 辅助解决问题。 一般用ESI 和 APCI 搭配使用比 ESI 和APCI 的应用范围更广一些。
ESI 和APCI通常产生(M+H)+或(M-H)-等准分子离子,源参数调整简单,容易使用,仪器灵敏度高。对APCI源来说,不足就是给出的结构信息有限,样品易发生热裂解,低质量时基线噪声大。ESI通常只产生分子离子峰,可以直接测定混合物,并可以测定热不稳定的极性化合物。其易形成多电荷离子的特性可分析蛋白质和DNA 等生物大分子;通过调节离子源电压控制离子的碎裂(源内CID)得到化合物的部分结构。
当然有机质谱也有自身局限性。有机分子多数有异构体,而质谱在立体化学方面区分能力差;色谱的重复性稍微差一些,需要严格控制操作条件,不能像NMR,IR等可以直接动手操作,需要专人负责;质谱有离子源的记忆效应,操作起来也很复杂;尽管如此,色谱-质谱联用在天然产物的分析〔1〕,药物代谢结合物(如苯丙酮尿症PKU)的测定〔2〕,药物合成的监测(如Ractopamine)〔3〕具有重要的应用。美国耶鲁大学教授J.Fenn等1984年首次发表ESI-MS的研究成果,并于1988年成功地进行了蛋白质的分析。
先天性疾病中有很大一部分是先天性遗传代谢疾病,就目前医学发展已经了解的有一百多种。这些疾病虽不致死,但是对患儿的智力和体格可能造成痴呆、残缺和畸形,是家庭、社会、国家的沉重负担。目前有30多种代谢失常遗传性疾病如各种氨基酸代谢失常血症包括同构胱氨酸尿症、瓜氨酸血症、酪氨酸血症、超苯丙氨酸血症、精氨酸酶缺乏症、精氨琥珀酸尿症和各种超甲硫氨酸血症、短链和长链酰基辅酶A脱氢酶缺乏症(SCAD和LCAD)、异戊酸血症、丙酸血症、甲基丙二酸血症、戊二酸血症和其它各种有机酸代谢失常疾病等都可用LC/MS/MS进行临床检测〔4〕。
我们知道,保证药品质量的一个重要方面是杂质检查及限度控制,使用LC/MS/MS可以很方便的对药品进行监控。Nicolas建立了不同批次抗癌药物DuP941的LC/MS/MS谱图达到质量控制目的;Rourick建立了鉴定药品杂质的方法,利用LC/MS/MS功能鉴定头孢羟氨苄降解产物的结构。对分析化学家来说是一个挑战的体内药物分析利用LC/MS/MS也显示很大的优越性。有报道Takeshi对血液和尿液中11个添加的吩噻嗪类药物进行分析,采用SPME和LC分离经MS/MS检测。Wong开展了微透析-LC/MS/MS生物活体分析,将微透析探针插入动物的颈动脉,实时了解松果体素在体内的生化过程和代谢情况。LC/MS/MS还可以鉴别体液中很多药物,这在很多文献中都有报道〔5,6〕。
LC/MS/MS也用于生物技术中分子量的测定〔7〕。对分子量10000以上的蛋白质用离子喷雾技术进行精确的质量测定是常规的分析。有研究用离子喷雾测定甲硫酸氨基-人体生长激素(MET-HGH)的分子量为22,256.32±0.44Dr,与实际计算分子量22,256.2Dr相差很小。同聚丙烯酰胺凝胶电泳、蔗糖密度离心法等经典的蛋白质分子量测定技术相比,分析时间短,样品消耗少,测定快捷准确。还有研究者利用LC/MS/MS开展DNA-药物结合态的分析,蛋白质与金属离子配位研究〔8〕。
司法鉴定中LC/MS/MS也是毒品检测的一个有力工具〔9〕。Soenoff建立了新生婴儿血液中苯甲酰爱康宁的确证方法,这就可以对可疑吸毒者出生的婴儿进行鉴定。Clauwean用LC/MS/MS和LC/荧光检测了头发中可卡因及其代谢物,得到的结果是一致的,并且在很低的浓度时仍可以进行MS/MS全扫描。Wang对可卡因和它的15个代谢物的裂解机理在改变CID源和标准品的条件下进行了深刻探讨,取得很大的成就。
LC/MS/MS在食品检测中的地位更是不可低估。例如蜂蜜中氯霉素的LC/MS/MS 分析,鱼肉中孔雀石绿的LC/MS/MS 分析,LC/MS/MS同时分析多种抗生素,动物组织中19种β肾上腺素兴奋剂的检测,苏丹红的LC-MS/MS方法的测定,水果和蔬菜中100种农药及其代谢物的同时检测,干炸食品中丙烯酰胺的测定。硝基呋喃是国际动物源性食品贸易的必检项目,硝基呋喃类药物主要包括呋喃唑酮、呋喃它酮、呋喃西林和呋喃妥因,用于治疗和预防由埃希氏菌和沙门氏菌引起的哺乳动物消化道疾病。研究发现,呋喃西林、呋喃唑酮及其代谢物具有致癌作用〔10〕。
1995年欧盟禁止在食用动物中使用硝基呋喃类药物, 2002年我国颁布了禁止使用该类兽药的禁令〔11〕。虽然硝基呋喃类药物代谢快而且对光敏感,母体化合物在动物体及产品中很快就降至检出限以下,但其代谢物以蛋白结合物的形式在体内可残留较长时间〔12,13〕。
目前,各国均将硝基呋喃代谢物作为指示硝基呋喃类药物残留的标示物。彭涛用高效液相色谱/串联质谱(LC/MS/MS)法同时测定奶粉中呋喃唑酮、呋喃它酮、呋喃西林和呋喃妥因的代谢物。各界对此都进行了积极的研究〔14,15〕。
随着科技发展,分析领域对仪器的要求的不断提高,制药行业对0.1%含量的杂质要求定性和定量,在增加检测的选择性和灵敏度基础上得到更多化合物的信息和增加可分析化合物种类,对我们分析人员也是一种挑战。HPLC/MS/MS结合了LC的强大的分离分析能力和MS灵敏的鉴定及结构解析能力,提供了可靠、精确的相对分子质量及结构信息,简化了试验步骤,节省了样品准备时间和分析时间,作为当今最重要的分离和鉴定方法之一,在分析化学领域中发挥着更加重要的作用
全世界遗传性疾病有 4000余种,目前通过使用第三代试管婴儿技术,能筛选甄别和检测的遗传性疾病达确定的多达73种,具体有以下疾病:
1、 Addison病(并有脑硬化)
2、肾上腺脑白质营养不良
3、肾上腺发育不良
4、血球蛋白血病(Bruton型)
5、血球蛋白血病(瑞士型)
6、眼部白化病
7、白化病—耳聋综合征
8、 Wiskott-Aldrich综合征
9、 Alport综合征
10、釉质生长不全(成熟低下型)
11、釉质生长不全(发育不良型)
12、遗传性低色素性贫血
13、血管角质瘤Fabry病
14、先天性白内障
15、小脑共济失调
16、小脑共济失调
17、扩散性脑硬化
18、腓骨肌萎缩症(Charcot-Marie-Tooth,CMT)
19、无脉络膜症
20、脉络膜视网膜病变
21、色盲(绿色系列型)及
22、胆囊纤维化和血友病是做第三代试管婴儿常见病
23、肾源性尿崩症
24、尿崩症(神经垂体型)
25、先天性角化不良
26、外胚层发育不全(无汗型)
27、Ehlers-Danlos综合征(第V类型)
28 、面生殖发育不全(Aarskog综合征)
29、局灶性皮肤发育不良(与X染色体有关联的显性,对男性而言可致死)
30、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症
31、糖原贮积(第VIII类型)
32、性腺发育不全(xy女性类型)
33、慢性肉芽肿病
34、血友病A
35、血友病B
36、脑积水(中脑水管狭窄)
37、低磷酸血性佝偻病
38、鱼鳞癣
39、色素失节症(与X染色体有关联的显性,对男性而言可致死)
40、Kallmann综合征
41、Spinulosa毛囊角化病
42、Lesch-Nyhan综合症(次黄嘌呤-鸟嘌呤-磷酸核糖转移酶缺乏)
43、Lowe(眼脑肾)综合症
44、视网膜黄斑营养不良
45、Menkes综合症
46、智力迟缓(FMRI型),唐氏综合征做先天唐筛有用,第三代试管婴儿还可查很多智障。
47、智力迟缓(FRAXE型)
48、智力迟缓(MRXI型)
49、小眼症(并有多种畸形)(Lenz综合症)
50、黏多糖贮积病II(Hunter综合征)
51、肌营养不良(Becker型)
52、肌营养不良(Duchenne型)
53、肌营养不良(Emery-Dreifuss型)
54、肌小管肌病
55、先天性静止性夜盲症
56、Norrie’s(假性神经胶质瘤)
57、眼球震颤(眼球运动的或抽动的)
58、鸟氨酸甲酰转移酶缺陷症(高氨血症第I类型)
59、口-面-指(趾)综合症(第I类型)(与X染色体有关联的显性,对男性而言可致死)
60、感觉性聋症(并有共济失调和丧失视力)
61、感觉性聋症(DNFZ型)
62、磷酸甘油酸激酶缺乏
63、磷酸核糖焦磷酸合成酶缺乏
64、 Reifenstein综合症
65、视网膜色素变性
67、痉挛性麻痹
68、脊椎肌萎缩
69、迟发性脊椎骨骼发育不全
70、睾丸女性化综合征
71、遗传性血小板减少症
72、甲状腺素-结合球蛋白缺乏或变种
73、Xg血型系统目前泰国试管PGD 5对染色体筛查技术中即可完全筛查这一问题,PGD常用于性别选择,适用于身体没有什么染色体问题,只是单纯的想选择男孩或者女孩。PGD可以筛的经常出现的五对染色体,比如:13号染色体(胎儿畸形);18号染色体(爱德华综合症);21号染色体(唐氏综合症),以及X和Y染色体。pgs是对囊胚进行染色体数目和结构异常的检测,通过检测可以确定囊胚染色体的结构、数目,通过分析来判定囊胚是否存在遗传物质的异常(全基因筛查);
美国试管婴儿pgs/pgd基因筛查技术,是把受精卵培育至第5天的囊胚进行基因筛查诊断(即提取囊胚切片,继而进行基因检测),有效检测囊胚中全部染色体结构是否正常,杜绝125种遗传性病对新生儿的伤害,如地中海贫血症、唐氏综合征、猫叫综合征、脊髓型肌萎缩等会导致新生儿死亡、身体形态异常或日后胎儿的智力缺陷的情况发生。
全世界遗传性疾病有 4000余种,目前通过使用美国第三代试管婴儿技术,能筛选甄别和检测的遗传性疾病达确定的多达125种,国内仅仅只能筛查出十几种:
1、埃默里斯德雷菲斯肌营养不良症
2、大疱性表皮松懈,优势营养不良
3、大疱性表皮松懈,赫利茨交界,基因1
4、大疱性表皮松懈,赫利茨交界,基因2
5、掌跖角化表皮
6、面肩肱型肌营养不良
7、家族性腺瘤性息肉病
8、家族肌萎缩侧索硬化症(葛雷克氏症)
9、费希特纳综合征
10、脆性x
11、延胡索不足
12、半乳糖血症
13、gaucheer病2型
14、葡萄糖6 磷酸脱氢酶
15、肝糖储积症 1b
16、卤门早闭综合征
17、基底细胞综合征
18、血友病甲
19、血友病乙
20、遗传性非息肉结肠癌2
21、遗传性球形细胞增多症
22、先天性巨结肠病
23、hla的维斯科特-奥尔德里奇比赛综合征
24、乙型地中海贫血hla的匹配
25、hla的匹配钻石布莱克法恩贫血
26、人类白细胞抗原免疫球蛋白m配合超组织配型与镰状细胞性贫血
27、hla配型
28、霍尔特奥拉姆综合征
29、α-地中海贫血
30、家族性腺瘤性息肉病
31、软骨发育低下
32、多囊肾病,常染色体显性遗传,基因1
33、亨特综合征(黏多糖症二a)
34、亨廷顿病
35、多囊肾病,常染色体显性遗传,基因2
36、多囊肾病,常染色体隐性
37、近端肌强直性肌病
38、银屑病,易感基因
39、肺泡蛋白沉积症
40、视网膜母细胞瘤
41、辛普森golabi behmel综合征
42、痉挛性截瘫
43、脊髓型肌萎缩1
44、脊髓型肌萎缩2
45、脊髓型肌萎缩3
46、斯蒂克勒综合征
47、甲状腺癌
48、易位-各
49、转体淀粉样变性
50、下颌面骨发育不全
51、结节性硬化症,基因1
52、结节性硬化症,基因2
53、乌尔里希先天性肌营养不良
54、卵黄状黄斑营养不良
55、希林二氏病:脑视网膜血管瘤病
56、威母氏原细胞癌
57、维斯科特-奥尔德里奇综合征
58、沃尔曼疾病
59、x-连锁肾上腺脑白质营养不良
60、x-连锁 choroideremia
61、恒河猴-疾病
62、塞-科二氏综合征:剪头并指畸形综合征ⅲ型
63、山德霍夫氏疾病
64、镰状细胞性贫血
65、齐薇格综合征
66、abo血型不相容
67、阿拉吉耶综合征
68、阿尔伯斯疾病
69、阿尔法 1 抗胰蛋白酶
70、a-地中海贫血
71、奥尔波特综合征
72、反凯尔抗体
73、贝克肌营养不良
74、–地中海贫血
75、脸裂下垂内呲赘皮反位
76、乳腺癌,基因1
77、乳腺癌,基因2
78、氨基甲酰磷酸合成酶缺乏症
79、中央核心疾病
80、脑动脉(cadasil)
81、腓骨肌萎缩症1a
82、腓骨肌萎缩症1b
83、慢性肉芽肿病(cgd)
84、先天性肾上腺皮质增生症
85、先天性异常糖基化
86、先天性肾病综合征
87、间隙连接蛋白 26
88、克里格勒性黄疸综合征
89、克鲁宗综合征
90、囊性纤维化
91、捷克发育不良
92、代-索二氏综合征
93、杜氏肌营养不良症
94、早发性阿尔茨海默病
95、早发性扭转性肌张力障碍
96、上皮细胞钙粘蛋白
97、外胚层发育不良
98、超免疫球蛋白 m
99、软骨发育低下
100、低磷酸酯酶
101、低磷软骨病
102、色素失调症
103、小儿神经轴素营养不良
104、青少年神经蜡状脂褐质
105、青少年视网膜
106、小儿神经晚(巴腾病蜡状褐)
107、洛韦综合征
108、马凡氏综合征
109、中链酰基辅酶a 脱氢酶缺乏症
110、甲状腺髓样癌(ret)
111、异染性脑白质营养不良
112、黏多糖症第三 b
113、多发性内分泌腺瘤 2a
114、遗传性骨软骨瘤病
115、强直性肌营养不良症
116、肌管性疾病
117、指甲髌骨综合征
118、杆状体肌病
119、肾性尿崩症
120、1型神经纤维瘤
121、2型神经纤维瘤病
122、诺里病
123、眼皮肤白化病
124、ornitine 转移酶缺乏症
125、成骨发育不全 1型
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