MALDI7090：超高性能极致体验的新一代MALDITOF／TOF

【导语】在2013年美国质谱大会ASMS上，岛津公司推出新一代MALDI 7090型MALDI-TOF/TOF质谱仪，以超高分辨的MS/MS，超高通量，高能CID，灵活高效，在蛋白质组、代谢组学、生物医药、质谱成像应用等领域更好的用户体验等鲜明特征，获得生命科学等前沿领域客户的关注，本届BCEIA上，MALDI 7090首次在中国惊艳亮相，并在学术报告会上做了精彩报告。会议期间本网编辑采访到岛津公司MALDI事业部经理Brookhouse Ian先生，下面就由Ian博士带我们一同了解MALDI 7090的前世今生，和激动人心的应用前景……

岛津公司MALDI事业部经理 Brookhouse Ian先生

田中耕一的MALDI发明和Kratos公司专业的TOF联姻

　　正如MALDI和TOF是天生一对的绝配组合一样，岛津公司的MALDI-TOF（MALDI TOF/TOF）研发过程也有一段佳话。

　　众所周知，获得2002年诺贝尔化学奖的MALDI技术是岛津公司田中耕一（Koichi Tanaka）的发明。Brookhouse Ian先生兴致勃勃地谈到这段历史，早在1987年，在第二届中－日质谱分析联合讨论会上，岛津公司的田中耕一首次介绍了MALDI技术；基于此研究，1988年田中耕一团队为洛杉矶希望城的Terry Lee博士定制了世界上第一台MALDI质谱，同年，论文发表在Rapid Communications in Mass Spectrometry（质谱快讯）上。

　　1989年，岛津公司收购了位于英国曼彻斯特的Kratos公司，该公司在高性能质谱与XPS产品开发上有着悠久的历史。伴随Kratos公司的收购并看好MALDI的市场前景，1990年曼彻斯特成为岛津新产品系列的研发中心。1991年开始，该中心相继推出MALDI II型和MALDI III型MALDI-TOF，代表着岛津第一批商品化MALDI-TOF的诞生。在接下来的23年里，岛津公司又开发了许多MALDI产品，每一代产品都不断提高性能，为用户提供新的功能。这包括世界上第一台高真空MALDI-IT-TOF（基质辅助激光解吸离子源—离子阱—飞行时间质谱）—Axima Resonance、以及今年最新推出的超高性能MALDI-TOF/TOF质谱仪—MALDI-7090。

　　MALDI-7090正是岛津日本和英国Kratos两地研发人员紧密合作的结晶，比如，MALDI源由岛津日本设计和生产，MALDI-7090的原型机由岛津日本公司设计，曼彻斯特的Kratos公司完成其工程化和生产制造。

7090 MALDI-TOF/TOF：超高性能，增强用户使用体验

　　2013年ASMS会议上岛津公司隆重推出MALDI新品：7090 MALDI-TOF/TOF。MALDI-7090基于岛津20多年的MALDI仪器设计经验研发而来，代表了MALDI -TOF/TOF仪器最先进的发展水平。

岛津7090 MALDI-TOF/TOF质谱仪

　　新产品的特性包括：

　　（1）无与伦比的MS/MS高分辨率：ASDF技术可获得10,000的MS/MS分辨率

　　（2）高质量准确度

　　（3）超快固态UV激光，并具有独特的UV激光源自清洗功能

　　（4）真正的2 kHz采集速度，无论在MS还是MS/MS模式下

　　（5）集成可放高达10个靶的托盘

　　（6）Monopulse™高分辨率离子门技术

　　（7）20 KHz的真正He碰撞高能CID（HE-CID）

　　（8）大孔径离子光学

　　（9）具备低能和高能碎裂模式

　　（10）多用户软件操作环境

　　（11）内置安全和审核功能

开发以应用为中心的“MALDI solutions”软件

　　目前全球的分析人员的需求是一样的，都希望得到可靠、耐用的高质量质谱仪器。并且随着他们对生物学问题越发感兴趣，除对MALDI质谱性能的关心，他们更期望通过软件能够简单地访问数据库进行数据结果的索引和确证。

　　Brookhouse Ian先生介绍说：“当开始设计这款产品时，我们便确定该款产品应当在手动操作模式和完全自动模式下都能够容易使用；这引导我们开发了一款全新软件‘MALDI solutions’。”该款软件设计的理念为“application centric（以应用为中心）”，即系统使几个联动的（interlocking）模块一起工作，提供一个符合用户实验或“运用”的解决方案，而不需要考虑那些非相关的复杂设置，用户操作和获得结果的整个过程变得更简单。例如，使用“LC-MALDI”方案，系统将带领你进入实验，从定义（或再使用）采集方法到选择样品板/点进行采集，直到数据库搜索报告的生成。当然，如果想最大程度控制仪器，只需简单地切换到手动数据采集模式，即可实现用户自定义的数据采集与处理的分析流程。

MALDI 7090 中Application centric（以应用为中心）的软件

　　Brookhouse Ian也补充说到：“最终，我们还需要聆听那些在复杂环境下的用户（比如一个大的分析测试中心）的使用需求，因为对于这些用户，用户的授权和数据的安全性非常重要，需围绕一个安全的SQL数据库建立整套体系结构，这意味着所有的仪器参数、校准、方法和数据等具有各自的拥有者和操作权限，举例来说，实验室管理者可定义和校准某分析方法，可以被其他分析人员应用但不能被他们修改。

　　在各处安装的仪器都有不同的需求，安全性设置必须非常灵活，可被实验室管理者配置成符合他们各自需求的方式，包括非常开放的系统配置和控制非常严格的系统配置，后者的安全性和审核追溯设置要符合21 CFR 11、GLP和其它类似的法规要求。

复杂使用环境下，实验室中用户的授权、数据安全

ASDF—轴空间分布调焦技术：获得10,000的MS/MS分辨率

　　MALDI-7090质谱仪引入ZL的ASDF (轴向空间分布聚焦)技术，可在MS/MS实验中获得超过10,000的分辨率；同时在一次实验中保留所有的亚稳态衰减离子（metastable decay ions）和高能CID离子。而且，ASDF技术保证检测的分辨率不会受到激光功率的影响，当在实际样品分析中，如样品浓度需要更高的激光功率时，ASDF技术显得尤为重要，保证样品分析仍得到以前已优化过的分辨率。

UV激光源清洁系统和高通量进样

　　此外，MALDI-7090还引入世界上第一个UV激光源清洁系统，用以处理仪器光学器件累积的污染。一般污染都是由样品和基质的紫外解吸附而引起的，因此最好的清洁光学部件的机理就是UV本身。虽然在概念上非常简单，却已经比以前只能通过直接或间接加热清洁系统的清洗模式上迈进了一大步。此外，一次装载1或2个样品靶不能满足真正的高通量研究， 因此MALDI-7090里包含了10个样品靶的集成进样器。

ZL的TrueClean™全自动UV激光源自清洗，高效快速，不需移去源或停真空，可全自动设定清洗周期计划

　　提及MALDI-7090这些特点和优势，Brookhouse Ian先生告诉我们：“这是通过岛津的ZL和技术保证的。” MALDI-7090含有几个新的ZL技术。例如ASDF已被授予欧洲和美国ZL，已申请日本与中国的ZL；新的UV激光源清洁系统与电子控制系统部件也处在申请阶段。当然，MALDI-7090也沿用了现有岛津公司用在Axima Confidence 与 Axima Performance质谱仪上的诸多ZL技术，例如，独有的弯曲场反射结合的高能碰撞诱导解离（高能CID）技术、MonopulseTM高分辨率离子门技术，以及离子光学部件设计等进一步优化了MALDI-7090系统的性能。

岛津MALDI-TOF/TOF上独有的MonopulseTM高分辨率离子门技术，dual wire

Bradbury-Nielsen 高分辨母离子门，左图显示，前级分辨率较差，因此在MS/MS谱中混杂了肽段A和肽段B的MS/MS谱；而右图利用高分辨率离子门技术，肽段A的MS/MS谱非常“干净”

高能CID用于脂质分析

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7090 MALDI-TOF/TOF应用

在蛋白质组学、MALDI成像领域发挥广泛的作用

　　谈到蛋白质组学用户特征和市场趋势，Brookhopuse Ian先生说到，“相比其它领域如环境、食品或分析滥用毒品，样品通常分子量较小、样品体系较简单；而蛋白质组学市场对仪器的多项性能要求更高，比如，要求的质量范围非常大，要求能分析从几百道尔顿的多肽到数千道尔顿的蛋白质；要求能够分析复杂的翻译后修饰。另外，为了在MS分析前降低样品的复杂性，市场出现了如LC-MALDI这样的进样方式，这也对仪器系统的数据管理与解释工具提出更高的要求。从蛋白质组学市场来看，以前药物研发是小分子分析为主导，而现在药物研发更关注生物类似物、生物修饰药，所以新一代的药物研发，是蛋白质组学的新兴市场，有大量的蛋白质组学的分析应用需求。”

　　蛋白质组学和成像是MALDI-7090主要的应用领域。MALDI-7090可用于蛋白质组学的多方面研究：从蛋白质结构、修饰与功能研究，到LC-MALDI“鸟枪”法鉴定，再到自上而下完整蛋白质的测序。MALDI-7090具备真正20kHz的He碰撞高能碰撞诱导裂解（高能CID），在分析翻译后修饰方面(PTMs)中将发挥很大的作用。

高能CID用于翻译后修饰分析

　　MALDI成像是一种独特的应用，提供了在一个平面上观察分子空间分布的视角，某些样品还可通过结合MS/MS谱和分子特征开展更进一步的研究，这些应用已广泛用于肿瘤学、病理学或其他临床研究中。

　　除此以外，可在手动模式下获得更多全范围的MALDI应用，比如：脂质结构分析，高能CID能提供饱和脂肪酸链的结构信息，用MALDI分析来表征小分子结构。

主要面对高端市场 灵活高效

　　MALDI-7090质谱仪主要面向高端市场的用户，比如，从事科学研究的政府实验室、私人实验室，以及兼顾学术与产业应用的实验中心和研究型实验室。MALDI-7090的设计理念就是：灵活高效，让用户在多用户环境下都能够易于操作，并获得优异的分析性能。

　　从仪器角度来看，MALDI-7090具备无与伦比的分析速度、集成10个样品靶、超高MS/MS分辨率以及真正的高能CID能力。从软件角度来看，真正的多用户界面、从任何网络工作站远程进入仪器的实验设置、结果浏览与数据分享、以及基于各种精细的解决方案的软件。

用户评价：一经推出便得到良好的市场反馈

　　今年6月MALDI-7090一经推出，就获得了良好的市场正反馈。来自东京大学尖端科学技术研究中心的助理教授河村武石评价道：“MALDI-7090系统具有2KHz的激光速度、超高分辨率的MS/MS性能，在使用LC-MALDI方法研究蛋白复合物和组蛋白修饰的蛋白质组学分析中，MALDI-7090大大提升了我们的分析速度。”

　　来自维也纳科技大学的甘特·奥麦尔教授，评论MALDI-7090的高能碰撞诱导裂解及高分辨率MS/MS能力时说到：“要想定位双键位于含脂肪酸的化合物中，而不产生衍生化作用，高能碰撞诱导裂解是唯一方法。例如，化合物是用作食物的植物油中的甘油三脂或者从藏红花中分离出来的藏红花素（决定颜色的结构）。如果没有同位素碎片离子解析，如此高能诱导裂解的结构解析数据分析将会很难。”

　　“今年早些时间，位于美国明尼苏达州举办的ASMS 2013会议，以及位于日本横滨举办的国际质谱年会上，我们一位老用户已采用MALDI-7090质谱的MS/MS技术成功区分同位素肽段修饰物。直到现在，这些特殊的修饰物（对称与非对称二甲基精氨酸）仅能采用Edman 测序或ESI MS来区分。”

　　谈及中国客户，Brookhopuse Ian先生说到，“我想中国客户和其他国际客户的需求没有明显的差别。我们所有的客户都希望得到可靠的、耐用的、高质量的仪器。而且，更多的客户对生物学问题本身更感兴趣，而不是质谱细节，他们期望仪器操作简单，通过软件能够容易地访问数据库进行索引和确证。开发用户喜爱的高性能仪器的三个关键点是可靠、耐用以及日复一日好用，MALDI-7090无疑是实现这几大关键点的杰作。”

覆盖从初级到高端的所有MALDI质谱产品

　　岛津公司目前可提供一整套完整的MALDI-TOF质谱：从基本的主力系统到超高端的研究仪器，包括：性价比高且耐用的入门级AXIMA Assurance质谱仪，提供可靠MS/MS质谱信息用以鉴定物质结构的AXIMA Confidence系统；以及拥有高能碰撞诱导裂解能力、并能广泛应用于众多领域的AXIMA Performance MALDI TOF-TOF质谱仪；此外，AXIMA Resonance是岛津独家提供的MALDI-QIT-TOF质谱仪，此仪器独特体现了MALDI分析的简单化以及MSⁿ分析的好处，非常适合于翻译后修饰的研究与多糖结构鉴定。

　　2013年最新推出的MALDI-7090具备多项最新ZL技术，并融合岛津在MALDI质谱上广泛的专业技术积累，使得MALDI-7090将MALDI TOF-TOF质谱技术性能发挥到极致。

　　当问及MALDI TOF与基于ESI源的TOF类产品相比，有什么不同的定位时，Brookhopuse Ian先生回答说：“MALDI和ESI是大家公认的互补电离方法，每一种技术都有它独树一帜的一面。例如MALDI源在质谱成像领域中发挥独一无二的作用，该技术使得MALDI质谱适用于固体样品（如组织样本）、电离的脉冲特性、可在样品表面进行XY轴移动、在洞察样本的同时能够保留被观测分子的空间分布。此外，相比ESI源，MALDI具有更高的分析速度，MALDI源对常见的盐/缓冲液的耐受力更强。ESI则能做实现样品的绝对定量，目前的报道中MALDI可对样品进行相对定量。

MALDI-TOF市场趋势：临床与诊断

　　随着全球MALDI-TOF的市场趋势转向临床与诊断运用，岛津公司和所有其他大型质谱供应商一样正在适应这种趋势。岛津公司正在努力将MALDI质谱技术成功运用于早期疾病生物标记物发现以及微生物鉴定中，当前一个新兴领域正是日益流行的成像质谱技术。对此IBrookhopuse Ian先生非常自豪：“随着MALDI-7090的推出，岛津公司已成为这些新兴领域的领导者，这得益于我们无与伦比的分析速度以及分析软件整体解决方案。我们相信类似的挑战与要求也正推动着中国市场发展，我们现在正在挑战较陈旧的MALDI TOF技术，如UltrafleXtreme和ABI 5800。”

　　“除此以外，我们已经开始同OEM合作伙伴生物梅里埃公司展开合作，共同开发MALDI质谱在鉴别微生物样品中的应用。这也意味着我们所提供好用且耐用的分析仪器，这也是岛津的文化精神所在。”Brookhopuse Ian先生补充说到。

岛津质谱特色：超快速的UFMS

　　岛津公司是分析仪器新技术开发领域的一个领导者。在过去的几年里，在GCMS、 LCMS和MALDI MS领域引入了多款新型仪器，并命名为“超快速质谱仪”（ultrafast mass spectrometry），简称“UFMS”。这些技术都提供较高的灵敏度、精确的数据质量、样品通量的提高以及广泛的应用性。Brookhopuse Ian先生自豪的说：“作为我们‘科学卓越’精神的一部分，岛津公司通过新仪器的开发与设计，旨在继续保持质谱界的先驱者地位。”

　　作为一个在科学与计量设备领域有较长历史的公司，岛津公司致力于使其仪器更好用、更耐用，拥有更多研究人员与技术人员使用。有市场就有竞争，对此Brookhopuse Ian先生说：“出现新的竞争者是不可避免的问题，但我们在产品创新和改良上有很长的历史，我们也有植根于岛津人的强烈质量意识。通过与外部广泛的合作，我们可以获得科学界最新的技术，我们也有将这些想法转化为优质产品的经验。同时我相信一些新竞争者也有一些或所有这些特征，为了保持市场上的领先地位，我们将继续创新、精益求精。”