Orbitrap技术发明人Makarov做客上海药物所

　　2013年9月16日，赛默飞世尔科技Orbitrap技术发明人Alexander A. Makarov来到中国科学院上海药物所，为到场的专家、学生等带来一场精彩的报告《Orbitrap前沿》。

报告现场

报告现场

Alexander A. Makarov

　　orbitrap技术的原理基础是1923年由Kingdon教授提出的，Makarov于1996年加盟HD Technologies公司后便开始研究Orbitrap，2000年赛默飞（热电）收购了HD Technologies后便组建了研究团队致力于Orbitrap的开发，并于2005年推出了第一代Orbitrap质谱仪LTQ-Orbitrap。

　　Orbitrap分析器的结构分为一件纺锤形内棒电极和两件内纺锤形外套电极，离子的镜像电流信号就是从两件外套电极之间获得的差分信号，其中的离子必须以一定的动能绕着内棒电极做近似圆周运动。Orbitrap是静电电场力作用下r方向的圆周运动复合z方向的简谐震荡，仅有简谐震荡的频率被检测。

Orbitrap分析器

　　从2005年到目前为止，赛默飞Orbitrap系列陆续经历LTQ Orbitrap Classic、LTQ Orbitrap Discovery、LTQ Orbitrap Velos、LTQ Orbitrap XL、MALDI LTQ Orbitrap、Exactive、Exactive Plus、Orbitrap Velos Pro、Orbitrap Elite、Q Exactive、Orbitrap Fusion等11款产品。

Orbitrap Elite

　　2011年推出的Orbitrap Elite，体现了多种先进的技术，包括它的质量分析器几何学、独特的信号处理技术、改善离子束到 Orbitrap 质量分析器传输效率的全新离子转移光学系统，以及新的镜像电流前置放大器。这些功能与新的 Velos Pro™ 离子阱技术（线性检测电子学、快速扫描和中性阻断前端离子光学）相结合能提高整个系统的定量性能，加快分析速度并增加运行时间。 这些独特的创新相结合能提供：最大化的分辨能力，在m/z为400时高于240,000 FWHM； 扫描速度增加了四倍，提高了定量结果的精度度和可信度，而且增强了与UHPLC的兼容能力； 高品质的更高能量碰撞诱导解离（HCD）质谱图和FTMSⁿ谱图裂解树能得到可靠的结构鉴定结果；超高的灵敏度能检测极低丰度的蛋白质、肽和代谢物。

Q-Exactive

　　同年推出的台式高分辨质谱Q-Exactive，相对于Exactive来说它在轨道阱前面又串联了一个四极杆，离子从离子源进入例子传输通道之后，可使用四极杆质量分析器进行离子筛选，筛选后的母离子进入Oribitrap中进行高分辨分析。这款系统的核心价值之一是：非常适合于未知物的扫描和定量；最大的优势在于：不需要搜集很多的标准品、就可进行方法优化。

　　Makarov还介绍到目前以及未来光谱复用技术的使用包括：采用Multiplexing技术在一次Orbitrap高分辨扫描中检测多个SIMs/MRMs离子对；数据非依赖性的质谱采集（DIA，Data Independent Acquistion）；同一前体离子多价态的选择、最佳条件下每个碎片都会增加序列覆盖度；结合不同裂解技术对相同前体离子进行分析（例如CID、HCD、ETD技术）；等等。

Orbitrap Fusion Tribrid

　　Makarov在报告最后介绍了今年赛默飞推出的新品—Orbitrap Fusion Tribrid “三合一”质谱系统，集成四极杆、Orbitrap和线性离子阱三种质量分析器于一身。离子在离子传输多极杆聚焦之后进入到Orbitrap进行全扫描，得到一张一级高分辨全扫描谱图；在Orbitrap进行离子扫描的同时，四极杆则开始选择第一个母离子，该母离子进入到离子阱中裂解进行二级质谱扫描；在离子阱进行第一个母离子裂解和扫描的同时，四极杆便又开始选择第二个母离子，这样依次循环进行选择，最后同时得到一张全扫描高分辨一级谱图，以及数张低分辨离子阱MSMS谱图。

　　Orbitrap Fusion系统实现了三个不同质量分析器的共同协作，将分析性能提升至全新的高度：

　　（1）四极杆用于进行母离子选择，分辨率最低可达0.4 amu，具有出色的灵敏度和选择性；

　　（2）超高场Orbitrap提供超过450,000的分辨率和高达15 Hz的扫描速率，具有无法逾越的分析选择性和速度；

　　（3）多级杆离子回旋通道及双压线性离子阱提供 MSn HCD、CID 和 ETD 裂解，可在最高达20 Hz的扫描速度下进行快速、灵敏的质量数分析。同步的母离子选择增强了仪器的信噪比。

　　Makarov先生最后总结说到，Orbitrap自发明出来后已经历了一个比较漫长的过程，未来仍会继续不断改进发展；赛默飞最新的产品在适用性和性能上都创造了真正的突破；基于C-trap和Orbitrap性能以及其他质量分析仪的联合高效使用也将得到更进一步的发展。