按迁移率分离的离子的碎片离子质谱的采集制造技术

本发明专利技术提供一种获取复杂物质混合物中物质的碎片离子谱的方法，其中将俘获离子迁移谱仪(“TIMS”)用作离子迁移分离器分离装置。碎片离子谱可用于识别复杂混合物中的大量蛋白质，或通过带前端物质分离器的质谱仪中的碎片离子质谱对某些物质进行安全定量。并行积聚TIMS提供延长离子积聚持续时间以便在不降低碎片离子质谱测量能力的情况下找到更多可检测离子种类的独特可能。碎片离子质谱的高测量能力可重复测量低丰度离子种类，从而提高碎片离子谱的质量。

【技术实现步骤摘要】
按迁移率分离的离子的碎片离子质谱的采集专利技术背景专利
本专利技术涉及高效采集按迁移率分离的前体离子的碎片离子质谱的方法，以鉴定复杂物质混合物中尽可能多的物质(尤其是自底向上的蛋白质组学工作流程中的消化多肽)，或以准确特性对物质进行定量。
技术介绍
概述在蛋白质科学领域，对于通过液相色谱/质谱分析(LC-MS)从提取自生物样本的蛋白质的水解消化液中鉴定出尽可能多的多肽和蛋白质，人们的兴趣越来越浓厚。已经证实，迁移谱与质谱联用可改进测量以实现这一目标。作为执行这些测量的仪器的例子，可以采用具有前端物质分离器(如液相色谱仪(LC))和质谱仪(MS)的组合装置，质谱仪配备一个离子积聚器、一个离子迁移分离器、一个质量过滤器(通常是RF四极杆质量过滤器)、一个离子破碎池和一个位于下游的高分辨率正交离子注入飞行时间质量分析器。图1显示了一个此类典型仪器的示例。可使用离子阱来积聚离子迁移分离器上游的离子，并使用漂移管离子迁移谱仪来按迁移率分离离子。使用这种仪器，可在不过滤质量和破碎离子的情况下利用迁移分离器和飞行时间分析器测得图2中所示的质量-迁移率图。该图通常显示离子质量与漂移管中漂移时间的关系。从此图中选择具有特定迁移率和质量的感兴趣离子种类，如图2中椭圆形所示。在第二个循环中，按离子迁移率再次在时间上分离来自离子积聚器的新离子。调整质量过滤器以便在离子种类的特定漂移时间间隔内选择感兴趣的离子种类，这些离子种类随后在破碎池中破碎，并通过飞行时间质量分析器采集所需碎片离子谱。在文献US6,960,761B2(“在作为预选离子迁移率和离子质量函数的时间内分离离子的仪器”，D.E.Clemmer，2001年)中，这种简单依靠数据的碎片离子采集方法已经得到大幅改进，离子源离子的利用率更高。本文描述了使用大量不同的离子源、离子阱、离子迁移分离器、质量过滤器、碰撞池、离子反应器和高分辨率质量分析器的组合分离混合物中离子的各种方法。此外，所描述的相应装置由离子源、离子阱、离子迁移分离器、质量过滤器、碰撞池、离子反应器和高分辨率质量分析器以不同的顺序组合。离子阱用于积聚离子。中等长度的漂移管离子迁移谱仪用作离子迁移分离器。在装置的变化形式中，可以找到符合图1的装置(请参见Clemmer文献中的图9和权利要求21和22)以及图4中所示的操作方法(请参见Clemmer文献中的图13和权利要求4和5)。文中介绍了连续测量所选离子种类的方法(请参见Clemmer文献第20栏第64行至第21栏第21行)。图3显示了第一个测量循环中人为构建的质量迁移率图。在质量-迁移率图中选择几个感兴趣的离子种类(根据Clemmer给出的图，大约为五种)。所选离子种类必须按其不同的迁移率在时间上充分分离。所选各离子种类的时间间隔必须确保可电子切换四极杆质量过滤器的电压以过滤接下来要测量的所选离子种类。在后续测量循环中，新离子在离子阱中积聚，然后按其离子迁移率分离(Clemmer未明确概述方法的这部分，仅可从图13间接导出)。如果感兴趣的离子种类未按其离子迁移率在没有任何重叠的情况下清晰分离，则质量过滤器将按漂移时间和质量陆续选择离子种类，这些离子种类在破碎池中破碎，并由飞行时间分析器测量出碎片离子质谱。从Clemmer的图14和15中，可以推断在一次测量循环中可获得大约五个碎片离子质谱。在下一个循环中，可测量从相同质量-迁移率图中选择的其他离子种类的碎片离子谱，以此类推。这样，由于LC峰中显示的不同离子种类在时间上彼此分离并由此富集于其相应的迁移率峰中，因此大幅提高了离子源离子的利用率，迁移率峰在时间上短于LC峰，从而在一秒钟内可测量一百多个碎片离子谱，但前提是可在质量迁移率-图中检测到不同离子种类的数量。情况可能并非总是如此。图4中概述了此多循环程序重要部分的流程图。该图介绍了D.E.Clemmer在十几年前专利技术的方法之一，但为了清楚起见，引入了新术语“测量环路”和“测量循环”。在文献WO2013/140132A2(“改进依靠数据采集的多维测量扫描”，K.Giles和J.L.Wildgoose，2013年)中，该方法被概括为按两种不同的离子特征分离，例如按质量和迁移率。现在，市面上有两种对应于图1中所示类型的商用仪器。Agilent6560离子迁移率四极杆飞行时间LC/MS系统的特征是，用于离子积聚的俘获漏斗和用于迁移率扫描的八十厘米漂移管(Rmob≈60)，可在大约五十毫秒的漂移持续时间内进行整个迁移率范围的扫描。WatersVionIMSQToF质谱仪使用行波离子迁移谱仪(Rmob≈30)按其离子迁移率分离离子。在这两种仪器中，延长扫描持续时间(例如通过降低漂移场电压)可降低离子迁移率分辨率。使用最高离子迁移率扫描速度，即最低离子迁移率扫描持续时间，将达到最大离子迁移率分辨率，但在实际操作中存在限制。实际上，几乎不可能根据分析任务的需求来调整分离特性。俘获离子迁移谱仪(“TIMS”)是与恒定电场漂移管(简称：漂移管)和行波迁移谱仪完全不同的离子迁移谱仪。使用气流中的电场势垒来按离子迁移率阻止离子；场势垒降低将释放离子，离子迁移率增加，从而产生离子迁移谱。TIMS的非凡独特特征是，在增加扫描持续时间时，离子迁移率分辨率持续增高。文献US7,838,826B1(M.A.Park，2008年)中详细介绍了TIMS。特别地，为了达到在质量-迁移率图中找到和鉴定尽可能多的离子种类的目的，需要改进从提取自生物样本的蛋白质的蛋白质水解消化液中采集大量碎片离子质谱的方法。若想让质谱仪离子源中产生的离子种类的可检测性最高，就需要收集尽可能多的离子。但收集更多离子不应降低每单位时间可测量的碎片离子质谱的数量。此外，还需要改进对提取自生物样本的蛋白质的蛋白质水解消化液中物质进行定量的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种通过含离子源、离子迁移分离器、质量过滤器、离子破碎池和质量分析器的质谱仪来采集复杂物质混合物中物质的碎片离子谱的多循环方法。在第一个测量循环中，测得离子迁移率扫描时间相对于离子质量的图，从该图中可选择几组具有不同质量和不同迁移率扫描时间且在时间上分离的离子种类。在接下来的测量循环中，按迁移率扫描时间选择每组离子种类，在质量过滤器中按质量过滤，并在破碎池中破碎，然后通过质量分析器测得碎片离子质谱。该方法的特征是，俘获离子迁移谱仪(TIMS)用作离子迁移分离器。TIMS取代D.E.Clemmer使用的漂移管离子迁移分离器。照例，该质谱仪可选择配备前端物质分离器，例如液相色谱仪或毛细管电泳单元。图5中显示了此类仪器。引入和使用TIMS来取代传统迁移谱仪不仅仅是简单的取代：不同工作模式可提供几种独特优势，只有深入研究TIMS的特性才能明白其中某些优势。TIMS在20毫秒的扫描持续时间可达到60的迁移率分辨率。完整采集碎片离子质谱平均需要大约2.5毫秒，其中包括将质量过滤器切换至下一质量、过滤所选离子种类、破碎此离子种类的离子和通过质量分析器(通常是飞行时间质量分析器)测量碎片离子质谱。一般来说，离子迁移率峰的宽度总计约一到二毫秒。在20毫秒的离子迁移率扫描持续时间内，可测得一组八个所选离子种类的碎片离子质谱。考虑到测量循环之间的一段离子传输时间，在仅20毫秒内就可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过具有离子源、离子迁移分离器、质量过滤器、离子破碎池和质量分析器的质谱仪采集复杂物质混合物中物质的碎片离子谱的多循环方法，其中，在第一个测量循环中，测得离子种类的离子迁移率扫描时间相对于离子质量的图，从该图中选择具有不同质量和不同迁移率扫描时间且在时间上分离的几组离子种类，并且其中，在进一步的测量循环中，按其迁移率扫描时间选择每组离子种类，由质量过滤器按质量过滤，并在破碎池中破碎，并且其中，通过质量分析器测量碎片离子质谱，所述方法的特征在于将俘获离子迁移谱仪(TIMS)用作离子迁移分离器。

【技术特征摘要】
2015.11.03 US 14/931,1631.一种通过具有离子源、离子迁移分离器、质量过滤器、离子破碎池和质量分析器的质谱仪采集复杂物质混合物中物质的碎片离子谱的多循环方法，其中，在第一个测量循环中，测得离子种类的离子迁移率扫描时间相对于离子质量的图，从该图中选择具有不同质量和不同迁移率扫描时间且在时间上分离的几组离子种类，并且其中，在进一步的测量循环中，按其迁移率扫描时间选择每组离子种类，由质量过滤器按质量过滤，并在破碎池中破碎，并且其中，通过质量分析器测量碎片离子质谱，所述方法的特征在于将俘获离子迁移谱仪(TIMS)用作离子迁移分离器。2.根据权利要求1所述的多循环方法，将并行离子积聚俘获离子迁移谱仪(TIMS)用作离子迁移分离器，调整其离子积聚持续时间以便在图中获得预先确定的可检测离子种类数量。3.根据权利要求2所述的多循环方法，其中，离子迁移率扫描持续时间基本等于离子积聚持续时间。4.根据权利要求2所述的多循环方法，其中，应用空间缩放模式增大可检测离子种类的数量并通过选择所选离子迁移率范围提高离子迁移率分辨率。5.根据权利要求4所述的多循环方法，其中，根据物质混合物中生成的离子种类的离子迁移率分布调整空间缩放的离子迁移率范围。6.根据权利要求1所述的多循环方法，其中，在后续测量循环中重复测量所选离子种类的碎片离子质谱以提高谱质量。7.根据权利要求6所述的多循环方法，其中，当获得预先确定的质量后，或使用碎片离子谱在数据库搜索中鉴定离子种类后，结束相同离子种类更多碎片离子质谱的重复测量。8.根据权利要求6所述的多循环方法，其中，使用前端色谱仪来分离物质，并且，其中，继续重复测量相同所选离子种类的碎片离子质谱，以测量色谱全峰范围内的离子种类，从而对所选物质进行准确定量。9.根据权利要求8所述的多循环方法，其中，所选离子种类是用质量标记进行化学标记的物质分裂出的报告离子。10.根据权利要求1所述的多循环方法，其中，在预先确定的时间间隔结束时，在采集预先确定数量的碎片离子谱时，或...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·曼，马库斯·吕贝克，梅尔文·安德鲁·帕克，奥利弗·拉瑟，
申请(专利权)人：布鲁克道尔顿有限公司，马蒂亚斯·曼，
类型：发明
国别省市：德国,DE