重读经典：Orbitrap 质谱仪-轨道阱质谱法-质谱分析的革命性技术

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重读经典：Orbitrap 质谱仪-轨道阱质谱法：质谱分析的革命性技术


轨道阱是高分辨率质谱分析仪家族的最新成员。凭借其革命性的新型微型设计，轨道阱将高速与出色的定量特性相结合，在许多分析应用中表现出色。


为何质谱分析需要更多分析仪？
质谱（MS）领域的新手通常会对各种电离、质量分析和检测方法的多样性感到困惑。虽然电离方法决定了可测量物质的类别，但最终决定分析质量和可靠性的是质量分析器与检测器的组合。根据质量分析的物理原理，分析器可分为四极杆、磁扇形、离子阱、飞行时间（TOF）或傅里叶变换（FT）等通用类型。它们可以进一步组合，以允许分析分析物及其碎片（MS/MS），最流行的组合是三重四极杆和四极杆/飞行时间混合器。或者，同一分析器可以进行MS和MS/MS（MS²）分析，有时甚至可以进行高MSⁿ级分析，例如射频离子阱（Paul阱）或静态电磁阱（Penning阱）。
直到十年前，FTMS还只是傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）质谱的另一个术语。在这种仪器中，离子被捕获在强磁场和弱电场的组合中。检测来自相干激发捕获离子的镜像电流，将其数字化，并使用傅里叶变换转换到频域，然后转换为质谱。超导磁体的固有稳定性和场均匀性，加上频率测量的高精度和动态范围，使该技术在质量分辨力和质量准确度方面成为终极冠军。这种分辨质荷比（m/z）相近离子的能力（例如高质量离子的同位素峰，从而确定其电荷z）使研究人员能够以<10⁻⁷-10⁻⁶的相对准确度测量其质量m。
在过去的20年中，随着电喷雾（ESI）和基质辅助激光解吸/电离（MALDI）的出现，质谱在生物样品分析中的接受度越来越高，这种能力变得越来越重要。这一过程伴随着分析混合物复杂性的增加和先前液相分离的加速。这反过来又推动了改进现有质量分析器和寻找新的、更高效分析器的努力。几十年来，人们进行了许多尝试，基于射频离子阱、静电阱和多反射系统开发FTMS，但许多技术问题阻止了它们进入主流质谱领域。
这种情况为FTMS家族新成员——轨道阱分析器的出现和发展创造了肥沃的土壤。1999年，它首次作为专利文献中的一个有趣的科学奇物出现，并在美国质谱学会的一次会议上首次向广大质谱公众展示。2005年，它作为一种准确而紧凑的质量检测器迅速在主流质谱中首次亮相。第一个商业实现是在具有线性离子阱前端的混合仪器（LTQ轨道阱）中。从那时起，数千台基于轨道阱的仪器被生产出来，并成为世界各地分析实验室和设施的常见景象。
这位质谱分析仪贵族家族的最新成员从其老亲属那里继承了一些特征。例如，它从FTICR借鉴了镜像电流检测原理，从射频离子阱借鉴了精确限定电极结构中的离子捕获原理，从TOF分析器借鉴了脉冲注入和静电场的使用原理。总之，这些特征导致了分析特征的强大而独特的组合。同时，它们使人们能够解决老亲属的一些主要限制，例如傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）中需要超导磁体，射频离子阱中空间电荷的严重限制，或TOF分析器中检测动态范围的限制。
它是如何工作的？
轨道阱质量分析器主要由三个电极组成，如图1所示。这些切口代表了2005年商业推出的标准阱和2011年推出的所谓高场紧凑型阱。外部电极呈相互面对的杯状，并通过由电介质制成的中心环固定的细如发丝的间隙进行电隔离。纺锤状的中心电极将陷阱固定在一起，并通过介电端垫片将其对齐。当在外部电极和中心电极之间施加电压时，产生的电场沿轴严格线性，因此沿该方向的振荡将是纯谐波的。同时，场的径向分量强烈地将离子吸引到中心电极。


图 1.标准 （顶部） 和高场 （底部） Orbitrap 分析仪的切口。
离子基本上沿着切线通过外电极之一中带有补偿电极（“偏转器”）的特殊加工槽注入中心电极和外电极之间的空间。在中心电极和外电极之间施加电压后，径向电场将离子轨迹弯向中心电极，而切向速度产生相反的离心力。通过正确选择参数，离子在陷阱内保持近乎圆形的螺旋形，就像太阳系中的行星一样。同时，由电极的特殊锥形形状引起的轴向电场将离子推向陷阱的最宽部分，引发谐波轴向振荡。然后，外部电极用作接收板，用于对这些轴向振荡进行镜像电流检测。时域中的数字化镜像电流以与FTICR相同的方式傅里叶变换到频域，然后转换为质谱。
技术历史
轨道阱分析器的根源可以追溯到1923年，当时金登通过将带电导线放置在封闭的圆柱形金属罐内，实现了轨道捕获的原理。在罐内放电形成的离子被吸引到导线上，但如果它们具有足够高的切向速度，就会“错过”导线，开始围绕导线长时间轨道运行。
在随后的半个世纪中，用金登阱进行的实验（2008年进行了回顾）证明了静电捕获的效率，但没有暗示如何将该装置用于质量分析。由于带电粒子光学的进步，开始使用新的静电场，例如奈特使用四对数电位分布来轨道捕获激光产生的离子。通过对捕获离子的轴向共振激发进行粗略的质量分析，离子由放置在陷阱外轴附近的检测器检测。由于这种装置甚至无法分离最简单的混合物，因此这一尝试表明，要成为高性能分析器还有很长的路要走。所有关键领域都需要进行重大改进，最值得注意的是更精确地定义四对数场，从外部离子源向分析器注入离子，以及与陷阱特征匹配的离子检测。
这些关键问题在马卡罗夫的开创性工作中得到了成功解决。与之前的尝试不同，中心电极不是作为细线实现的，而是作为一个 massive 金属电极，其制造精度达到了当今技术的极限。外部电极遵循与中心电极形状匹配的等电位表面；它们被分成两半，作为镜像电流检测的接收板。陷阱的几何形状经过优化，以提高灵敏度并减少高次谐波。
在使用激光离子源进行首次原理验证实验后，为了将分析器投入实际应用，实施了许多非常重要的技术进步。最重要的进展之一是开发了从C型陷阱类型的外部离子存储装置进行脉冲注入。这种存储装置（图2）有效地将轨道阱分析器与任何先前的离子源、离子传输装置或分析器分离。因此，任何能够选择或传输前体离子的装置以及任何碎裂技术都可以与轨道阱连接。


图 2.C 型捕集阱和 Orbitrap 分析仪的横截面（未显示离子光学和差分泵浦）。离子存储在 C 型离子阱的仅 rf 弯曲四极杆中，然后 rf 逐渐降低，并在离子阱上施加高压脉冲，每个 m/z 都以短包的形式弹出。来自 C 型陷阱的数据包在电压斜坡期间进入分析仪，并扩散到振荡环中，从而感应出差分放大器检测到的电流。经 Thermo Fisher Scientific 许可转载。版权所有 2012 Thermo Fisher Scientific。
第一台利用这种能力的商业仪器是Thermo Electron（现为Thermo Fisher Scientific）于2005年推出的LTQ轨道阱经典款，随后是同一系列的重要扩展：（i）在LTQ轨道阱XL（2007年）的C阱后添加碰撞池，开辟了利用更高能量碰撞（能量高于线性离子阱中可实现的能量）的途径，因此有了更高碰撞能量解离（HCD）一词。（ii）为该仪器增加电子转移解离（ETD）能力，使其能够扩展蛋白质组学应用中可分析的翻译后修饰范围。（iii）在减压下运行的MALDI源成为高端LTQ轨道阱XL MALDI仪器的基础。（iv）堆叠环射频离子导向器（所谓的S透镜）在MS/MS模式下带来了10倍的传输效率提升，在LTQ轨道阱Velos（2009年）的全扫描质谱中提升了3-5倍，而双离子阱则提高了MS/MS的速度。（v）在轨道阱Elite仪器（2011年）中，分析器的分辨力在768 ms瞬态下，在m/z 400处几乎提高了4倍，达到240,000。轨道阱和FTICR仪器都可以积累更长的瞬态，FTICR能够检测持续几分钟的瞬态，从而实现超分辨率。轨道阱的最大分辨率是通过使用紧凑型高场分析器（如图1底部所示）和增强傅里叶变换（eFT）算法实现的。该算法结合了离子振荡相位的信息，由于内置的“注入激发”机制（如下所述），轨道阱中精确地定义了这些相位。
自2008年以来，已经制造了独立的轨道阱质谱仪Exactive，其中离子源直接连接到C阱。2011年，该设备与四极质量分析器的组合以Q Exactive的名称推出，并在蛋白质组学和高通量筛选中流行起来。
轨道阱与其他高分辨率分析器的比较
图3显示了质谱中所有三种高分辨率、全质量范围m/z分析技术的物理和分析特征的比较。对分析器进行两两比较是很有启发性的。


轨道阱与FTICR
基本的傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）设计比轨道阱早了近三十年。在此期间，进展受到一系列巧妙创新以及可用超导磁体场强不断增加的推动。尽管在其他捕获装置中也尝试过在高分辨率质量分析器中使用傅里叶变换检测方法，但轨道阱是FTICR之后第一个实现商业化的FT装置。撇开尺寸和成本的巨大差异不谈，这两种分析器有许多相似的特征。在这两种分析器中，离子都被捕获在超高真空中，以确保极长的平均自由程（数十甚至数百公里）。此外，离子是基于它们的镜像电流和FT数据处理来检测的，而它们以显著的动能（几百或几千伏）移动。因此，对于这两种分析器，分辨力R与检测时间T_det与主振荡周期T的比率成正比，而光谱内动态范围相对弱地依赖于T_det。然而，在FTICR中，离子在大型超导磁体的磁场中运动，因此，应用适当的数学方法，T与m/z成正比，R与m/z成反比。在轨道阱分析器中，离子运动由静电场决定，这导致T与m/z的平方根成正比（R与m/z的平方根成反比）。这种差异的结果是，对于任何傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）和任何轨道阱装置，都有一个临界m/z，低于该m/z时，相同T下FTICR的分辨力更高，而高于该m/z时，轨道阱分析器开始显示更高的分辨力。图4显示了一个例子，15 T FTICR和高场紧凑型阱的m/z约为300，标准阱的m/z约为4000。分辨力随m/z的较慢下降使用户能够将轨道阱质谱仪用于非常高的m/z。


图 4.以下分析仪的分辨率对 m/z 的依赖性（所有数据均显示为 0.76 秒扫描）：（i） 标准陷阱（幅度模式，中心电极上为 3.5 kV），（ii） 紧凑型高场陷阱（eFT，中心电极上为 3.5 kV），（iii） FTICR（幅度模式，15 T），（iv） FTICR（吸收模式，15 T）。
仅使用电场进行离子捕获可确保分析器的小尺寸，并使至少在原则上可以在台式甚至便携式仪器中使用成为可能。然而，紧凑的尺寸也对其分析参数有重要影响。更大的尺寸意味着更低的轴向振荡频率，因此在相同的T下分辨率更低。因此，与直觉相反，较小的陷阱可能比较大的陷阱具有更好的分析性能（图1）。在FTICR中情况并非如此，在傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）中，陷阱的较大尺寸被认为是有益的，因为离子容量增加，空间电荷效应减弱，而陷阱中恒定的磁场通过确保回旋频率与尺寸无关。轨道阱分析器向更小尺寸的发展可能会限制其电荷容量，或由于空间电荷效应导致更大的质量偏移，但其中心电极通过屏蔽近圆形轨道不同部分的离子彼此之间的相互作用，使其具有巨大的优势，从而大大增加了与没有中心电极或具有细金属丝型中心电极的装置相比的有效电荷容量。高电荷容量转化为高动态范围，在单个质谱中达到4个数量级或更大。
傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）分析器的最大优点可能是它能够接受低能量和极低能量的离子，并实际无限期地（数小时）捕获它们，进行各种激发（UV、IR、碰撞等）以及离子-离子和离子-中性反应。此外，人们可以在傅里叶变换离子回旋共振（FTICR）分析器中以高分辨率选择前体离子，例如，分离大分子的单个同位素体，激发并分析它，然后去激发并重新分析。这种灵活性在轨道阱分析器中几乎不存在，在轨道阱分析器中，与中性粒子或其他离子碰撞或经历单分子解离的高能离子通常在注入后几秒钟内就会丢失。
另一方面，轨道阱分析器在激发轴向振荡的方法方面具有独特的功能。这是通过将脉冲离子包通过外电极上的狭缝切向注入陷阱来实现的。狭缝相对于陷阱中心的位置定义了轴向振荡的幅度（“注入激发”）。这种方法在将附加电极（所谓的“偏转器”）放置在注入狭缝上方并施加补偿电压时，最大限度地减少了四对数场的扰动。应该注意的是，精确控制该电压对于确保不同离子丰度的相似衰减率，从而正确测量同位素比至关重要。“注入激发”需要从离子源或外部射频存储装置中非常快速地喷射大量离子。更重要的是，它提供了振荡相位和m/z之间的明确联系。这允许不仅使用标准的（所谓的幅度模式）傅里叶变换，而且使用其更精细的版本（eFT），该版本利用相位信息。这允许双倍的分辨力（或者，在保持分辨率不变的同时，以相同的因子提高分析速度）。相比之下，磁捕获需要有效的离子检测宽带激发，其中相位-m/z链接更难恢复，因此商业FTICR仪器通常只提供标准FT。同时激发和检测允许在所谓的吸收模式下实现宽带检测（图4中的虚线显示了分辨力的相应提高），但到目前为止，这种模式仅限于研究或非商业仪器。
轨道阱与四极离子阱
即使没有FT检测，在四极离子阱（QIT）上也相对容易实现高分辨率（R≥30,000）。原则上，这种分辨率应该立即产生ppm级的质量准确度，但QIT以将高分辨力转化为质量准确度差而闻名。导致质量标度非线性和同位素峰之间间距严重扭曲的各种效应主要与QIT分析器中的离子-离子相互作用有关，原则上可以通过在任何给定时间捕获少量离子来减少。然而，QIT中质量偏移还有一个更根本的原因，对于新离子、气体压力，这通常很难预测。被俘获离子与背景气体的强烈相互作用（QIT中通常保持在mTorr压力下）导致离子形状和极化率进入运动方程，结合了质谱和离子迁移率的特征。尽管在QIT中FT检测是可能的，但它不会带来高质量准确度的好处。高分辨率QIT报告的肽分子离子的最高质量准确度约为12-15 ppm，远低于FTMS中常规实现的亚ppm准确度。
轨道阱与TOF（飞行时间质谱）
与TOF的比较表明，这两种分析器都基于离子在静电场中的运动（作用于离子的力与m/z无关），这导致振荡周期或飞行时间T与m/z的依赖关系相对较慢（作为平方根）。此外，在这两种分析器中，离子注入都涉及强加速，因此如果离子在分析器内发生碎裂，碎裂时的动能扩散很大。后一种结果严重影响了两种分析器中MSⁿ的质量，使它们作为外部碎裂离子源的准确质量检测器更有效。这解释了为什么大多数轨道阱和TOF分析器采用混合配置而不是独立配置。另一方面，TOF通常利用二次电子倍增器进行检测，该倍增器在离子的极高动能（高达数万伏）下达到最大检测效率。这使得分辨力R与检测时间或m/z无关（除了较低的m/z，通常由于数据系统而降低），但使光谱内动态范围直接取决于  T_{{det}}（采集时间越短或光谱采集速率越高，动态范围越小）。
通常，TOF设备中可用的最高分辨力比轨道阱和FTICR MS的最终分辨率低几倍，尽管最近的多通TOF设备能够实现超高分辨率（在m/z 400处 \( R \geq 100000 \)）。同时，TOF的分辨率在MS和MS/MS模式下基本相同，这在形式上比轨道阱分析器具有优势，因为轨道阱分析器在MS/MS模式下通常为了速度而牺牲分辨率。然而，在实践中，TOF在MS/MS中的更高分辨率并不一定转化为更高的质量准确度（这通常是最理想的分析参数），因为TOF的传输效率有限，通常采用连续流动离子的正交加速。因此，在可比实验中，使用轨道阱质量分析器实现的实际报告真阳性识别率可能高于TOF。与此建议一致，单次LC/MS实验中报告的最高真阳性蛋白质识别率是使用轨道阱实现的。


图5将此与最广泛使用的采用离子正交加速的TOF配置进行了比较：只有在最高离子通量下，实际采集速率才接近仪器的指定速率。
尽管平均自由程显著（几米到几十米），但它比其他两种分析器短几个数量级，因此TOF的真空要求不那么严格。目前TOF分析器的最大优点可能是检测单个单电荷离子，通常概率>50%，而FT分析器中的感应电流检测至少需要几个电荷（见下文）。峰检测限由信噪比决定，TOF中的噪声源于检测器的暗电流、杂散离子以及“化学”背景离子。后者由分析物离子、溶剂和有时气体分子之间的大量弱结合复合物组成，电荷通常不仅来自质子，还来自碱金属和其他加合物。这些非共价复合物会产生令人烦恼的宽而未解析的峰，出现在每个m/z单位处，峰之间的谷由类似来源的多电荷物质及其亚稳态解离产物填充。这种化学背景的存在，在MALDI和电喷雾电离中都会出现，通常是限制TOF仪器检测阈值和动态范围的主要因素。有点矛盾的是，用FT分析器（FTICR和轨道阱）采集的质谱实际上没有化学背景。这种现象的可能解释是，背景离子要被检测到（即使在错误的m/z处），只需进入TOF分析器，之后它可能会碎裂或因碰撞而偏离路径，这两个事件都不会显著影响检测概率。同时，要在FT质谱中给出一个尖锐的、软件识别的峰，离子必须在FT分析器内完整存活，并与相似离子在相干运动中保持相当长的瞬态持续时间，即几毫秒。所有杂散、亚稳态或非相干离子要么在FT中不被检测到，要么贡献于宽而平滑的背景，该背景很容易被软件减去。因此，尽管TOF在形式上更灵敏，但FT分析器的实际检测限可能相当或更低。
分析器比较的另一个方面涉及重现同位素分布的保真度，这对于确认从准确质量初步推导出的元素组成变得越来越重要。在TOF和其他束流机器中，同位素保真度受到统计限制，通常还受到检测伪影（如检测器拖尾、饱和、死时间等）的限制，而在FTMS中，则受到统计、前置放大器噪声（对于最小的峰）、干扰效应以及不同离子包的不同衰减率的限制。
干扰效应可以通过使用专用的、以FTMS为中心的同位素建模工具来正确预测给定元素组成的实验观察同位素丰度来解决。同时，可以通过调整陷阱电极以最小化场扰动，从而消除最高分辨力设置下的不良非线性效应（在最新的轨道阱仪器校准期间自动完成），来减少衰减率的差异。通过解决FTMS和TOF的上述问题，它们的同位素分布保真度可以接近大多数质量峰的统计极限。
高分辨率质谱的定量分析传统上被认为是质谱最重要和最普遍的应用之一，三重四极杆仪器历来是应用最广泛的。对于复杂混合物，所需的特异性是通过检测和累加前体离子的特定诊断碎片的丰度来实现的。当浓度变化（CV）低于例如10%时（理想情况下，仅受统计变化限制），定量质量被认为是可接受的。所有高分辨率仪器都提供了额外的特异性维度，因为它们能够可靠地分离先前重叠的等压峰。然而，即使没有这种显著优势，轨道阱分析器的高传输效率使其能够使用比三重四极杆仪器更少的离子达到所需的CV，一旦所需的诊断碎片数量超过某个阈值。例如，如果前体离子分裂成N个丰度相等的碎片，图6的理论模型的盈亏平衡点可能低至  N \approx 3 。


图 6.在模型多反应监测 （MRM） 实验中，CV = 10% 时，需要从离子源输送用于定量的母离子的最小总数是碎裂通道的函数。该图包括同一四极杆前端的三个混合体，具有不同的片段分析器：四极杆、oaTOF 和 Orbitrap。建模后，母离子解离成等丰度和不同质量的碎片，并在碎片离子丰度的总和上进行定量。oaTOF 和 Orbitrap 分析仪的假设与图 5 中的相同，而四极杆分析仪的传输率为 50%，并且 QqQ 中没有同量异位干扰。即使在这种慷慨的假设下，Orbitrap 杂交体需要的离子也较少，从 MRM 通道的数量开始约为 3。
轨道阱质谱的未来
与每项技术一样，轨道阱分析器也有其物理局限性，最终将其分析应用限制在某些领域。然而，目前这些限制远未达到，该技术在分析科学领域的应用继续扩展。新出现的应用包括自上而下的蛋白质组学、天然蛋白质复合物分析、定量分析、高通量筛选、代谢组学等。在考虑轨道阱分析器的具体参数时，可以在以下领域实现潜在改进。
速度
虽然直接提高m/z分析速度需要更高的检测频率，从而需要更小的轨道阱尺寸，这可能会影响空间电荷容量，但还有其他提高有效速度的方法，例如：
（i）MS/MS光谱多路复用。已经表明，FTMS的高质量准确度允许解卷积在C阱中“合并”并在轨道阱分析器中分析一次的多个MS/MS扫描。在不受离子电流限制的情况下，该方法有效地将MS/MS分析速度提高了2倍以上。其局限性是MS/MS光谱中存在足够数量的互补碎片对，这可能会因HCD中不太稳定的b离子过度碎裂而受到阻碍。然而，碎裂技术的进一步发展可以找到在提供丰富碎裂的同时保持b离子完整的方法，这将增强这种多路复用方法的吸引力。多路复用MS/MS分析还可以在典型的蛋白质组学实验中实现伪MRM模式（但保留高分辨率和高质量准确度的优势！）。尽管这种模式与Q-TOF仪器中的宽带碎裂有些相似，但它具有能够调整和混合前体离子强度的根本优势，从而使解卷积更加可行。
（ii）新的处理方法，如滤波器对角化方法（FDM）有可能用于规避傅里叶变换的奈奎斯特极限，并在相同的瞬态长度下获得更高的分辨力。然而，这种和其他非FT方法的臭名昭著的数值伪影仍然是实现这一潜力的障碍。许多非FT方法的另一个限制因素是，它们通常需要对时域信号的分析形式、振荡器数量和信噪比进行明确假设，而FT是一种通用的、无假设的时间-频率变换。
（iii）多电极或泛音陷阱。在FTICR中，具有M对电极的多电极池可用于在检测信号中为每个物理回旋运动周期获得M个离子振荡周期，从而有效地将分辨力提高M倍。在轨道阱分析器中，多电极检测的实现更具挑战性，尤其是由于曲线形电极的机械排列需要超高精度。
（iv）轨道阱多路复用。通过适当的布局，可以将多个轨道阱分析器组合成一个单一的集成分析器，多个陷阱以重叠的方式并行运行。
分辨力
轨道阱中的分辨力与任何FT分析器一样，与速度相关，并且成反比。因此，任一参数的改进都提供了与相关参数共享的选择。例如，增强型FT提供了在相同分辨力下速度提高两倍或在相同速度下分辨力提高两倍的选择。唯一的限制是由瞬态的物理持续时间决定的，这对高质量离子尤其严格，并且主要由陷阱中的真空条件和紧邻的离子光学器件决定。这些条件在仪器的Elite版本中得到了极大改善，相应地提高了高质量离子的性能。该领域的进一步改进是可能的，这与高m/z传输多极杆一起，使该技术在大型蛋白质和蛋白质复合物的自上而下分析中与FTICR质谱仪具有高度竞争力。
检测限
检测限主要由前置放大器的内部噪声决定，目前在1秒采集内为2-4个基本电荷的水平。这意味着，对于电荷状态高于5-10的情况，可以实现单离子检测。
动态范围
单张光谱中的动态范围与捕获离子总数（电荷容量）与检测限的比率有关，因此改进这两个参数中的任何一个都会增加动态范围。在人类蛋白质组学中，动态范围被认为是限制单次实验深度的最重要参数，因此它是许多开发工作的重点。轨道阱的电荷容量由其尺寸和配置（例如，中心电极和检测电极之间的间隙）决定，范围在0.5-100万个基本电荷之间。通常，这种电荷是通过允许来自宽质量范围的离子流入C阱存储器相同的持续时间来积累的。结果，每个质量峰由与其丰度成比例的电荷数表示，这对低丰度峰不利。这就是束流式质量过滤器的存在允许打破这种联系并通过“集中投资”智能积累离子的地方，通过增强某些m/z范围和/或选择任何所需组合的感兴趣峰。类似的选择性也可以通过使用带有注入波形的离子阱来实现，尽管速度和离子数量较低。然后，所有选定的峰都可以在单个轨道阱光谱中采集（所谓的“光谱多路复用”）。这种方法对于靶向质量分析特别有前景，可以在单个轨道阱光谱中采集多个SIM或MRM。它还可以用于在一个光谱中组合多种碎裂技术和/或条件（例如，HCD能量扫描）。未来，预计能够选择同一前体的多个电荷状态，每个电荷状态在最佳条件下碎裂，以增加序列覆盖。数据独立以及多段宽质量范围采集也可以基于该方法。
展望
轨道阱质量分析器已成为探测生物系统以及提高常规分析的选择性和置信度的质谱技术 arsenal 中的强大补充。该陷阱的分析性能可支持从常规化合物识别到复杂混合物中痕量组分分析的广泛应用，例如蛋白质组学、药物代谢、兴奋剂控制以及食品和饲料中污染物的检测。
轨道阱技术将继续向更高的采集速度、更高的分辨力、质量准确度和灵敏度发展。随着轨道阱仪器越来越普及并渗透到新的研究领域，这种发展无疑将催生令人兴奋的新应用。
作者信息
通讯作者
*电子邮件：Roman.Zubarev@ki.se（R.Z.）；Alexander.Makarov@thermofisher.com（A.M.）。
注释
作者声明存在与生产轨道阱质谱仪的公司Thermo Fisher Scientific相关的财务利益。
个人简介
Roman Zubarev 是瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院药物蛋白质组学教授。他拥有俄罗斯莫斯科工程物理学院的学士和硕士学位，以及瑞典乌普萨拉大学分析化学博士学位。他的研究小组从事广泛的研究课题，从质谱仪器和方法开发到生物和医学课题。
Alexander Makarov 是德国不来梅 Thermo Fisher Scientific 生命科学质谱研究总监。他拥有莫斯科工程物理学院的硕士和博士学位，在加入后来被 Thermo Fisher 收购的小型初创公司 HD Technologies 之前，曾在英国华威大学担任博士后研究员。他的研究小组专注于高分辨率质谱仪器的开发。
致谢
这项工作得到了欧盟委员会第七框架计划蛋白质组学时间和空间规范（PROSPECTS；A.M.）、瑞典研究委员会（资助 VR 2007-4410 和 2009-4103；R.Z.）以及 KAW 基金会（R.Z.）的支持。

原文地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/1906273886603030973