基質輔助鐳射解吸電離

基質輔助鐳射解吸電離（MALDI）是一種質譜軟電離技術，MALDI使用鐳射能量吸收基質以最小碎片化的方式從大分子中產生離子。它已被廣泛用於測量生物大分子的分子量，例如肽、蛋白質、核酸、聚合物的分子量分佈以及低聚物分析。MALDI質譜具有靈敏度高、適用範圍廣、操作簡單的特點。它將以小分子研究為主的傳統質譜技術擴充套件到分析高極性、不易揮發、熱不穩定的樣品範圍。

MALDI方法分為三個步驟。首先，將樣品與適當的基質材料混合並載入到金屬板上。然後，使用脈衝鐳射照射樣品，引發樣品和基質材料的消融和解吸。最後，被分析物分子在消融氣體的熱羽流中透過質子化或去質子化而被離子化，然後被加速到質量分析儀中進行分析。

MALDI的原理

對於熱敏化合物，如果將它們快速加熱，就可以防止它們被熱分解。MALDI技術與此原理類似：在一個很小的區域中，在很短的時間間隔（ns數量級）中，激光向目標上的分析物提供高強度脈衝能量，使其在瞬間解吸並電離，而不會產生熱分解。MALDI是一種用於直接蒸發和電離非揮發性樣品的質譜電離方法，但其電離機理尚不清晰。以固態形式形成離子有兩種可能性，且鐳射輻照只是一種簡單的釋放或透過鐳射誘導的離子分子反應產生。

基質輔助鐳射解吸電離

MALDI基質

基質是與要測試的樣品共存並吸收入射鐳射以防止鐳射直接照射破壞樣品的物質。被測樣品以高稀釋比（基質：樣品= 10000：1）分散在基質中，基質有效地吸收一定波長的脈衝鐳射的能量，然後均勻地傳輸到樣品中，使樣品瞬間蒸發並離子化。另外，大量的基質有效地分散了被測樣品，從而減少了被測樣品分子間的相互作用。

基質的選擇是MALDI分析中最重要的步驟之一。理想的基質通常具有以下特性：在所使用的鐳射波長下具有強電子吸收性，較好的真空穩定性，較低的蒸氣壓以及與固態分析物的良好混溶性。在MALDI技術中，基質對樣品的分析有特殊作用：稀釋樣品以解離聚集的大分子；保護樣品，基質吸收鐳射能量，然後將其轉移到樣品上，避免了鐳射對樣品的直接照射和導致樣品分子分解。基質的選擇主要取決於所用鐳射的波長，其次是被分析物的性質。常用的基質有煙酸、2， 5 – 二羥基苯甲酸和介子酸。

大多數MALDI使用固態（晶體）有機基質，但是這些基質在低質量區域會產生相應的背景峰，這會干擾小分子化合物的表徵。近年來，已經報道了一系列可以減少或消除基質干擾的新型基質材料，如高分子量卟啉、表面活性劑抑制基質、無機材料、碳奈米管和多孔矽。此外，在基質溶液中加入基質新增劑可以改善分析結果，並大大提高解吸的靈敏度、重現性、解析度和訊號抑制能力。

MALDI的技術特點

與電子轟擊電離和化學電離等其他質譜電離技術相比，MALDI技術具有以下特點：

1。 可以電離一些難以透過其他電離技術電離的樣品（尤其是生物大分子），並獲得沒有明顯碎片的完整電離產物；

2。 具有主要的單電荷分子離子峰和簡單的質譜圖，適用於多組分樣品的分析；

3。 對樣品處理的要求不嚴格，甚至未經處理都可以直接分析；

4。 MALDI可以與傅立葉變換離子迴旋共振質譜（FTICR-MS）聯用，並且其解析度進一步提高。

MALDI的應用

MALDI是一種軟電離技術，可以以最小碎片化的方式從大分子中產生離子。MALDI已被應用於生物分子、大有機分子等的分析。

多肽和蛋白質

：MALDI技術被廣泛用於測定肽和蛋白質的分子量和純度，例如牛碳酸酐酶、蜂毒肽、牛胰島素、牛胰島素B鏈、短桿菌肽S、肌紅蛋白、細胞色素C、胰蛋白酶原等。對於複雜的生物混合物，特別是對於含一定濃度的鹽和緩衝液的樣品，快速原子轟擊（FAB）和電噴霧電離（ESI）分析會對肽離子訊號產生抑制作用。但是使用MALDI-MS分析蛋白質水解產物不會出現這些問題。MALDI與酶促降解或化學降解結合是研究蛋白質結構和確認基因工程藥物與天然成分的結構一致性的好方法。此外，MALDI技術還可用於確定蛋白質中二硫鍵的位置。

核苷酸

：核苷酸呈極性且熱不穩定，直接鐳射解吸容易碎裂。MALDI在核苷酸分析，特別是在寡核苷酸分析中顯示出巨大的潛力。由於正常基質無法完全解吸離子化的DNA，早期分析僅限於少於50個鹼基的寡核苷酸。Becker研究了低溫冷凍溶液基質在DNA中的應用，並證明MALDI-MS方法可用於分析100多個鹼基。

碳水化合物

：MALDI已用於分析碳水化合物、糖脂和磷脂。Papac等提出使用2，5-二羥基苯甲酸（DHB）作為基質，利用反射MALDI在正離子模式下測量中性糖組分。用2，4，6 – 三羥基苯乙酮 （ THAP）為基質，用線性 MALDI在負離子模式下測定酸性糖組分。

高分子化合物

：高分子化合物的摩爾質量和分佈的測定在高分子材料的研究和開發中極其重。MALDI-MS測定高分子材料的摩爾質量具有以下特點：1，測量不依賴於樣品或Mark-Houwink常數；2，測量的是絕對摩爾質量而不是相對摩爾質量，其準確度高於光散射和膜滲透法；3，獲得摩爾質量分佈，而不僅僅是平均值；可以同時提供端基的結構資訊；可用於測定聚合物（如共聚物和接枝聚合物）的摩爾質量。

MALDI質譜儀具有靈敏度高、適用範圍廣、操作簡單的特點。它將以小分子研究為主的傳統質譜技術擴充套件到分析高極性、不易揮發、熱不穩定的樣品範圍。

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