高效液相色谱串联质谱仪的特点和临床应用探讨

赵垠莹

摘 要：目前，高效液相色谱串联质谱技术的应用比较广泛，涉及到医疗、农业、环境和地质等方面，这主要是因为这种新兴技术相较于传统检测手段而言，具备灵敏度高、特异性好、分析通量高、检测时间短等众多显著优势。在精准医疗的大环境下，该项技术也被应用在临床上进行检测及辅助诊断，其临床应用着力于内源性和外源性检测项目的分析。

关键词：高效液相色谱串联质谱仪;应用范围;作用;分析

0 引言

高效液相色谱技术其特点为将样品组实现快速分离，具有很高普适性，尤其在对复杂生物样本进行分离时够很好的发挥作用，该技术对仪器的精度、重复性和稳定性有着较高的要求。质谱技术其特点为将样品组实现快速甄别完成定性和定量的分析，其特异性、灵敏度和高通量检测的优势极其显著，减少了假阳性结果的产生，使用样本量的体积大大缩减，该技术对仪器的抗污染能力、分离能力提出了更高的要求，尤其在对含有同分异构体目标化合物的基质中进行分析时，使用该技术存在一定隐患，然而，将高效液相色谱技术与质谱技术进行联合使用就能很好的规避这样隐患的发生。在保证色谱很好的快速分离鉴定效果的同时，保证将质谱具有的特异性，高通量性和高灵敏度等优点极大的发挥出来，所以在对复杂生物样本进行分析时，该仪器得到了各个领域的广泛应用。

1 高效液相色谱串联质谱仪

1.1 仪器简介

色谱技术早在古代罗马时期，人们就在色谱学原理应用在分析染料与色素，直到1903年俄国植物学家Tswett将这种方法命名为色谱，管内填充物被称之为固定相，冲洗剂被称之为流动相。液相色谱技术不断革新，发展到如今商品化的高效液相色谱仪。在这100多年来，针对质谱发展过程就有10多个诺贝尔奖获得者出现，这在一定程度上体现了技术的先进性。

随着科学技术的不断发展而得到了进步，从英国物理学家Thomson在1912年制造出了第1台质谱仪到商用质谱仪在1942年得到了研制，具有很好的应用优势让该技术在石油化工行业中得到广泛的应用。电喷雾质谱仪和高分辨飞行时间质谱载19世纪末，相继被研发出来，将其质谱技术与液相色谱技术充分结合，综合其自生各种优点，在药品、环境、食品和地质等领域都大放异彩。现如今在临床诊断方面其发展势头迅猛，尤其在对一些比较复杂的生物样本进行研究及方法开发。

1.2 主要技术指标

一般情况下，高效液相色谱的主要技术指标为进样体积及温度准确性和流速稳定性等内容，主要考察仪器的精度、重复性和稳定性。质谱的指标相对比较复杂，例如：灵敏度和分辨率、质量的范围、稳定性和准确度等内容，反馈仪器的特异性，重复性和检出限等功能性指标。

2 高效液相色谱串联质谱的主要构成

2.1 高效液相色谱仪

目前世界中几百万种化合物其中将近80%都可以用不同模式的液相色谱进行分离分析，例如离子交换、制备、正相、反相和亲和色谱等形式。他的主要包括输液系统（泵）、进样器、柱温箱和检测器等硬件设备组成。 输液系统（泵）主要功能是给仪器提供稳定准确的流动相，确保管路液流系统的充盈无气泡，流量准确和重复性好。进样器主要功能将经过处理的样本输送到整个管路液流系统中，它则要求进样体积准确，为了使用更多复杂的生物样本，同时建议配置单独的洗针系统性，样品控温系统以及灯光感应系统进行辅助操作，已减少由残留、温度和光感等因素引入的问题。柱温箱的主要功能是对分离的色谱柱进行控温处理，确保在整个检测过程中整个液流系统在分离过程中都能够保持一致性，不受到外界环境温度的影响，同时也是为了配合不同化合物间的不同特性已达成基线分析的目的，保证后期的分析过程受到的干扰减小，降低假阳性率的发生。常见的液相色谱检测器有很多种，例如紫外检测器、示差折光检测器、质谱检测器、二极管阵列检测器和电化学检测器等，每个检测都适用于不同类型的化合物，但对其检测器都需要满足基线稳定、噪音小和线性范围宽等基本要求。质谱检测器属于在众多检测器中综合表现极为优异的一款，适用于化工、制药、食品、环境检测、临床医学和生物等领域。

2.2 质谱仪

质谱仪是一种对带电物质的质量差异进行检测的仪器。发展初期最先会受离子化技术的影响，在开展质谱检测工作是离子化过程是至关重要的，如果不能够把分析物变成带电粒子，那么质谱仪就不会检测到相应的物质。后来随着离子源的不断推成出新，在上世纪末电喷雾离子化技术和基质辅助激光解析离子化技术被开发出来，这些影响壁垒逐渐降低，使之有效的促进了质谱技术的发展。目前广泛应用的离子化方法有很多种，比如电喷雾电离（ESI）、大气压化学电离（APCI）和大气压光电离化（APPI）等，在所有的離子化检测方法中，ESI方法比较常用。

质谱仪是由许多部分组成的，其中质量分析器是比较重要的一个组成部分，它能够有效的把离子按照待测成分进行分类，在此过程中要按照m/z。常见的质量分析器有四极杆质量分析器，离子阱质量分析器等，这些质量分析器可以根据实际情况互相结合。在临床诊断方面，三重四极杆质谱分析器应用比较广泛。

2.3 高效液相色谱串联质谱中生物样本的分析

在使用行高效液相色谱串联质谱对生物样本进行分析时，要对待测样本进行提取纯化的过程，这主要是因为生物样本有着比较复杂的组分。具体处理包括蛋白质沉淀，固相萃取、液液萃取和衍生化等方法。在完成上述提纯工作之后，要进行相应的分离，在此过程中可以使用到液相色谱法以及气相色谱法等。高效液相色谱串联质谱分析方法的应用能够有效的保证分离速度和分离效果，并且在特异性和灵敏度方面也占有优势，完成对生物样本目标化合物的定性和定量工作，所以在检测领域该技术方法得到了广泛的应用。

3 高效液相色谱串联质谱技术的临床应用

3.1 内源性检测

在对人体健康进行评估，以及对疾病进行诊断时，由人体内自身出现异常而导致免疫系统、神经系统、循环系统和内分泌系统等各个环节出现状况。高效液相色谱串联质谱技术在内源性异常的检测适用的临床应用如新生儿代谢异常的筛查、人体氨基酸含量的测定、维生素胆汁酸、胆固醇、生物胺含量的检测、内分泌系统中激素检测以及心脑血管疾病中同型半胱氨酸的含量关系，所以该检测技术有着重要的现实意义。例如：全谱氨基酸的含量进行测定时，应用高效液相色谱串联质谱方法，在此过程中可以在一个前处理及仪器方法学（MRM模式）中同时检测≥20种氨基酸，该分析方法在时间成本和灵敏度上都占有明显的优势，从而能够很好的为全部氨基酸检测提供相应的参考。依据激素水平的变化进行疾病诊断时，高效液相色谱串联质谱方法对类固醇激素的联合测定方法进行了研究，由于固醇激素在人体内的浓度都很小，一般是pg/mL到ng/mL的数量级，而且与检测者的年龄、性别、生理周期、昼夜变化等都一定的关系，使用高效液相色谱串联质谱中电喷雾正负离子（ESI+/-）多反应监测模式，在方法运用过程中保证了灵敏度和特异性的前提下，且具有很好的线性关系，从而能够很好的准确测定人体中类固醇激素的含量。

3.2 外源性检测

人体由于一切非本体自身合成或者代谢的因素而引起的异常状况，通常来自外部的环境、饮食、接触或者自行服用等情况，对本体发生作用的外源性途经。例如血药浓度（肿瘤治疗药物、抗生素、免疫抑制剂、疼痛治疗药物和抗逆转录病毒等药物）的检测以及毒物筛查（农药和毒品）。我们常见的在临床用药过程中，抗精神病药物药物的安全治疗窗较窄，一旦过量使用易导致毒性或成瘾反应，因此药物浓度需要控制在合适范围内。在同一个前处理和仪器方法学的过程中，针对不同患者的用药习惯进行检测，提高指导临床精准用药的同时，临床工作的效率极大的提升，充分体现了高效液相色谱串联质谱技术以其高灵敏、高特异性、同时检测多物质的特性（高通量性），目前国外已在临床开展此类项目的检测。

4 结束语

现如今的医疗发展水平能够有效的通过高效液相色谱--质谱联用技术体现出来，高效液相色谱串联质谱是一个开放的平台，医疗用户可以在这个技术平台上进行更多的项目研发，其卓越的仪器性能硬件配合普适性高的前处理操作，可以帮助用户大幅降低项目开发时间和分析时间，科学有效地应用该技术在临床检测领域将更加促进医疗行业的蓬勃发展。

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