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1、,,*,,,*,質譜技術在檢驗醫(yī)學領域的應用,質譜技術簡介,無機質譜技術平臺及應用,有機質譜技術平臺及應用,概要,質譜技術簡介,質譜的基本概念,質譜是什么？,特殊的天平：稱量離子的質量,質譜能做什么？,定性：化學物的結構,定量：混合物的組成,領域：化學、生物學、醫(yī)學、藥學、環(huán)境,物理、地質、能源等,,,質譜的基本概念,質譜分析是先將物質離子化，再按離子的,質荷比,將其分離，然后測量各種離子的譜峰強度而實現(xiàn)分析目的的一種分析方法。,,質量是物質的固有特性之一，不同的物質有不同的質量譜--質譜，利用這一特性，可以進行,定性分析,；譜峰強度又與它代表的化合物含量有關，利用這一點，可以進行,定量分析,

2、。,發(fā)展史,1919年，英國科學家弗朗西斯·阿斯頓制成第一臺質譜儀，早期的質譜儀主要是用來進行同位素測定和無機元素分析；,20世紀40年代以后開始用于有機物分析；,60年代出現(xiàn)了氣相色譜-質譜聯(lián)用儀，成為了有機物分析的重要儀器；,80年代末又出現(xiàn)了一些新的質譜技術，如比較成熟的液相色譜-質譜聯(lián)用儀，感應耦合等離子體質譜儀等；,目前質譜分析法已廣泛應用于,醫(yī)學,、材料、環(huán)境、地質、能源、藥物、生命科學、化學等各個領域。,質譜分析方法已廣泛應用于臨床檢驗。,國內一些大醫(yī)院已應用到了相關檢測工作，如北京二炮總醫(yī)院（免疫抑制劑藥物濃度監(jiān)測、 氨基酸營養(yǎng)狀況評價等），廣州市婦嬰醫(yī)院（新生兒疾病篩查），上

3、海市新華醫(yī)院兒科研究所（遺傳代謝病檢測），上海市徐匯區(qū)中心醫(yī)院（藥物濃度監(jiān)測等），香港瑪麗醫(yī)院（代謝性疾病檢測），香港北區(qū)醫(yī)院（免疫抑制劑藥物濃度監(jiān)測、尿液游離皮質醇）等。,國外很多醫(yī)學獨立實驗室，如美國的,Quest,、,ARUP,，日本的,BML,已經成功運用質譜法開展了諸多檢測項目：,Quest,：內分泌系列共開展項目,186,項，其中用色譜法檢測的有,GC/GC-MS 6,項，,LC 10,項，,LC-MS/MS 35,項；,ARUP,：,408,項，其中,GC/GC-MS 191,項，,LC/LC-MS 176,項，,LC-MS,/,MS 41,項,國內外應用現(xiàn)狀,質譜儀,依據待分析

4、物的不同，質譜儀又分為：,,,無機質譜,,,有機質譜,無機質譜技術平臺及應用,無機質譜技術,火花源雙聚焦質譜儀,,電感耦合等離子體質譜儀（,ICP-MS,）,二次離子質譜儀（,SIMS,）,,電感耦合等離子體質譜儀,ICP-MS,ICP-MS：電感耦合等離子體質譜儀,一種利用,ICP產生的離子進行質譜分析，從而完成元素定性和定量分析的檢測儀器,ICP：電感耦合等離子體（,Inductively Coupled Plasma,）,—高溫離子源（溫度約８０００－－１００００Ｋ）,MS：質譜儀（,Mass Spectrometer,）,,—四級桿掃描質譜儀,—質量范圍從2到260amu（Li到U…）

5、,—快速順序掃描實現(xiàn)所有元素分離,—使用雙模式進行離子檢測,高基體進樣系統(tǒng),(HMI),稀釋氣入口,半導體冷卻控溫霧室,離軸偏轉透鏡,低流速進樣,高速頻率匹配的,27MHz,射頻發(fā)生器,高性能真空系統(tǒng),池氣體入口,高頻率,(3MHz),雙曲面四極桿,快速同時雙模式檢測器,(9,個數(shù)量級線性動態(tài)范圍,),高離子傳輸效率、耐高鹽接口,第3代八極桿反應池系統(tǒng),(ORS,3,),Agilent 7900 ICP-MS,HPLC,四級桿質譜,流動相,進樣器,預柱,HPLC-,色譜柱,霧化器,霧化腔,泵,炬管,樣品錐,監(jiān)測器,ICP,離子源,接口錐,離子透鏡,四級桿質量分析器,檢測器,干擾消除部件,—,碰

6、撞反應池,樣品導入系統(tǒng),待測粒子的流向,ICP-MS原理圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,分子,原子,離子,氣溶膠,粒子,吸收過程,發(fā)射過程,霧化過程,去溶過程,蒸發(fā)過程,原子化,電離過程,Mass analyzer,,固體樣品,液體樣品,,,+,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,樣品蒸發(fā)、解離、原子化、電離等過程,ICP-MS分析過程,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,電子倍增器電極,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,來自質量分

7、析器的離子,,+,電子脈沖,Page,18,環(huán)境,: 49%,飲用水、海水、環(huán)境水資源,食品、衛(wèi)生防疫、商檢等,土壤、污泥、固體廢物,生產過程,QA/QC,，質量控制,煙草／酒類質量控制,,,鑒別真?zhèn)蔚?Hg, As, Pb, Sn,等的價態(tài)形態(tài)分析,半導體,: 33%,高純金屬,(,電極,),高純試劑,(,酸,,,堿,,,有機,),Si,晶片的超痕量雜質,光刻膠和清洗劑,醫(yī)藥及生理分析6%,頭發(fā)、全血、血清、尿樣、生物組織等,醫(yī)藥研究，藥品質量控制,藥理藥效等的生物過程研究,地質學: 2%,金屬材料，合金等,土壤、礦石、沉積物,同位素比的研究,激光熔蝕直接分析固體樣品,核工業(yè),: 5%,核

8、燃料的分析,放射性同位素的分析,初級冷卻水的污染分析,化工，石化等,: 4%,R&D,QA/QC,法醫(yī)，公安等,: 1%,射擊殘留物分析,特征材料的定性,來源分析,毒性分析,檢驗醫(yī)學領域應用,主要應用于臨床樣本（血液、尿液、毛發(fā)、組織等）的元素分析，如：Pb,Se,Hg,Cd,Mg,Fe,Ca,Zn,Cu,Mn等。,,科研樣品元素分析,+,元素檢測的需要,ICP-MS技術優(yōu)勢,ICP-MS,是目前發(fā)展最快的痕量元素分析技術,,分析元素覆蓋面廣,（可達,73,種元素）,分析速度快,（樣品停留時間僅幾毫秒）,檢出限低,（多數(shù)元素檢出限為,ppb-ppt,級）,線性范圍寬,（可達,9,個數(shù)量級）,譜

9、圖干擾少（,原子量相差,1,可以分離）,可進行同位素分析,可與多種進樣技術聯(lián)用,（色譜，激光燒蝕等）,,儀器成本高,安裝條件苛刻,技術人員要求高,,與原吸技術比較,,指標 AAS ICP-MS,檢出限 ppm ppb-ppt,線性范圍 2-3 9*,干擾 較多 較少,速度 慢 快,元素覆蓋范圍 窄

10、 廣,多元素同時分析 NO YES,樣品需求量 uL uL,儀器成本 $ $$,運行成本 $$$ $,,分析元素廣,,,,D.L. range < 1 ppt 1 – 100 ppt 0.1 – 1 ppb,極低檢出限,線性范圍寬,,9,個數(shù)量級的動態(tài)線性范圍,,有機質譜技術平臺及應

11、用,,色譜法是一種,分離方法,，它利用物質在兩相中分配系數(shù)（或吸附系數(shù)）的微小差異產生了很大的效果，使各組份分離，以達到分離，分析及測定一些物質的目的。,什么是色譜？,,氣相色譜儀,液相色譜儀,色譜分析儀,色譜,-,質譜聯(lián)用,色譜的高分離性能,,,+,,質譜的高鑒別特點,,,,,,,串聯(lián)質譜儀 氣相色譜,-,質譜儀,,（LC-MS/MS) (GS-MS),質譜聯(lián)用儀,蛋白組學,代謝組學,個性化醫(yī)學,疾病診斷,藥物臨床試驗和新藥研發(fā),主要應用,旨在研究比較細胞在不同生理或

12、病理條件下蛋白質表達的異同，對相關蛋白質進行分類和鑒定，更重要的是蛋白質組學的研究要分析蛋白質間相互作用和蛋白質的功能，旨在闡明生物體全部蛋白質的表達模式及功能模式；,其內容包括蛋白質的定性鑒定、定量檢測、細胞內定位、相互作用研究等，最終揭示蛋白質功能，因此是基因組,DNA,序列與基因功能之間的橋梁,通過蛋白質組學的研究，找到更多具有醫(yī)學實際意義的蛋白標志物，用以幫助疾病的診斷、分期、危險性預測以及藥物作用靶點,因此，蛋白質組學研究的數(shù)據與基因組學數(shù)據的整合，將會在基因組研究中發(fā)揮重要作用。同時，該研究也促進了分子診斷的發(fā)展，如尋找藥物的靶分子。,蛋白組學,,代謝組學的研究就是運用一系列分析化

13、學手段，如色譜、質譜、核磁共振、光譜等，通過分析生物體液、組織中的內源性代謝產物譜的變化來研究整體的生物學狀況和基因功能調節(jié)；,作為系統(tǒng)生物學的重要組成部分，代謝組學已經成為繼基因組學、轉錄組學、蛋白質組學之后興起的一個新的組學研究熱點；,與基因組學、蛋白質組學相比，代謝組學研究的是已經發(fā)生的改變，而前兩者研究的是可能發(fā)生的改變，因此在這個意義上說，代謝組學更接近于臨床。,代謝組學,個體化用藥，就是藥物治療“因人而異”、“量體裁衣”，充分考慮每個病人的個人因素；,現(xiàn)在，合理用藥被公認為是個體化給藥的核心，而合理用藥則需要通過藥物基因組學和治療藥物監(jiān)測等手段來實現(xiàn)。,藥物基因組學主要研究遺傳因素

14、對藥物效應的影響，確定藥物作用的靶點，研究從表型到基因型的藥物反應的個體多樣性，即將基因的多態(tài)性與藥物效應的個體多樣性緊密聯(lián)系在了一起；,而患者用藥后，體內的藥物濃度必須達到穩(wěn)定濃度時才能獲得其治療效果，而很多藥物的有效治療濃度與中毒濃度之間差距很小，不同個體對藥物的吸收和代謝差異很大；,因此，需要定期檢測血藥濃度，既要達到治療效果，又要防止藥物中毒，這就是治療藥物監(jiān)測的概念；,質譜技術用于血藥濃度監(jiān)測，具有專屬性強、準確度高、重現(xiàn)性好、靈敏度高、成本低等優(yōu)點。,個體化用藥,遺傳代謝病檢測系列,內分泌系列,神經遞質類,長鏈、極長鏈脂肪酸,……,,疾病診斷,LC-MS/MS,血氨基酸和?；鈮A的

15、檢測：可一滴血一次實驗檢測數(shù)十種氨基酸、?；鈮A譜，共計,106項指標,，綜合判斷,40余種,遺傳代謝?。òò被岽x病、有機酸血癥、脂肪酸氧化缺陷疾?。?。,GC-MS,尿液有機酸檢測：一次性檢測,132項指標,，可輔助檢測,40余種,遺傳代謝?。ㄖ饕獮橛袡C酸血癥，也包括氨基酸代謝病及脂肪酸氧化缺陷?。?。,遺傳代謝病系列,,社會：提高人口素質，造福于患者,醫(yī)院：提高醫(yī)生診治水平，提高醫(yī)院知名度 ，,擴大影響，解決糾紛,新生兒、患者及家庭：避免或減少傷殘兒,減輕家庭及個人負擔,,,遺傳代謝病檢測--意義,類固醇激素在體內代謝過程非常復雜，因此大部分需通過其代謝產物進行測定；,而所檢測的生物樣本

16、均具有復雜的基體干擾，且,個體基質具有差異，濃度范圍跨度大，有些內分泌診斷標志物濃度跨度約有,10,個數(shù)量級；,因此需要靈敏度高、選擇性強的方法，可以在很多其他內源性物質的存在下準確分析目標物；,與傳統(tǒng)檢測方法相比，,串聯(lián)質譜技術,可以很好地滿足以上要求。,,內分泌系列,傳統(tǒng)方法,高效液相色譜法,競爭蛋白結合法,,手動放射免疫法,現(xiàn),行方法,自動免疫分析法,高效液相色譜,-,串聯(lián)質譜法,,,維生素系列-VD,特異性,要求準確測定,25OHD2,和,25OHD3,兩種形式的含量,基質干擾,血清中含有大量的高親和力結合蛋白,系統(tǒng)之間的標準化,靈敏度，需要達到,ng/mL,級,樣品用量,,維生素D檢

17、測-技術難點,串聯(lián)質譜,前景應用,腫瘤標記物的早期痕量分析,心血管疾病標記物的早期痕量檢出,傳染病學痕量應用,......,,全國市場網絡,,服務全國,6000,多家醫(yī)療機構，其中三甲醫(yī)院,200,多家，二甲醫(yī)院,2000,多家。僅廣東省內服務客戶近,1000,家；,CRO,、衛(wèi)生檢驗、科研等服務相關多元化,,南京,濟南,西安,合肥,鄭州,重慶,貴陽,昆明,南寧,福州,長春,廣州,成都,長沙,天津,沈陽,杭州,上海,香港,金域服務網絡,病理檢測中心,血液病檢測中心,感染性疾病檢測中心,婦女健康檢測中心,個性化檢測中心,優(yōu)生優(yōu)育檢測中心,內分泌疾病檢測中心,,以臨床為導向的檢測中心,流式細胞分析

18、技術平臺,免疫組化技術平臺,熒光原位雜交分析技術平臺,細胞與分子遺傳檢測技術平臺,分子診斷檢測技術平臺,均相酶免疫反應檢測技術平臺（,EMIT,）,質譜,/,色譜檢測技術平臺,,高新技術平臺,金域質譜平臺,高效液相色譜,-,串聯(lián)質譜儀 氣相色譜質譜儀,API3200：,5,臺,Agilent 5975C,：,1,臺,API4000：,1,臺 島津,2010UItra,：,6,臺,API5500：,1,臺,Agilent 5977A,：,1,臺,MPX（,LC-MS/MS):5,臺,Agilent 64

19、60（單通道）：,2,臺,電感耦合等離子體質譜儀,Agilent 6495:1臺,Agilent 7500a,：,1,臺,,超高效液相色譜儀,,Agilent 7700x,：,:6,臺,Agilent 1290UPLC：,4,臺,Agilent 7900,：,3,臺,Thermo X2：,1,臺,業(yè)務模塊,,,,,醫(yī)學檢驗,,,,,質譜,,,,衛(wèi)生檢驗,,,,,臨床試驗,,,,科研服務,業(yè)務模塊,主要應用項目,GC-MS平臺：,尿液有機酸項目，,132,個指標，,45,種疾病，如甲基丙胺酸，苯丙酮尿癥，極長鏈脂肪酸、不飽和脂肪酸項目等；,,LC-MS/MS：,血遺傳代謝病項目：,106,個指標，,45,種疾病,VD項目：,D2,、,D3,尿游離皮質醇：（,4,天出報告）,藥物濃度：環(huán)孢霉素、普樂可復,,UHPLC：,VA、,VE,,ICP-MS:,全血微量元素半定量/全定量、尿液微量元素半定量/全定量、科研項目等,