三重四極桿質譜儀（QqQ）：各種掃描模式介紹

三重四極桿QqQ是第一代多分析器中唯一仍在市場上銷售的儀器（其他早期MS/MS儀器均采用扇形磁場技術）。QqQ仍是最常購買的多分析器系統(tǒng)。就分析性能而言，"三重四極桿"這一名稱用詞不當，因為只有外側的兩個四極桿（Q1和Q3）可以掃描。中間的四極桿（q2）沒有分析功能，但可作為碰撞池，從Q1出來的離子在此進行CID（碰撞-誘導解離）。在q2中使用純Rf場（射頻電場）來約束碰撞產生的碎片離子，并將它們傳送到Q3中，而不進行任何分離。實際上，q2（碰撞池）并不一定是四極桿，也可以是一個利用CID技術對分析物進行離子碎裂的腔室。碰撞池的設計應能防止碎片離子在形成并傳輸到Q3時發(fā)生散射。四極桿是掃描分析器，采集全譜的靈敏度有限，但監(jiān)測單個m/z值時靈敏度很高。使用兩個既可掃描也可固定的分析器，可實現三重四極桿的多功能性。掃描和固定兩種操作的可能組合，能讓三重四極桿實現多種數據采集模式，從而實現截然不同的分析策略?！鴪D1.三重四極桿儀器的運行模式產物離子（子離子）掃描Q1固定，Q3掃描。在Q1中選擇感興趣的離子（m/z），然后將其轉移到碰撞池（q2）中，通過與目標（試劑）氣體（通常是氬氣或氮氣）中的中性原子（分子）相互作用進行CID。在q2中形成的產物離子根據其在Q3中的m/z值進行分析，從而產生由選定前體離子碎裂出的離子質譜。這是獲取未知化合物結構信息最常用的MS/MS方法。這些數據與使用其他多分析器生成的數據類似；但靈敏度比非掃描分析器低一到兩個數量級（因為Q3是掃描分析器）。前體離子（母離子）掃描Q1掃描，Q3固定。這種方法與產物離子掃描相反。首先掃描Q1，產生的離子進入Q2，在那里進行CID。然后Q3保持固定，只允許一個特定的m/z值通過。Q3中的信號可與Q1的掃描函數相關聯；因此，可獲得已碎裂為指定產物的前體離子的譜圖。這種方法的一個重要應用是：鑒定混合物中屬于特定類別化合物的成分。前體掃描可用于在復雜混合物中搜索所需的化合物類別，因為Q3設置為選擇特征性帶電CID片段。中性丟失掃描Q1掃描，Q3掃描。Q1和Q3以相同的速率進行掃描，但掃描結果會相互偏移一個m/z值，該值與碰撞池(q2)中CID過程中作為中性物質丟失的特定選定成分相對應。當已知某類化合物會出現特定的中性丟失時，這種類型的MS/MS分析就能確定混合物中釋放出中性碎片的成分；例如，羧酸往往會丟失CO2，因此Q1和Q3掃描會偏移44Da。多重反應監(jiān)測（MRM）/選擇反應監(jiān)測(SRM)Q1固定，Q3固定。Q1設置為只通過與分析物相對應的m/z，通常是[M+H]+離子。從Q1出來的離子在q2中進行CID，并使用Q3監(jiān)測特定的產物離子（m/z）。從Q1產生的離子不僅包括相關化合物的離子，還包括產生相同m/z的所有其他物質的離子。這些離子是化學背景/噪聲，可能有多種來源，例如樣品中的共洗脫化合物、萃取過程本身產生的離子（如溶劑污染物）或儀器內的常駐化合物。隨著分析樣品中分析物濃度的逐漸降低，在相關m/z出現的化學噪聲最終會限制將分析物離子與背景噪聲區(qū)分開來的能力，即達到檢測極限?！鴪D2.單四極桿分析儀和三重四極桿分析儀離子痕量分析的比較如果在Q1后放置一個檢測器，則化學噪聲造成的限制與單四極桿儀器相同（圖2，左側）。相反，在三重四極桿中，q2中的CID會產生碎片，分析物離子和干擾噪音離子不太可能產生相同的產物離子m/z。因此，當Q3設置為監(jiān)測被分析物的特定產物離子時，干擾物產生的背景離子（噪音）將被剔除，因為這些干擾物已經碎片化為其他m/z值。雖然在這一過程中會損失分析物離子，但仍有很大的好處，因為本底離子被更大程度地抑制，從而提高了信噪比（圖2，右側）。由于沒有收集到完整的譜圖，數據的特異性會降低。不過，通過監(jiān)測被分析物的第二個碎片離子，并確保：樣品提取物中兩個離子的強度比，與被分析物標準品的強度比相同，可以提高特異性。MRM（SRM）是一種MS/MS采集模式，類似于單分析器中的選擇離子監(jiān)測(SIM)。當已知前體和產物的質量都是被分析物的特征時，MRM可以對目標（已知）化合物進行高靈敏度和高特異性的定量分析，即使在高度復雜的生物或環(huán)境基質中也是如此。其應用包括獲取藥物及其代謝物的藥代動力學信息，以及內源性化合物和環(huán)境污染物的定量。在這些應用中，分析物需要在血漿、尿液、器官組織、環(huán)境沉積物或植物組織等高度復雜的基質中進行鑒定和定量，因此需要進行一些初步分離，通常采用色譜法。超高效液相色譜法（UPLC）使用短（5厘米）色譜柱和1或2分鐘的液相梯度，能快速進行色譜分離，尤其是去除無機鹽。然而，結合CID和Q3選擇性所提供的特異性足以彌補這一問題。若需要快速分析大量的樣品，且限制分析速度的因素為色譜分析過程，那么快速色譜與MRM相結合的策在實際應用中將具有很大優(yōu)勢，例如在藥物開發(fā)、生物標記研究和環(huán)境監(jiān)測中。藥物開發(fā)過程中必須進行數千次分析。以每次運行