質(zhì)譜是一種分析技術(shù)，它將樣品離子化成帶電分子，并可以測量它們的質(zhì)荷比（m/z）。在基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜MALDI-TOF質(zhì)譜中，離子源是基質(zhì)輔助激光解吸電離（Matrix-assisted laser desorption/ionization, MALDIMALDI），質(zhì)量分析器是飛行時間（time of flight, TOF）分析器。

基質(zhì)輔助激光解吸電離MALDI

MALDI是一種軟電離技術(shù)，它使用激光撞擊小分子基質(zhì)使分析物分子進入氣相而不會被碎裂或分解。一些生物分子太大，加熱時會分解，傳統(tǒng)技術(shù)會碎裂或破壞大分子。MALDI適合分析肽、脂質(zhì)、糖類或其他有機大分子等生物分子。

基質(zhì)輔助激光解吸電離的原理

分析物被包埋在大量過量的基質(zhì)化合物中，該基質(zhì)化合物沉積在一種稱為靶標(biāo)的固體表面上，該靶標(biāo)通常由導(dǎo)電金屬制成并具有用于多種不同樣品的斑點。在一個非常短的激光脈沖之后，被照射的點被迅速加熱并被振動激發(fā)?；|(zhì)分子從樣品表面大力消融，吸收激光能量并將分析物分子帶入氣相。在消融過程中，分析物分子通常通過被附近的基質(zhì)分子質(zhì)子化或去質(zhì)子化而被電離。最常見的MALDI電離形式是使分析物分子帶有單個正電荷。

MALDI中常用的激光類型

紫外（UV）波長和紅外（IR）波長的激光均被使用，但UV激光是目前為止MALDI分析中最重要的光源。其中，氮氣激光和三倍頻或四倍Nd：Yag激光常用于大多數(shù)應(yīng)用。IR-MALDI主要由Er：Yag激光主導(dǎo)，而TEA-CO2激光則很少使用。

常用的MALDI基質(zhì)物質(zhì)

一般認(rèn)為，基質(zhì)的第一功能本質(zhì)上是稀釋和分離分析物分子，這發(fā)生在溶劑蒸發(fā)和固溶體伴隨形成的過程中。然后，在激光照射下，它充當(dāng)能量吸收的介質(zhì)。選擇正確的基質(zhì)是MALDI成功的關(guān)鍵。通常，高極性分析物在高極性基質(zhì)中更好，非極性分析物最好與非極性基質(zhì)結(jié)合使用。如下表所示，不同的基質(zhì)已被找到并被廣泛使用。當(dāng)前，最常用的基質(zhì)是α-氰基-4-羥基肉桂酸、2，5-二羥基苯甲酸、3，5-二甲氧基-4-羥基肉桂酸和2，6-二羥基苯乙酮。

飛行時間（TOF）分析器

飛行時間的原理

TOF的基本原理是不同m/z的離子在沿已知長度的無場漂移路徑飛行時會在時間上分散。假設(shè)所有離子同時或至少在足夠短的時間間隔內(nèi)開始飛行，較輕的離子將比較重的離子更早到達(dá)檢測器。

線性TOF分析器和反射TOF分析器

理論上，所有離子都具有相同的初始動能，因此沿?zé)o場區(qū)漂移后，相同m/z的離子會同時到達(dá)檢測器。但是，實際上并非所有離子都以相同的強度感知脈沖，因此并非所有具有相同m/z值的離子都能達(dá)到其理想速度。為了解決這個問題，通常在漂移區(qū)的末端應(yīng)用反射器。反射器由一系列具有高電壓的環(huán)形電極組成，通常以微小的位移角將離子沿飛行管擊退。

具有不同動能的離子在被反射器反射到相反的方向之前，穿透反射器的深度不同。攜帶較多動能的較快離子將比較慢的離子有更長的路徑，因此，較快離子與攜帶較少能量的較慢離子相比在反射器中花費的時間更多。以這種方式，檢測器在（大約）同一時間接收相同質(zhì)量的離子。因此，TOF質(zhì)量分析器的這種設(shè)計大大提高了其分辨率。然而，反射TOF分析器不適用于在電場作用下不穩(wěn)定的分析物。

MALDI-TOF質(zhì)譜分析的過程

分析物在溶劑中的溶解度應(yīng)至少約0.1mg/ml。并將基質(zhì)溶解為飽和溶液或濃度約10mg/ml。然后將分析物的溶液與基質(zhì)的溶液混合。為了優(yōu)化MALDI光譜，通常將基質(zhì)與分析物的摩爾比調(diào)整為1000：1至100,000：1。然后將混合物點到金屬靶板上進行分析。干燥后，樣品和基質(zhì)的混合物共結(jié)晶并形成樣品固體沉積物嵌入基質(zhì)。隨后將金屬板裝載到MALDI-TOF儀器中，并通過與系統(tǒng)相應(yīng)關(guān)的軟件進行分析。MALDI使樣品和基質(zhì)升華且電離。TOF分析器根據(jù)m/z分離這些生成的離子，MS軟件生成和分析這些離子的譜表征，最終生成MS譜圖。

MALDI-TOF質(zhì)譜的應(yīng)用

完整質(zhì)量測定： 完整的質(zhì)量測定是蛋白質(zhì)表征的基礎(chǔ)且至關(guān)重要，因為一個蛋白質(zhì)的正確分子量可以指示完整的結(jié)構(gòu)。MALDI是一種軟電離技術(shù)，適用于通過其他電離方法電離時易碎的蛋白質(zhì)。MALDI-TOF MS的性能受緩沖液成分、去污劑和污染物的影響較小。此外，它允許以足夠的精度（≤500ppm）進行完整的蛋白質(zhì)質(zhì)量測定用于序列驗證。在蛋白質(zhì)消化后，MALDI-TOF MS也可用于分析獲得的肽段，通過肽質(zhì)量指紋圖譜進一步確認(rèn)一級結(jié)構(gòu)。

肽質(zhì)量指紋圖譜（PMF）： MALDI-TOF質(zhì)譜儀操作簡單、質(zhì)量準(zhǔn)確度高、分辨率和靈敏度高。因此，它在蛋白質(zhì)組學(xué)中有著廣泛的用途，通過一個稱為肽質(zhì)量指紋圖譜的方法從簡單混合物中鑒定蛋白質(zhì)，該方法通常與二維凝膠電泳（2-DE）結(jié)合使用。在這種方法中，通過用序列特異性酶（如胰蛋白酶）消化目標(biāo)蛋白來產(chǎn)生肽段。然后通過MALDI-TOF質(zhì)譜分析肽段，獲得肽段質(zhì)量。將實驗得到的質(zhì)量與數(shù)據(jù)庫中的進行比較，數(shù)據(jù)庫包含來自有相同序列特異性蛋白酶的給定生物的理論肽質(zhì)量。

源后降解（PSD）MALDI-TOF分析： 配備反射器的MALDI-TOF質(zhì)譜儀可以分析由在飛行中自發(fā)分解的前體離子產(chǎn)生的碎片離子。這種離子通常被稱為亞穩(wěn)態(tài)離子，在離子源與反射器之間的無場區(qū)中的分解過程通常被稱為PSD。PSD碎片離子在進入反射器之前在無場區(qū)內(nèi)形成。通過連續(xù)改變反射器電壓可以分離、收集和記錄PSD碎片離子，形成PSD質(zhì)譜圖，為肽和蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)提供非常豐富和有效的結(jié)構(gòu)信息。在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中，某些2DE分離的蛋白質(zhì)樣品無法通過PMF鑒定或鑒定結(jié)果不清楚。PSD測序功能可以應(yīng)用于這些蛋白質(zhì)的鑒定。使用PSD波譜學(xué)，結(jié)合數(shù)據(jù)庫搜索，可以快速且高度特異地鑒定蛋白質(zhì)。

寡核苷酸分析： 隨著分子生物學(xué)技術(shù)和反義核酸藥物技術(shù)的發(fā)展，越來越多的寡核苷酸片段被合成用作引物、探針和反義藥物?？焖贆z測這些片段以確定合成是否完整以及合成的序列是否正確是完全必要的。質(zhì)譜技術(shù)，包括MALDI-TOF-MS，是迄今為止最好的方法。使用MALDI-TOF-MS進行寡核苷酸分析簡單、快速、準(zhǔn)確和靈敏，可用于測定完整的寡核苷酸序列。

MALDI成像： MALDI-TOF可用于直接從薄組織切片中對蛋白質(zhì)進行分析和成像，這被稱為MALDI成像質(zhì)譜（MALDI-IMS）。它提供了所分析部分中肽和蛋白質(zhì)的局部分子組成、相對豐度和空間分布的具體信息。MALDI-IMS可以通過一次測量同時分析生物組織切片中的多種未知化合物，在保持組織中細(xì)胞和分子完整性的同時獲得組織的分子成像。

MALDI-TOF質(zhì)譜儀可以分析各種生物分子，例如肽、蛋白質(zhì)、碳水化合物、寡核苷酸等。由于形成的離子具有較低的內(nèi)能，MALDI-TOF的一大優(yōu)勢在于軟電離過程可以觀察到電離的分子而分析物幾乎不碎裂，從而鑒定分析物的分子離子，即使在混合物中也可以。而且，它易于使用和維護，且數(shù)據(jù)采集速度快。選擇合適的基質(zhì)物質(zhì)對于MALDI-TOF質(zhì)譜分析的成功很重要。