質譜：離子化方法（三）

Posted on 2015/07/10 in 儀器分析, 分析化學, 化學, 化學技術與應用 with 沒有迴響 34,955 views

質譜：離子化方法（MS：Ionization methods）（三）
國立臺灣師範大學化學系研究生陳筱鳳

7.基質輔助雷射脫附游離法 (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization, MALDI)
MALDI，主要是由先前所介紹的雷射脫附游離法 (LDI) 改良而來。

其觀念最早是由日本田中耕一 (Koichi Tanaka) 教授於 1987 年所提出，以鈷 (Co) 金屬粉末與甘油混合的兩相系統作為基質，並與樣品溶液均勻混合後，利用氮氣雷射來幫助分析物脫附游離，再進行質譜分析。
此技術成功地分析一完整蛋白質分子之圖譜，MALDI 將偵測質量範圍拓展至數十萬到數百萬 Da (Dalton) 之極性分子，使得質譜可以被用來鑑定高分子量的生化分子結構。對於質譜分析而言，是一重大技術突破並在 2002 年時獲得了諾貝爾化學獎之殊榮。

而現今較廣於被使用的 MALDI 法，則是以小分子有機酸作為基質，在樣品製備上更為簡單且迅速，由德國 Hillenkamp 教授團隊於 1988 年所發表的。

MALDI 之所以能突破分子量之限制，在於基質的使用。所選擇的基質必須具有吸光性質能吸收雷射波長、與分析物具有相似的溶解特性，且通常具有酸性質子；而基質溶液的濃度往往幾近於飽和狀態。使用基質的目的主要是要將雷射能量間接轉移至樣品分子上，避免因雷射能量過大導致樣品分子直接解離，被認為是最溫和的離子化導入方式。與飛行時間分析器 (time-of-flight analyzer, TOF) 結合使用，為當前分析生物大分子最有利之工具。

圖五基質輔助雷射脫附游離法示意圖（來源：參考資料6）

優點：
(1) 具有極高的靈敏度及偵測質量範圍，操作簡單且測量時間極短。
(2) 適用於結構複雜、不易氣化之大分子，且可依據分析對象及目的使用不同的基質及波長。

缺點：
MALDI 與 FAB 相似，基質本身皆會被游離，背景訊號較大，不適用於荷質比太小之樣品分子。

8.電灑游離法 (Electrospray Ionization, ESI)
美國學者約翰‧芬恩 (John B. Fenn) 於 1984 年首度發表了以電灑的方式作為離子化之方法，而後，利用此技術成功使蛋白質樣品分子轉成離子，進行質譜分析並得到數據。此舉，對蛋白質分子的身分鑑定產生了革命性的影響。與日本的田中耕一教授共同獲得了2002年的諾貝爾化學獎。至今，以質譜分析蛋白質樣品分子時，最常使用的離子化方式為 ESI 與 MALDI 兩種游離法。

此游離法是將樣品溶液通過一毛細管，施加電壓後，在高電場下噴灑出帶有電荷的液滴，於過程中溶劑慢慢揮發，體積變小導致電荷密度上升，當液滴表面電荷形成的庫侖斥力大於表面張力時，便會分裂成更小的微滴，進入質量分析器中。

圖六電灑游離法示意圖（來源：參考資料7）

優點：
(1)可使樣品分子產生帶多價電荷的離子，同時具有不同的荷質比，經由運算可推測出分析物之分子量。
(2)液相層析 (Liquid Chromatography, LC) 與 ESI 結合去做蛋白質分析，可避免蛋白質分子在加熱時造成性質改變而無法被偵測之問題。
缺點：
產生的碎片離子較少，無法提供較多關於化學結構上的訊息。

參考文獻