Orbitrap Fusion 結構特點(diǎn)
Orbitrap Fusion是Thermo公司的四極桿-靜電場(chǎng)軌道阱-線(xiàn)性離子阱三合一組合式質(zhì)譜。Fusion使用的Orbitrap為超高場(chǎng) Orbitrap質(zhì)譜儀，相比于Thermo公司上一代Orbitrap產(chǎn)品，Fusion具有超高分辨（分辨率>450,000）、高靈敏度 （fg級檢測），多級質(zhì)譜能力（10級），并且配備多種裂解模式（CID、HCD及可升級的ETD），非常適合蛋白質(zhì)組學(xué)中復雜體系的高通量蛋白檢 測。下面就Orbitrap Fusion的特點(diǎn)做一個(gè)詳細的介紹。
1) 離子源
Orbitrap Fusion配置的是ThermoFisher新一代的Easy Max NG離子盒，具有加熱型HESI源和APCI源一體化設計，只需要更換噴針即可實(shí)現ESI源和APCI源的切換。Easy Max NG源的另一個(gè)特點(diǎn)是集成式氣路電路設計，安裝Easy Max NG源時(shí)即可自動(dòng)完成氣路和電路的連接，不需要進(jìn)行額外的操作。同時(shí)質(zhì)譜系統還可自動(dòng)識別源的類(lèi)型，真正實(shí)現了智能化操作。對于蛋白質(zhì)組學(xué)研究客戶(hù)，除了 標配的micro-ESI源之外，有Nanospray Flex Ion Source NG和Easy-Spray nano-electrospray Ion Source NG兩種nanoESI源可供選擇。
2) 離子傳輸部件
離子傳輸部件采用了S-lens設計，S-lens類(lèi)似離子漏斗，由18片 組成，S-lens的離子傳輸效率是傳統的tube lens的3-5倍，除了S-lens透鏡組外，離子傳輸部件還采用了平面90°彎曲的方形離子傳輸四極桿，質(zhì)譜離子化時(shí)會(huì )產(chǎn)生一些中性粒子，這些中性粒 子很容易慣性飛行到檢測器，被檢測器檢測到從而產(chǎn)生中心噪音。中性粒子在離子傳輸四極桿中飛行時(shí)不受電場(chǎng)控制無(wú)法轉彎，因此會(huì )飛出離子傳輸通道。彎曲的離 子傳輸四極桿可以有效阻擋樣品離子中的中性粒子，降低噪音，提高靈敏度。
3) 四極桿質(zhì)量分析器
主四極桿是Q Exactive的核心部件之一，其可以對離子進(jìn)行過(guò)濾篩選，Q Exactive上用的四極桿是Thermo的雙曲面四極桿，母離子選擇窗口可從0.4FWHM至20FWHM, 可以根據自己實(shí)驗的要求選擇不同質(zhì)荷比范圍的離子通過(guò)四極桿進(jìn)入到后方靜電場(chǎng)軌道阱檢測，既可進(jìn)行數據依賴(lài)的二級或多級子離子掃描，也可進(jìn)行非數據依賴(lài)的 二級子離子掃描。
4) C-trap和離子傳輸多極桿
C-trap的主要作用是將離子冷卻聚焦，傳輸到Orbitrap進(jìn)行高分辨掃描。離子傳輸多極桿是Fusion的核心部件之一，離子進(jìn)入到離子傳輸多極 桿后可以做兩個(gè)方向傳輸，就是傳輸到離子阱，進(jìn)行快速的碎裂和子離子掃描，第二是經(jīng)過(guò)C-trap進(jìn)入Orbitrap，進(jìn)行高分辨掃描。除此之外， 離子傳輸多極桿同時(shí)又是一個(gè)高能裂解碰撞池，可對母離子進(jìn)行HCD裂解。離子傳輸多極桿既可以將離子進(jìn)行正向和反向傳輸，又可對離子進(jìn)行HCD裂解，從而 使得Fusion可以在任意階段選擇任意質(zhì)量分析器進(jìn)行任意裂解模式的碎裂和掃描。
5) Orbitrap靜電場(chǎng)軌道阱
靜電場(chǎng)軌道阱Orbitrap是1999年，由科學(xué)家MAKAROV發(fā)明的一種新型的質(zhì)譜儀，其質(zhì)量分析器形狀似紡錘體，由紡錘形的中心內電極和左右 2個(gè)外紡錘半電極組成。Orbitrap對離子的操作步驟分為離子捕獲，旋轉運動(dòng)，軸向振動(dòng)和鏡像電流檢測。儀器工作時(shí)，在中心電極上逐漸加上直流高壓， 在orbitrap內產(chǎn)生特殊幾何結構的靜電場(chǎng)。當離子進(jìn)入到orbitrap室內后，受到中心電場(chǎng)的引力，開(kāi)始圍繞中心電極做圓周軌道運動(dòng)，m/z高的 離子有較大的軌道半徑。同時(shí)離子受到垂直方向的離心力和水平方向的推力，而沿中心內電極作水平和垂直方向的震蕩。外電極除限制離子的運行軌道范圍，同時(shí)檢 測由離子振蕩產(chǎn)生的感應電勢，其中水平振蕩的頻率和分子離子的m/z關(guān)系可有公式 來(lái)描述，由方程可見(jiàn)軸向頻率ω與離子的初始狀態(tài)無(wú)關(guān)，這造就了Orbitrap的高分辨率和高質(zhì)量精確度，頻率由傅里葉轉換成頻域譜，再轉換成質(zhì)譜。此外 和其他質(zhì)譜不同，Orbitrap既是質(zhì)量分析器又是檢測器，是無(wú)損的不需要定期更換。
6) 雙壓線(xiàn)性離子阱
Fusion的離子阱設計為高壓阱和低壓阱兩個(gè)部分，離子阱技術(shù)采用氦氣冷卻打碎離子，高壓氦氣有利于離子的捕獲、冷卻和解離，低壓氦氣有利于離子的掃 描。雙壓線(xiàn)性離子阱采用高壓和低壓兩個(gè)離子阱，高壓?jiǎn)卧碾x子捕獲能力提高，離子碎裂時(shí)間縮短，低壓?jiǎn)卧獟呙杷俣燃涌?，質(zhì)譜分辨率提高，這一雙阱優(yōu)化設計 使得離子檢測的各過(guò)程在的氦氣壓力下進(jìn)行，實(shí)現了的掃描速度，更多的掃描，更高的分辨率。CID裂解在離子阱中進(jìn)行。
Orbitrap Fusion為新一代高場(chǎng)Orbitrap技術(shù)，相比上一代Orbitrap產(chǎn)品，高場(chǎng)Orbitrap阱的體積縮小，電壓提高，從而使分辨率獲得提高。 同時(shí)高場(chǎng)Orbitrap采用了的FT信號處理系統、新型離子傳輸透鏡，從而改善進(jìn)入Orbitrap質(zhì)量分析器的離子光學(xué)傳輸。除了高達 450,000的分辨率，Orbitrap Fusion還可在24,000分辨率下每秒采集2張譜圖，僅用0.5秒即可獲取一張Orbitrap高分辨全掃描譜圖和10張離子阱低分辨MS/MS譜 圖。
7) ETD（選配）
ETD為電子轉移裂解（Electron Transfer Dissociation）的簡(jiǎn)寫(xiě)。ETD裂解的原理是利用陰離子自由基向帶正電荷的肽陽(yáng)離子轉移電子，在此過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)能量將肽段碎裂。相較于傳統 的CID裂解和HCD裂解，ETD裂解能夠使蛋白質(zhì)或肽段離子在肽骨架上發(fā)生碎裂，即使不依賴(lài)蛋白質(zhì)酶解技術(shù)都能夠獲得很好的肽段碎片信息，并且不會(huì )破壞 蛋白質(zhì)或肽段上帶有的翻譯后修飾基團，因此十分有利于翻譯后修飾蛋白質(zhì)組學(xué)和Top-down蛋白質(zhì)組學(xué)研究。Fusion的ETD是不同于以往產(chǎn)品的全 新設計，在離子源的透鏡處置于ETD反應腔，采用湯森德放點(diǎn)原理產(chǎn)生電子，用于和熒蒽反應產(chǎn)生ETD陰離子反應氣，不再使用燈絲，調諧更為簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的陰 離子反應氣流十分穩定，使ETD操作更為簡(jiǎn)便。
