离子移动质谱 (IMS-MS) 是一种先进的分析化学技术,能够根据气相离子与碰撞气体的相互作用及其质量进行分离。这项技术在处理复杂样本时的有效性使其在蛋白质组学和代谢组学等领域备受推崇。随着科技的不断进步,IMS-MS的发展历程可以追溯到20世纪60年代,随着一系列的创新与改进,使得这项技术今日能够达到极高的灵敏度与准确性。
IMS-MS的效能使其广泛应用于复杂样本的分析,特别是在生物医学领域,提供了重要的数据以支持科学研究。
离子移动质谱的开创者之一,厄尔·W·麦克丹尼尔(Earl W. McDaniel),在60年代初期将低场离子移动漂流池与质量分谱仪联合起来,开启了这一领域的先河。随后,包括科恩和团队在内的一系列研究者于1963年在贝尔实验室推出了时间飞行质谱和离子移动质谱的结合。此后的几十年间,这些技术不断演进,以满足各类样本分析的需求。
IMS-MS技术的发展进一步拓展了质谱的应用范围,尤其在样本多样性更高的情况下,显示出无可比拟的优势。
IMS-MS仪器的核心组成部分是一个离子移动光谱仪和一个质量光谱仪。样本的引入以及离子化过程是仪器操作的第一个步骤,依据不同物质的物理状态,使用不同的离子化技术。例如,气相样本常用于放射性离子化和光离子化,而液相样本则采用电喷雾离子化等技术。
离子移动分离是IMS-MS的关键技术,这一过程类似于分子在流体中的运动。漂流管离子移动分谱仪 (DTIMS) 是最常见的类型之一,该技术根据离子在管道内的漂移时间来分离它们。此类仪器的分离效能提升了结构分析的准确性,并常与时间飞行质谱仪 (TOF) 配合使用。
离子移动质谱不仅能分析化合物的膜力学,还能够通过比较已知样本的碰撞截面积 (CCS) 来获得分子间的重要结构信息。
传统的IMS-MS仪器通常使用时间飞行质谱仪进行质量分离,而这种方法因其快速的数据采集及良好的灵敏度而被广泛应用。随着仪器的进一步发展,其他类型的质量分谱仪(如四极质谱仪和离子阱质谱仪)也开始与IMS进行整合,满足更高层次的分析需求。
IMS-MS的应用场景涵盖了大量的科学研究领域,特别是在复杂混合物的分析中,IMS-MS的高峰容量表现出色。在生物医学和化学安全领域,IMS-MS技术能有效检测化学战剂、炸药及其他有害物质,并在蛋白质和药物分析方面成为不可或缺的工具。
IMS-MS 的技术进步开创了新的研究视野,特别是在颗粒及大小异构体的检测和定量分析方面,展现出与传统质谱技术无法比拟的优势。
在面对日益复杂的科学问题时,IMS-MS的持续创新与应用扩展不仅在实验室中引发了革命,更在全球范围内影响着多个科研领域。在这个快速变化的世界里,IMS-MS能否成为分析技术的未来标准?