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基于質譜的蛋白質組學已經成為生物醫學研究中的一項重要工具。歷史上，大多數蛋白質組學方法在分析新樣本時，幾乎沒有關于樣本內容的驗證經驗。每次實驗都像是首次“發現”樣本中的肽和蛋白質。成功的衡量指標通常是樣本中可以檢測到的蛋白質或肽的數量。

盡管靶向蛋白質組學顯示出巨大的潛力，但由于分析物數量與測量的靈敏度和精度之間的權衡，能夠測量的肽數量受到了限制。為了增加可以測量的靶標數量，數據非依耐采集（DIA）作為一種替代方法出現，在預定義的質量范圍內采集相對寬的MS/MS隔離窗口。這種采集方法有意地在每個MS/MS圖譜中采樣盡量多的肽段，減少了每個周期所需的掃描數量。然而，這種方法犧牲了選擇性和動態范圍。

Stellar質譜儀作為賽默飛質譜蛋白組學解決方案的全新成員，在靶向蛋白定量分析方面有著強大性能。相比于現有的質譜靶向蛋白定量技術，Stellar質譜儀可以提升接近5倍的定量肽段數目，以及10倍的靈敏度提升。這真正顛覆人們對于靶向質譜分析在臨床實驗室中應用的認知。那究竟是什么樣的儀器設計使得Stellar質譜儀能夠在靶向定量領域脫穎而出，本文將從儀器硬件設計的角度來討論Stellar定量性能背后的關鍵技術。

多極離子通道（ICRM, ion concentrating routing multipole）

ICRM技術是Stellar質譜儀中的關鍵組件，主要用于提高離子的聚集和傳輸效率，從而提升質譜分析的靈敏度和速度。

結構和功能

• ICRM位于四極桿之后，線性離子阱之前。ICRM是一個彎曲的碰撞池，主要有兩個功能。可用于進行高能碰撞碎裂（HCD），以及母離子/子離子的捕獲累積。ICRM的累積和捕獲功能是提升儀器離子利用率的關鍵，同時也是二級譜圖信號提升的關鍵。

• 進入ICRM中的離子數量通過動態自動增益控制（AGC）和離子包同步管理，實現離子包的最佳濃度和檢測。AGC動態調整離子積累時間，確保離子包的濃度在檢測前達到最佳狀態。

工作原理

離子傳輸和捕獲：ICRM接收來自高壓線性離子阱的離子包，這些離子包在ICRM中進行集中和傳輸。離子包在ICRM中被動態AGC控制的時間內集中，然后傳輸到高壓線性離子阱進行碰撞冷卻。

碎裂和檢測：在ICRM中，離子可以進行光束型碎裂（HCD）或捕獲后進行進一步的碎裂（如MS3）。HCD碎裂后的離子會被加速返回ICRM進行MS3碎裂，然后將MS3產物離子傳輸回高壓線性離子阱進行冷卻和檢測。

性能特點：

高效離子利用：ICRM的設計能夠最大化離子的利用率，通過減少離子的損失來提高檢測靈敏度。

快速數據采集：ICRM與雙壓線性離子阱的結合，使得質譜儀能夠以高數據采集速度進行高動態范圍的MSn采集。

多樣化的碎裂選項：ICRM支持高能碰撞解離（HCD）和碰撞誘導解離（CID），提供了靈活的碎裂選項，適用于不同類型的化合物分析。

相比于傳統的離子阱以及三重四極桿質譜儀，Stellar質譜儀的最大差異之處在于多極離子通道(ICRM, ion concentrating routing multipole)的引入。

HCD碎裂產生的碎片離子傳輸到線性離子阱中的高壓離子阱模塊進行冷卻。與此同時，ICRM開始接收累積下一組由四極桿隔離的離子。此時，儀器中存在兩組同時并行的離子包。一組存在于ICRM中，一組存在于高壓線性離子阱中。之后，高壓線性阱中的離子送入低壓線性離子阱檢測，而ICRM中累積的離子則傳輸到高壓離子阱中進行冷卻。ICRM開始繼續接收下一波到達的由四極桿分離的離子。

因此，在Stellar質譜儀中進行二級質譜實驗時，在四極桿隔離之后的部分，離子包的捕獲、傳輸和檢測在整個儀器中可以同時并行處理兩個獨立的離子包，這樣的設計極大的提升了儀器二級譜圖的采集效率，同時AGC設定的存在，又提升了二級質譜的靈敏度。

通過ICRM單元的AGC離子控制累積以及同步雙離子包管理，Stellar質譜儀的硬件和性能得到了改進，在多目標物同時定量分析（如靶向蛋白組學）時，在較高的掃描速率下，依然可以提供高靈敏度，高動態范圍的二級質譜。

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