离子阱细胞颗粒质谱学研究

质量是生物分子一个基本的物理参数，细胞的质量分布在医学临床上是一个重要的诊断依据。本项目欲构建细胞质量测定的质谱新方法，拟运用激光诱导声波解析和离子阱技术，产生和囚禁单细胞离子，进而扫描囚禁场频率，使细胞颗粒离子轴向运动不稳定而抛出，然后通过测量细胞的抛出参数，获得细胞的质荷比，再结合电荷诱导电流积分技术，测量细胞的携带电荷，最后得到细胞质量及其分布信息，用于癌与正常细胞的鉴别。本研究如获成功，将不仅会推进质谱测定向巨大分子和细胞等复杂体系方向发展，为细胞研究提供新的测定方法，还会促进细胞生理学、干细胞研究、细菌鉴定以及临床医学、生命科学等学科的发展。

包括细菌、病毒和细胞在内的生物颗粒在生物、医学和环境保护中扮演着重要的角色，发展精确测量完整生物颗粒质量的质谱技术更具有重大的学术意义和应用价值。经过4年的努力，本项目成功地研制出生物颗粒离子阱质谱装置，共发表论文25篇，授权专利12项。取得了以下成果：.1. 研究了非线性离子阱质谱理论。使用Poincare-Lighthill-Kuo (PLK)微扰方法，系统研究了非线性离子阱质谱理论，解析求解了非线性Mathieu方程，获得了非线性离子阱的离子运动特性和稳定区。为理论上发展和提高囚禁质谱技术提供新思路，为质谱实验提供新依据。.2.研制了由塑料制成的离子阱质量分析器。该技术可批量制备具有双曲面构型离子阱质量分析器，操作简单、价格便宜、降低质谱重量，有利于小型便携式质谱装置。.3. 研制了离子阱颗粒质谱装置。使用不连续大气进样方法，获得了可以在大气常压下产生微纳尺度颗粒大分子的新方法,简化离子进样系统；该技术可在大气常压条件下，对固态、液态和气态的颗粒样品进行实时、在线、快速分析。建立了分析微米尺度颗粒的新方法，将质谱测定的质量范围从<10e6的分子拓展至>10e13的颗粒物。.4.发展了一种通用、免标记纳米颗粒生物组织质谱成像新方法。我们发现并利用碳纳米材料在紫外激光解吸电离过程中产生的固有碳负离子簇指纹质谱信号，由于几乎没有生物分子的背景信号干扰，可以同时实现了小鼠体内碳纳米材料的亚器官质谱成像和定量分析。这一工作开辟了用常规质谱实现纳米材料生物分布检测的先河。.5.合成和发现了多种MALDI质谱新基质，无需对样品进行处理，可直接分析实际样品，获得了一系列代谢产物物等小分子的快速高通量质谱成像分析。