新的质谱技术可以改变微小样品分析

质谱是一种强大的技术，它允许科学家通过测量组成某物的微小颗粒的质量来分解和识别几乎任何东西的构建块。然而，它有一个主要的局限性——在分析开始之前，大约99%的被测样品通常会丢失

这种损失率阻碍了该技术的潜力。它降低了准确性和灵敏度，浪费了资源，使样品制备复杂化，这可能会导致额外的错误。不过，这种情况可能不会持续太久

布朗大学的一个研究小组开发了一种转移质谱仪分析的离子的新方法，大大减少了样品损失，因此几乎所有样品都保持完整

领导这项工作的布朗大学物理学博士生Nicholas Drachman说：“为质谱法生产离子的传统技术，称为电喷雾电离，基本上是将一根非常锋利的针放在质谱仪的正前方，用电场击打它，喷出一股带电液滴，最终干燥，产生裸露的离子，从露天进入质谱仪。”离子源，这一进步克服了科学界长期以来的僵局，并有可能彻底改变质谱技术。布朗团队描述了《自然通讯》中的新颖创新

关键是研究人员开发了一种微小的毛细管，其开口直径约为30纳米，大约是人类头发宽度的1000倍。为了进行比较，电喷雾中使用的传统针头的开口约为20微米，比布朗大学开发的管子大约大600倍

这种新型纳米管还具有将溶解在水中的离子直接转移到质谱仪真空中的独特能力，而不是产生必须干燥才能接触到离子的液滴喷雾

此外，传统质谱仪通常在过程中会吸入大量气体和离子，因此需要几个阶段的真空泵来吸入离子。研究人员表示，这一新突破意味着气体不需要被抽出，因为它不会被吸入

Drachman说：“与其将其放置在质谱仪前并产生这种液滴喷雾，我们只需将其直接放入质谱仪中，跳过这种混乱的喷雾、干燥和真空过程。”。“通过直接在真空中产生离子，它大大降低了泵送要求，这应该大大简化质谱仪的复杂硬件。”

布朗团队受到DNA中纳米孔测序的启发，并设想将他们的想法商业化，供蛋白质研究人员广泛使用，包括实现一次对一个氨基酸进行蛋白质测序的长期目标

布朗大学物理学教授、该论文的作者Derek Stein说：“质谱是研究蛋白质的最佳方法，蛋白质由具有各种不同化学和物理性质的氨基酸组成，因为它可以通过离子的质量高度确定地将它们区分开来。”

“在过去的二十年里，蛋白质组学没有像基因组学那样取得同样的进步，因此人们一直渴望一种可以改善蛋白质分析的技术。通过解决样本丢失问题，它应该使这些更敏感的分析成为可能，例如按顺序逐一测序蛋白质分子中的氨基酸。这是激励我们工作的蓝天理念。”

该团队在过去10年里一直在研究这种新方法。他们从定制设计自己的质谱仪开始，该质谱仪可以在真空中容纳独特的离子源，这与离子源与设备分开并放置在露天的传统设计不同

该团队使用一台特殊的机器加热中间的玻璃管，然后小心地将其拉开，在尖端形成一个肉眼看不见的极小开口，从而构建了转移装置的关键部件

试验和错误在这个过程中发挥了重要作用，通常会导致数周的沮丧，因为他们努力让毛细血管尖端的所有功能保持一致，而毛细血管太小，肉眼无法检查

斯坦因说：“有几个星期，我们不知道我们是否被上帝诅咒了，或者发生了什么——事情就这样停止了。”。“其他几周，一切都很顺利。”

该团队的坚持得到了回报。他们成功地证明，使用新转移方法进行的离子分析与使用传统方法进行的检测相匹配，但样品损失要小得多，提供了一种更有效、更准确的方法来分析微小颗粒

Drachman说：“我们需要说服蛋白质组学领域的人们，我们可以产生与传统电喷雾产生的离子相同的离子，而且我们可以用这种不同的、我们认为更好的方式来实现。”

本文中描述的分析可作为该方法的概念证明。接下来，研究人员的目标是释放他们的纳米孔离子源的全部潜力

Drachman说：“我们需要证明这可以改善蛋白质组学分析的工作流程。”。“我们希望将其提升到一个新的水平，使其能够提高整个领域研究人员的科学水平。”