CN111089920A - 一种多糖的液相色谱质谱联用分析检测方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高分子量多糖的分析检测方法,使用液相色谱高分辨质谱联用技术检测分析。首先将多糖待测物经过尺寸排阻色谱进行分离后,多糖在质谱的离子源内通过源内裂解的方式初步碎裂;然后采用MSALL质谱采集方法,将离子源内产生的所有离子传输至碰撞池内进行高能碰撞诱导解离裂解,产生高丰度的系列特征寡糖离子碎片,采集特征寡糖碎片并据此定量检测高分子量多糖。本发明通过结合质谱的源内裂解和碰撞池内裂解两种离子碎裂方式,能够获得高丰度的特征寡糖离子碎片。采用高分辨率质谱数据能够有效排除内源性基质的干扰。本发明无需选择特定质荷比的母离子,能够解决高分子量多糖的多分散性带来的母离子难以选取的问题。
Description
技术领域
本发明属于药物分析研究技术领域,涉及到分析高分子量多糖的生物质谱方法。
背景技术
随着糖化学与糖生物学研究的不断加深,多糖的药学研究亦有了长足的进步。但是,目前的研究多数都集中在多糖的分离纯化、化学组成和药理活性等方面,多糖的定量研究仍有许多尚未阐明的问题,目前仍缺乏灵敏、准确且可靠的分析方法。由于多糖的结构复杂且分子量较大,体内的内源性相似多糖也会对测定造成干扰,多糖的定量分析一直是药物分析领域的难题。近年来,为适应药物研发的需要,药物分析科学和技术得到了长足的发展。近年来,迅速发展的液相色谱串联质谱技术为多糖的分析提供了可能。与传统的免疫学、HPLC、比色法等相比,液相色谱串联质谱方法在准确度、精密度、选择性、灵敏度和定量动态范围等各方面均显示出较大优势。目前,多糖的质谱定量分析技术较少,其主要原因是由于高分子量多糖待测物具有多分散性以及电喷雾离子源易产生多电荷离子的特性,多糖在离子源中将产生无数个母离子。而基于MRM等扫描模式的LC-MS/MS手段只能对有限的和分子量确定的目标化合物进行定量分析。因此,对多组分多形态的高分子多糖进行质谱分析存在着很大的挑战性。源内裂解技术能够产生一定的特征寡糖碎片离子,并利用这些特征寡糖碎片离子来对多糖进行定性分析,或用于MRM扫描模式来实现定量分析。但是,由于源内裂解的能量较小,In-source CID的碰撞效率有所限制,产生的特征寡糖碎片离子的丰度并不高。高分辨率质谱的MSALL采集技术是近年来发展的一种新的质谱数据采集方式。MSALL采集技术的工作理念是采用母离子对应的特征碎片离子的高分辨数据进行检测,其工作原理是在四极杆对母离子不做选择,将全部母离子传输至碰撞池进行高能碰撞诱导解离,并高效率的产生大量的碎片离子,然后将所有的碎片离子进行高分辨质谱扫描并提取特征碎片离子进行定量或定性分析。MSALL采集技术能够弥补In-source CID的碰撞效率不足的缺点,其具有高碰撞能量,能够产生大量的特征寡糖碎片离子。本发明通过结合质谱的源内裂解和碰撞池内裂解两种离子碎裂方式,能够获得高丰度的特征寡糖离子碎片。采用Orbirap质量分析器获得高分辨率质谱数据,能够有效排除内源性基质的干扰。本发明无需选择特定m/z的母离子,在一定程度上规避了多糖m/z分布错综复杂带来的质谱定量分析难题,使用多糖对应的特征寡糖离子碎片完成高分子量多糖的定性及定量分析。
发明内容
由于高分子量多糖待测物具有多分散性以及电喷雾离子源易产生多电荷离子的特性,多糖在离子源中将产生无数个母离子(见图1)。本发明要解决的技术问题是,建立一种可以不需要选择母离子,且能够产生高丰度的特征离子碎片的技术方案,并根据对应的特征离子碎片完成多糖的定性及定量分析。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种高分子量多糖的质谱分析检测方法,其特征在于:使用尺寸排阻色谱—电喷雾—四极杆—Orbitrap质谱(SEC-ESI-Q-Orbitrap)进行分析检测。含有多糖的样品经尺寸排阻色谱分离后,在质谱的离子源内通过源内裂解的方式进行初步碎裂(见图2);然后采用MSALL的质谱采集方法,所有离子进入碰撞池内进行高能碰撞诱导解离裂解,进而产生一系列特征寡糖离子碎片(见图3),通过对特征寡糖离子碎片进行扫描分析进而对多糖待测物进行定量检测。
进一步的,In-source CID对应的能量为100%,优化后的碰撞池内对应的归一化碰撞能量 NCE为40%(见图4)。
进一步的,采用MSALL的质谱采集方法,所有母离子不经过四极杆选择,全部进入碰撞池进行高能裂解。
进一步的,产生的对应的特征寡糖碎片离子。
进一步的,用高分辨率质量分析器Orbitrap对碎片离子扫描,获得高分辨碎片离子质谱数据。
进一步的,选择若干特征寡糖碎片离子并利用这些特征碎片离子实现多糖的定性及定量分析。一种高分子量葡聚糖的分析检测方法,其特征在于:使用SEC-ESI-Q-Orbitrap方法进行分析检测。含有多糖的样品经尺寸排阻色谱分离后,在质谱的离子源内通过源内裂解的方式进行初步碎裂;然后采用MSALL的质谱采集方法,所有离子进入碰撞池内进行高能碰撞诱导解离裂解,进而产生一系列特征寡糖离子碎片,通过对特征寡糖离子碎片进行扫描分析进而对多糖待测物进行定量检测。其检测条件为:
色谱条件为:
色谱柱为Waters Acquity UPLC Protein BEH SEC色谱柱(4.6×300mm,1.7μm,美国Waters公司);流动相为等度洗脱,甲醇:水=(20:80,v/v);流速为0.3mL/min;柱温为45℃。
质谱条件为:
电喷雾离子源;负离子模式;喷雾电压:3.5kV;源温度:320℃;鞘气(Sheath Gas,N2): 35a.u.;辅助气(Aux Gas,N2):15a.u.;辅助气温度:350℃;S-lens level:80%;AGC:5e6;最大注入时间:500ms;采集模式:全离子碎裂(All Ion Fragmentation,AIF);源内裂解能量:100%;归一化碰撞能量(Normalized Collision Energy,NCE:40%;扫描范围: m/z 200–3000;分辨率:70,000。
进一步的,用于定量葡聚糖的特征寡糖碎片为:m/z 545.1718(0,4A4)、707.2246(0 ,4A5)、869.2774 (0,4A6)和1031.3303(0,4A7)。
进一步的,测定生物样品中葡聚糖在测定之前包括样品前处理和标准曲线制备步骤,取经由前处理后的上清液进行SEC-ESI-Q-Orbitrap分析,记录色谱图。将葡聚糖特征寡糖离子碎片的峰面积代入标准曲线,求得葡聚糖的浓度。
由于高分子量多糖待测物具有多分散性以及电喷雾离子源易产生多电荷离子的特性,多糖在离子源中将产生无数个母离子。本发明首次提出了基于MSALL质谱采集技术的SEC-ESI-Q-Orbitrap多糖分析方法,通过结合质谱的源内裂解和碰撞池内裂解两种离子碎裂方式,能够获得高丰度的特征寡糖离子碎片。采用Orbitrap质量分析器获得高分辨率质谱数据,能够有效排除内源性基质的干扰,建立检测多糖的稳定、可靠的LC-MS/MS分析方法。本发明将避过多糖质谱测定中无法选择母离子的问题,使用多糖对应的特征寡糖离子碎片完成高分子量多糖的定性及定量分析。该方法的重现性好、灵敏度高、选择性好,适合复杂生物基质中多糖的分析(见图5)。
附图说明
图1是葡聚糖的母离子质谱图。
图2是葡聚糖经过源内裂解后产生少量的特征寡糖碎片离子的质谱图。
图3是葡聚糖经过高能碰撞诱导解离后得到的特征寡糖碎片离子的质谱图。
图4是用于葡聚糖定量的特征碎片离子m/z 545.1718、707.2246、869.2774和1031.3303的 NCE能量的优化。
图5是生物样品中葡聚糖及内标的典型色谱图。(A,空白血浆样品;B,LLOQ浓度的样品; C,给药后1h的大鼠血浆样品)。
图6是大鼠血浆样品中葡聚糖的平均血浆药物浓度—时间曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述,给出的实施例仅为了阐明本发明,而不是为了限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。
实施例1
称取适量葡聚糖(平均分子量64,650Da),用去离子水溶解并稀释至10.0μg/mL;取10μL 进行SEC-ESI-Q-Orbitrap分析,记录色谱图和质谱图,加和寡糖碎片离子m/z的响应,对葡聚糖进行定性和定量分析。
色谱条件为:
色谱柱为Waters Acquity UPLC Protein BEH SEC色谱柱(4.6×300mm,1.7μm,美国Waters公司);流动相为等度洗脱,甲醇:水=(20:80,v/v);流速为0.3mL/min;柱温为45℃。
质谱条件为:
电喷雾离子源;负离子模式;喷雾电压:3.5kV;源温度:320℃;鞘气(Sheath Gas,N2): 35a.u.;辅助气(Aux Gas,N2):15a.u.;辅助气温度:350℃;S-lens level:80%;AGC:5e6;最大注入时间:500ms;采集模式:全离子碎裂(All Ion Fragmentation,AIF);源内裂解能量:100%;归一化碰撞能量(Normalized Collision Energy,NCE:40%;扫描范围: m/z 200–3000;分辨率:70,000。
实施例2
称取10.0mg的葡聚糖(平均分子量64,650Da),置于5mL容量瓶中。加少量生理盐水溶解后,用生理盐水定容至刻度,浓度为2mg/mL。大鼠尾静脉给予5mg/kg的葡聚糖后,于给药前(0h)和给药后1、5、15、30min,1、2、4、6、8和12h,从大鼠眼眶静脉丛取血0.1mL,置于EDTA抗凝处理的EP管中。立即在3,000g条件下离心5分钟,-20℃保存。测定大叔尾静脉给予葡聚糖后血浆中葡聚糖的含量,血浆药物浓度时间曲线见图6。
主要步骤如下:
A、标准曲线制备
1)葡聚糖储备液的制备:称取10.0mg的葡聚糖标准品,用移液管移取1mL水,充分震荡溶解,制成10.0mg/mL的葡聚糖储备液。
2)标准曲线样品的制备:取适量的葡聚糖储备液,用大鼠空白血浆稀释,葡聚糖浓度为3、 5、10、50、100和300μg/mL。
3)内标工作液的制备:称取10.0mg的肝素钠,置于10mL的容量瓶中,加适量2M的NaCl 溶解后定容至刻度,配制成1.0mg/mL的IS储备液。取适量IS储备液,用2M的NaCl稀释至300μg/mL的IS工作液。
B、血浆样品预处理
1)取50μL的大鼠血浆于玻璃管中,
2)加入50μL的IS工作液和100μL水,涡旋混合30秒,
3)将样品置于沸水浴中加热10分钟,使蛋白完全变性,
4)样品冷却后,加入200μL三氯甲烷,涡旋混合5分钟,
5)12,000rpm离心10分钟,上清液转移至进样瓶中,
6)自动进样器取5μL进行SEC-ESI-Q-Orbitrap分析,记录色谱图。
7)以葡聚糖浓度为横坐标,葡聚糖和内标的峰面积比值为纵坐标,采用加权最小二乘法(权重为1/x2)对各浓度点进行线性回归拟合,即可得到工作曲线。测定大鼠血浆中葡聚糖浓度的工作曲线线性范围为3-300μg/mL,LLOQ为3μg/mL,典型的工作曲线为y=0.0112x– 0.0043,相关系数r2=0.997
C、质量控制样品制备
1)葡聚糖储备液的制备:称取10.0mg的葡聚糖标准品,用移液管移取1mL水,充分震荡溶解,制成10.0mg/mL的葡聚糖储备液。
2)质量控制样品的制备:取适量的葡聚糖储备液,用大鼠空白血浆稀释,葡聚糖浓度为8、 80和240μg/mL。
3)内标工作液的制备:称取10.0mg的肝素钠,置于10mL的容量瓶中,加适量2M的NaCl 溶解后定容至刻度,配制成1.0mg/mL的IS储备液。取适量IS储备液,用2M的NaCl稀释至300μg/mL的IS工作液。
4)按照“B、血浆样品预处理”项下对质量控制样品进行预处理和SEC-ESI-Q-Orbitrap分析。每个质控浓度制备六样本,连续制备三个分析批,根据各分析批的标准曲线得到QC的浓度,计算精密度与准确度,结果见表1。
表1血浆中葡聚糖测定的准确度与精密度
上述步骤中涉及葡聚糖绝对定量方法条件如下:
色谱条件为:
色谱柱为Waters Acquity UPLC Protein BEH SEC色谱柱(4.6×300mm,1.7μm,美国Waters公司);流动相为等度洗脱,甲醇:水=(20:80,v/v);流速为0.3mL/min;柱温为45℃。
质谱条件为:
电喷雾离子源;负离子模式;喷雾电压:3.5kV;源温度:320℃;鞘气(Sheath Gas,N2): 35a.u.;辅助气(Aux Gas,N2):15a.u.;辅助气温度:350℃;S-lens level:80%;AGC:5e6;最大注入时间:500ms;采集模式:全离子碎裂(All Ion Fragmentation,AIF);源内裂解能量:100%;归一化碰撞能量(Normalized Collision Energy,NCE:40%;扫描范围: m/z 200–3000;分辨率:70,000。
用于定量葡聚糖的特征寡糖碎片为:m/z 545.1718(0,4A4)、707.2246(0,4A5)、869.2774(0,4A6) 和1031.3303(0,4A7)。
鉴于葡聚糖典型标准曲线的线性以及质量控制样品的准确度,本发明所述的葡聚糖的绝对定量方法线性关系良好、准确度高、重现性好而且灵敏、可靠,可用于生物样品中葡聚糖的定量分析。
Claims (7)
1.一种多糖的液相色谱质谱联用分析检测方法及其应用,其特征在于:使用尺寸排阻色谱—电喷雾—四极杆—Orbitrap质谱(SEC-ESI-Q-Orbitrap)进行分析检测。含有多糖的样品经尺寸排阻色谱分离后,在质谱的离子源内通过源内裂解的方式进行初步碎裂;然后采用MSALL的质谱采集方法,所有离子进入碰撞池内进行高能碰撞诱导解离裂解,进而产生一系列特征寡糖离子碎片,通过对特征寡糖离子碎片进行扫描分析进而对多糖待测物进行定量检测。
2.根据权利要求1所述的多糖的液相色谱质谱联用分析检测方法,其特征在于:In-source CID对应的能量为100%,碰撞池内对应的归一化碰撞能量NCE为40%。
3.根据权利要求1所述的多糖的液相色谱质谱联用分析检测方法,其特征在于:采用MSALL的质谱采集方法,在四极杆内对多糖的母离子不做选择,所有母离子均进入碰撞池进行高能碰撞诱导解离。
4.权利要求1所述的多糖的液相色谱质谱联用分析检测方法应用于生物样品中葡聚糖等多糖的检测。
5.一种多糖的液相色谱质谱联用分析检测方法及其应用,其特征在于:使用SEC-ESI-Q-Orbitrap进行分析检测。含有多糖的样品经尺寸排阻色谱分离后,在质谱的离子源内通过源内裂解的方式进行初步碎裂;然后采用MSALL的质谱采集方法,所有离子进入碰撞池内进行高能碰撞诱导解离裂解,进而产生一系列特征寡糖离子碎片,通过对特征寡糖离子碎片进行扫描分析进而对多糖待测物进行定量检测。其检测条件为:
色谱条件为:
色谱柱为Waters Acquity UPLC Protein BEH SEC色谱柱(4.6×300mm,1.7μm,美国Waters公司);流动相为等度洗脱,甲醇:水=(20:80,v/v);流速为0.3mL/min;柱温为45℃。
质谱条件为:
电喷雾离子源;负离子模式;喷雾电压:3.5kV;源温度:320℃;鞘气(Sheath Gas,N2):35a.u.;辅助气(Aux Gas,N2):15a.u.;辅助气温度:350℃;S-lens level:80%;AGC:5e6;最大注入时间:500ms;采集模式:全离子碎裂(All Ion Fragmentation,AIF);源内裂解能量:100%;归一化碰撞能量(Normalized Collision Energy,NCE:40%;扫描范围:m/z200–3000;分辨率:70,000。
6.根据权利要求5所述的多糖的液相色谱质谱联用分析检测方法,其特征在于:用于定量葡聚糖的特征寡糖碎片为:m/z 545.1718(0,4A4)、707.2246(0,4A5)、869.2774(0,4A6)和1031.3303 (0,4A7)。
7.根据权利要求5所述的多糖的液相色谱质谱联用分析检测方法,其特征在于:测定生物样品中葡聚糖,在测定之前包括样品前处理和标准曲线制备步骤,取经由前处理后的上清液进行SEC-ESI-Q-Orbitrap分析,记录色谱图。将葡聚糖特征寡糖离子碎片的峰面积代入标准曲线,求得葡聚糖的浓度。
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