中研院基因體研究中心在質譜儀開發方面的研究又有創新之作,王亦生助研究員與關鍵技術中心的團隊於 2006 年十一月份的 ”Analytical Chemistry” 期刊,發表其所發明的『雙電性質譜系統』,這個新型質譜系統可提供雙倍時效的檢測分析;並且能用來觀測前所未能的分子游離現象。
圖1. 雙電性質譜系統儀器架構圖
質譜儀屬貴重儀器,目前於生技研發不可或缺,但因只能針對單一電荷偵測,因此無法確切觀測生物分子同時有正負電荷的游離反應機制,這個缺憾成為目前 質譜系統朝向組織中生物分子分析的瓶頸,也因此在許多生物檢體的質譜檢測上,頻頻遇到困難;這個重要的分析步驟決定了未來質譜系統在臨床檢測上的使用價值。
圖2. 同時進行雙電性離子檢測
王亦生博士和他的研究團隊利用『基質輔助雷射脫附游離法與飛行式質譜儀(Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation – Time Of Flight Mass Spectrometry, aka. MALDI-TOF MS)』的架構,研發出可同時偵測正、負離子的質譜系統,因此可以觀測更多的生物分子及其離子化現象,並有效縮短實驗時間與減少樣品用量。這個發明包括一組完全獨立研發的雙電性基質輔助雷射脫附離子源,以及特殊的對稱式雙飛行式質譜儀。該發明的困難度在於克服了離子源區的電場計算與配置,以及專為處理高電位離子偵測器所設計的電壓保護系統。
圖3. Schematic diagram of the dual-polarity time-of-flight mass spectrometer.
經實驗的證明,這套質譜系統已成功地分析出蛋白質的全質譜,這也是目前世界上唯一能夠對於晶態分子同時進行雙電性離子檢測的質譜儀。
圖4. Observed spectra of (a) insulin B chain and (b) myoglobin.
這項檢測技術預計將可提供包括目前正蓬勃發展的分子影像質譜技術(Imaging mass spectrometry)一個更優勢的發展空間,因為全質譜的檢測方式將可以大幅增加數據的可信度,並將檢測時間減半。其他可能的應用範圍也包含目前極 受重視的疾病標的(disease marker)檢測、蛋白質修飾(protein modification)的鑑定等。
該發明已在美國申請專利中,基因體中心希望未來能將此發明有關的新科技,經由技術轉移,在台灣開啟質譜儀相關的產業。
原始論文:
http://pubs.acs.org/cgi-bin/abstract.cgi/ancham/2006/78/i22/abs/ac061213v.html
Anal. Chem., 78 ( 22 ), 7729 - 7734 , 2006 .