摘要：MALDI-TOF质谱（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry，基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱）是一种结合了基质辅助激光解吸/电离（MALDI

MALDI-TOF质谱（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry，基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱）是一种结合了基质辅助激光解吸/电离（MALDI）技术与飞行时间质谱（TOF-MS）分析原理的质谱分析方法。自从1988年由Karas和Hillenkamp首次提出以来，其凭借在高分辨率、大范围质量测定以及快速分析上的优势，成为了现代质谱学中不可或缺的分析技术，广泛应用于蛋白质组学、代谢组学、临床诊断、环境监测以及法医分析等多个领域。

一、工作原理

MALDI-TOF质谱的分析过程分为两个主要阶段：样品的离子化和离子的质量分析。首先，在MALDI中，待分析样品与基质（通常是小分子化合物，如香豆素类或苯甲酸类物质）混合并共结晶。基质的作用是吸收激光能量，并将其传递给样品分子，使样品分子获得足够的能量，从而发生解吸和电离。该过程发生在激光照射的瞬间，因此称为“激光解吸/电离”。与传统的热解离方法相比，MALDI是一个“软电离”过程，能够将大分子（如蛋白质、多肽和核酸）转化为带电离子，而不会破坏它们的结构。

在离子化之后，生成的离子进入飞行时间质谱（TOF-MS）分析部分。TOF-MS的核心原理是离子在电场中加速后，其飞行时间与离子的质量成反比。较轻的离子飞行速度较快，较重的离子飞行速度较慢。因此，通过精确测量离子从离子源到达探测器的飞行时间，质谱仪可以计算出其质荷比（m/z），从而得到样品的质谱图。MALDI-TOF质谱的飞行时间分析过程能够提供高分辨率的数据，精准测定不同分子或离子的质量，并生成丰富的质谱信息。

二、优势

1.高分辨率和高灵敏度

MALDI-TOF MS能够提供高分辨率的质谱图，尤其在复杂样品的分析中，能够有效分离并鉴定多种结构相似但质量不同的分子。此外，由于其高灵敏度，MALDI-TOF质谱能够检测到低丰度的分子，为蛋白质组学和代谢组学等领域提供了强大的数据支持。

2.快速分析与简便样品准备

与其他质谱技术相比，MALDI-TOF MS具有更快速的分析速度和更简便的样品处理过程。样品通常只需要与基质混合并进行简单的涂布，即可进行分析。这一特点使得它成为高通量分析和实时监测的理想选择。

3.适用于大分子和复杂样品

MALDI-TOF质谱特别适合分析大分子样品，如蛋白质、多肽、糖类和核酸等生物大分子。由于其“软电离”特性，它能有效地避免对大分子样品的碎裂和损坏，保持分子的完整性。这使得MALDI-TOF MS成为蛋白质组学研究中的核心工具，特别是在蛋白质鉴定、翻译后修饰分析以及蛋白质相互作用研究中具有重要的应用价值。

4.高通量和多重分析能力

MALDI-TOF质谱的高通量特点使其成为大规模样品分析的理想选择。它能够在同一实验中同时分析多个样品，并快速生成数据，广泛应用于临床诊断、食品安全检测和环境监测等领域。此外，MALDI-TOF MS也能够进行多组分的同时分析，为复杂样品的定性和定量研究提供了强有力的支持。

三、应用

1.在蛋白质组学中

MALDI-TOF质谱在蛋白质组学中的应用尤为广泛，尤其在蛋白质鉴定、翻译后修饰分析、蛋白质结构解析等方面，发挥了不可替代的作用。在蛋白质鉴定方面，它能够通过对肽段的质量指纹图谱进行分析，将实验数据与已有的数据库进行比对，从而识别目标蛋白。通过与液相色谱（LC）等分离技术的联用，MALDI-TOF MS能够高效地分析复杂蛋白质混合物。

对于翻译后修饰（PTMs）分析，MALDI-TOF质谱的高分辨率能够识别蛋白质的修饰位置和类型，例如磷酸化、乙酰化、糖基化等，这对于理解蛋白质功能及其在细胞中的调控作用至关重要。此外，这项技术在蛋白质复合物和大分子蛋白质的表征中，也具有独特的优势，能够对大型蛋白质复合体进行质量测定，揭示其组成和结构信息。

2.在临床诊断和微生物检测中

MALDI-TOF质谱在临床医学和微生物检测中的应用也越来越广泛。在临床微生物学中，它被广泛用于细菌和真菌的鉴定。通过分析微生物的蛋白质指纹图谱，MALDI-TOF MS能够快速、准确地确定病原体的种类，为感染源的诊断提供了极大的便利。

此外，这种技术也在食品安全、环境污染和药物检测等领域发挥着重要作用。它能够检测和分析复杂环境样品中的有害物质，如农药残留、重金属和化学污染物，帮助确保食品和环境的安全。

来源：百泰派克生物科技