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談SWATH®采集技術(一)

作者:武漢金開瑞生物工程有限公司 2019-09-12T09:45 (訪問量:4733)

SWATH(Sequential Window Acquisition of all TheoreticalMass Spectra)是瑞士蘇黎世聯邦理工學院的Ruedi博士及其團隊與SCIEX在2012年聯合推出的一項全新的高分辨質譜采集技術。人們常說:SWATH技術是一種真正全景式的、高通量的、數據可追溯的質譜技術。
從技術角度,怎么來理解這句話呢?首先要先了解它的工作模式,我們都知道質譜是按照方法中設定的工作任務來完成掃描的,在SWATH的常規設定中,一個掃描循環內,第一步是命令質譜采集一張一級全掃描譜圖;第二步是將掃描范圍內的母離子按一定質量范圍分區,如:掃描范圍50-1000Da,電腦設定Q1分區窗口為50Da,則分為50-100Da,99-150 Da, 149-200 Da….依次分下去;Q1依次將這些特定質量范圍,送達到Q2打碎,就獲得相應質量區間內母離子的所有碎片信息。當然,Q1窗口可以設定其他值或者設定可變窗口(圖1)。

圖1. SWATH?數據進行MS/MS掃描時,Q1分窗口依次傳輸母離子進入Q2打碎,獲得相應窗口母離子的所有碎片的MS/MS譜圖。

采集到的信息,通過軟件處理后,可以獲得每一個色譜峰的一級定量、定性信息,二級定性信息,以及類MRM的二級定量信息,也就是說:它包含了每個色譜峰的所有定量、定性信息。所以說SWATH是一種真正全景式的、高通量的、數據可追溯的質譜技術。
了解了SWATH的采集流程后,那您肯定想知道SWATH和其他采集模式比較,有什么不同?目前,在高分辨的非靶采集中,主要有IDA(InformationDependent Acquisition,數據依耐性)采集模式,MSALL采集模式和SWATH?采集模式,圖2。

IDA采集模式的工作流程是:質譜先采集MS全掃描圖譜,然后根據觸發條件判斷哪些m/z去打MS/MS譜圖,質譜續而采集這些m/z的MS/MS。因為IDA掃描需要根據一級MS的信息來觸發MS/MS采集,所以被稱為信息依耐性掃描模式;這種采集模式,能提供一級MS定量信息和MS/MS定性信息,但卻不能提供類MRM的定量信息,即二級定量信息。這是因為觸發的MS/MS采集,無法提供足夠和穩定的掃描點數,而這是穩定定量的關鍵。

和IDA相反,MSALL掃描模式是一種非數據依耐性掃描模式,其工作流程是:質譜先采集MS全掃描圖譜,后而將所有母離子傳輸到Q2打碎,得到一張MS/MS譜圖。

這樣,MSALL數據中包含所有母離子及其碎片信息,但最大的問題有如下兩點:
1. 在定性方面,因為所有母離子的子離子碎片在一張MS/MS譜圖中,譜圖太復雜,會造成后期數據去卷積非常困難,也就是判斷碎片來自于那個母離子,非常困難。

2.在定量方面,我們知道四級桿質量分析器在傳輸越窄的質量范圍時,其傳輸效率越高。這就是為什么三重四級桿使用MRM作為靈敏度最高的定量模式,就是因為MRM模式中,Q1和Q3都僅僅選擇1Da的質量范圍傳輸,可以獲得最高的傳輸效率,保證靈敏度。但在MSALL模式下,Q1選擇整個質量范圍(50-1000Da)傳輸到Q2時,其傳輸效率就會很低,無法保證最大量的母離子到達Q2,其類MRM的定量靈敏度就無法保證。


圖2. IDA,MSALL和SWATH?三種采集模式在MS/MS譜圖采集方式的不同;

SWATH 也是一種非數據依耐性掃描模式,和MSALL模式相比,它在MS/MS掃描時,Q1是分段將母離子送到Q2,傳輸離子窗口小,自然能更大化保證離子傳輸效率,從而保證類MRM定量靈敏度。另一方面,因為SWATH的MS/MS譜圖僅僅是小質量范圍內的母離子所打出來的,也減輕了后期去卷積工的壓力,保證了去卷積后,MS/MS譜圖的質量。

相對于其他采集模式,SWATH具有如下優勢:
1.全景采集數據,包括樣本中所有m/z一級定性、定量和二級定性、定量信息;

2. 優異的定量性能,和IDA采集模式相比,SWATH 能提供二級定量信息,和MSALL模式相比,其在類MRM定量中提供更高的靈敏度;

3. 全面且良好的二級定性譜圖,和IDA采集模式相比,SWATH 也能采集更全面化合物的MS/MS信息;和MSALL模式相比,其能提供更好的MS/MS譜圖質量。
從2012年, SWATH技術誕生至今,SWATH發表的>20分SCI收載的文獻已經超過100多篇。
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