第二章 第二章 第二章
第二章 分析方法及原理 分析方法及原理 分析方法及原理 分析方法及原理
2-1 基質輔助雷射脫附游離質譜法 基質輔助雷射脫附游離質譜法 基質輔助雷射脫附游離質譜法(MALDI) 基質輔助雷射脫附游離質譜法 (MALDI) (MALDI) (MALDI)
2-1-1 發展歷史 發展歷史 發展歷史 發展歷史
在1985年時由Hillenkamp等人以色胺酸(Tryptophan)及尼古丁酸(Nicotinic
Acid)作為基質，在混合分析樣品後再用紫外光雷射進行脫附游離，而得到具非
揮發性的胺基酸及小的胜肽分子的訊號 [33]。1987年日本的Tanaka等人利用極
細微的鈷金屬粉末(300 Å)混合甘油和樣品溶液，成功脫附了分子量14,306 Da 的
溶菌脢(Lysozyme)蛋白質分子，並偵測出高達70,000 Da 的lysozyme cluster的質
譜訊號 [34]。1988 年Hillenkamp等人則是使用有機酸作為基質，偵測白蛋白
(Albumin；67,000Da) 並得到高達十幾萬 Da的albumin cluster的訊號 [35]。在
Tanaka的方法中，由於鈷粉末取得不易且價格昂貴，若吸入鈷粉末會對人體健
康造成很大的傷害，且以此方法所得到的質譜圖其靈敏度及解析度均較以有機
酸為基質時差，因此後來所使用的MALDI 基質多以Hillenkamp 所提出的有機
酸為主 [36-38]。
2-1-2 樣品製備 樣品製備 樣品製備 樣品製備
MALDI的樣品製備過程是非常簡單容易的，一般的作法是先將具有吸光特 性之有機酸溶於水或有機溶劑中，以形成基質溶液。而基質溶液的濃度一般介 於1mM到飽和之間。接著再將基質溶液(約1µL)與分析物樣品溶液(濃度約為1µM) 等量均勻混合於一探針上，待混合溶液的溶劑在空氣或真空下揮發後，基質和 分析物便會在探針上形成共結晶，此時即可將含此樣品的探針置入質譜儀之游 離源中進行脫附游離，並以質量分析器進行偵測。
然而在MALDI分析中，是否能得到分析物的訊號，選擇適當的基質與樣品
溶液的調配是最重要的決定因素。以往的研究中發現，基質與分析物之間莫耳
數比例以及所使用的溶劑其極性的差異與揮發的速度[39]，均會影響共結晶的形
成而影響分析結果。
2-1-3 飛行時間 飛行時間 飛行時間質譜儀 飛行時間 質譜儀 質譜儀 質譜儀
Time-of-Flight ( TOF )，是 MALDI 最常用且最適當的質量分析器。這是因 為 MALDI 所分析的樣品多半是大分子量的生化樣品，而 TOF 理論上並沒有偵 測質量上限的限制，除此之外 TOF 的離子導入效率高，分析時間短，因此可以 在一次雷射的照射後就可得到完整的質譜圖。而在 MALDI 與 TOF/MS 的連接 上，僅需將控制離子進入 TOF 的閘門開關和脈衝雷射開關相連接，在雷射發射 後閘門即開啟，並將加速過後的離子送入 TOF 中。圖 2-1 即為 TOF-MS 原理示 意圖。
Flight tube Field-free drift region
Detector V
+
+ + + + +
+ + +
+ + + + Flight tube Field-free drift region
Detector V
+
+ + + + +
+ + +
+ + + + Field-free drift region
Detector V
+
+ + + +
+ + + + +
+ + +
+ + + +
+ + + +
+ + + +
圖 2-1 TOF-MS 原理示意圖(The principle schematic drawing of TOF-MS)
TOF-MS 其偵測原理為當中性的原子或分子在靜電場中瞬間被游離時，即成 為具有動能的離子，這些離子被加速飛行經過大約一米的零電場導管到達粒子 偵測器。由於飛行距離(L)是已知的定數，精確記錄的離子飛行時間(t)，即可得 到離子的速度(v = L/t)。而離子的動能 E 也是已知的定數，從 E = (1/2)mv 2 即可 得到離子的質量。其關係式如下：
可以看到荷質比與飛行時間的平方成正比，因此各離子會依其m/z的不同，在TOF 中的 飛行管飄移時，會有不同的飛行時間，而分別到達偵測器進而被偵測出來。
2 2
2 1 2
1
=
= t
m l mv
zeE
2
