2026-06-08 14:12:46, 飞飞 赛默飞色谱与质谱分析
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范自全
二十多年前,Orbitrap 质谱的出现,彻底改写了分析科学的发展轨迹。凭借超高分辨率、精准质量数、极致定性能力,研究者得以前所未有的深度,窥探复杂生物与环境体系的分子全貌。从代谢组学、蛋白质组学,到药物研发、环境食品安全,Orbitrap 超高分辨质谱已然成为现代科研不可或缺的核心工具之一。
随着科研深度持续深化,传统分析应用中的局限逐渐凸显,成为科研工作者的共性难题:
• 深耕代谢组学的研究者:样品内源基质丰度悬殊,高丰度组分遮蔽信号,功能性低丰度疾病标志物难以精准捕获。
• 专注环境分析的研究者:PFAS、农残等目标物含量低微,受复杂基质抑制,极易漏检、难以准确定性。
• 投身蛋白质组学的科研人员:高通量、深覆盖、稳定定量三者难以兼得,大队列试验数据重复性受限。
• 生物制药领域研发人员:创新药物异质性高、体内代谢产物含量极低,传统质谱很难同步实现全结构表征与微量精准定量。
当下科学研究已不再局限于未知分子的广谱发现,更要求在全局覆盖的基础上,实现目标物稳定、精准的定量解析,兼顾筛查广度与定量精度成为高分辨质谱发展的核心方向。
图 1:创新引领 迭代不息
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Orbitrap Excedion:
重新定义高分辨质谱工作范式
全新赛默飞 Orbitrap Excedion 二合一质谱仪,专为破解“全景发现” 与 “精准定量” 无法兼顾 的行业痛点而生。依托平台架构的全面优化升级,以新一代离子传输系统、eDR 增强动态范围技术、灵敏度显著提升、可拓展式平台设计四大核心优化,兼顾全局未知物挖掘与目标物准确定量,引领质谱分析从无偏向全域筛查,迈入定性可靠、定量精准的精细化科研新阶段。
全新离子传输架构:
从源头守住每一个痕量离子
质谱分析的精准度,始于离子传输的完整性。Orbitrap Excedion 全系搭载 OptaMax Plus 离子源,搭配新一代电动离子漏斗与高通量离子传输管路,重构前端离子传输逻辑。专属温和传输设计,针对性保护易碎裂、不稳定化合物、修饰肽段,大幅降低源内非特异性碎裂与离子损耗,最大程度保留分子原始结构信息。在标准测试条件下,整机灵敏度较上代机型提升 10 倍,最低检出限可达 1 fmol。以往深埋于基线噪声、受复杂基质遮蔽的痕量目标物,现在能够被稳定检出。
核心黑科技 eDR:
一次扫描,解锁完整分子信息
如果说灵敏度决定 “能不能看见目标”,动态范围则决定 “能看见多少真实目标”。传统全扫描模式动态范围约覆盖 5 个数量级,当高丰度离子抢占检测器资源,低丰度待测物常被信号压制、无法检出,很难适配高低丰度物质共存的复杂基质样品。
Orbitrap Excedion 搭载原创 eDR 增强动态范围技术,依托智能分段子扫描 与谱图自动拼接算法,将有效动态范围拓宽至 6 个数量级,在质谱维度实现近似气相分离的分离效果。单次全扫描即可同步留存高丰度基质与超低丰度标志物的完整信息,缓解检测器饱和与离子抑制效应,实现复杂样品无偏差检出。
代谢组学应用
代谢组学研究多集中于常规小分子表征,而临床血浆、组织、干血斑等样品基质极其复杂。血浆中抗凝成分EDTA 等高丰度组分极易造成信号饱和、产生强烈离子抑制,常常导致大量疾病相关低丰度代谢物被掩盖,出现关键上下游代谢通路缺失的困境,制约疾病机制解析与精准标志物挖掘。
Orbitrap Excedion 依托eDR增强动态范围及新一代温和离子传输,有效削弱高丰度基质干扰,一次扫描同时容纳高低丰度组分。依托 eDR 扫描模式,可检出的特征代谢物数量显著增多,高效捕捉微量标志物,拓宽代谢组覆盖广度,助力标志物筛选与代谢通路解析。实测数据显示:相较传统全扫描,血浆代谢物检出数最高提升 3 倍,m/zCloud 高置信定性占比提升 70%;干血斑样本化合物检出量提升 798%,高可信度定性结果提升 139%。
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挪威奥斯陆大学医院代谢组学负责人 Katja Prestø Elgstøen 教授表示
复杂生物基质最大难题就是高丰度背景遮蔽低丰度信号。Excedion 凭借 eDR 显著拓宽动态范围,在不增加实验复杂度的前提下,获得更完整代谢轮廓与更高生物学解读价值。
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Orbitrap Excedion 可兼容 AP‑SMALDI5 AF 高分辨成像离子源,适配分子空间分布质谱成像研究。该联用方案可同步获得高质量精度与高空间分辨率的一级质谱成像数据,对组织内高、低丰度脂质分子均保持优异检测灵敏度;支持在同一套原始成像数据基础上,灵活追加目标区域二级质谱采集,完成分子结构精准确证。无需重复制备样本与二次上机,即可无损实现组织空间层面的生物差异分子解析与标志物定位。脑组织脂质实验结果表明,系统可清晰分辨小脑浦肯野细胞层特征脂质的空间分布特征,分子定位边界与经典 H&E 组织染色解剖结构高度吻合,有效验证了质谱成像的空间定位精度与结构匹配度。
环境与食品安全应用
过往环境与食品检测多采用靶向定点检测思路,而当下 PFAS、农残、真菌毒素及各类新型污染物不断涌现,样品基质日趋复杂。基质中的高丰度杂质易遮蔽痕量污染物,引发目标物漏筛、定性存疑、定量失准等问题,传统质谱无法兼顾全域未知物筛查与合规级精准定量双重需求。
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Orbitrap Excedion 依托<2 ppm 高质量精度与 eDR 超宽动态范围技术,显著抑制复杂基质干扰。在 AFFF 消防泡沫实测中,启用 eDR 后可检出化合物由 1824 种升至 8741 种,增幅约 3.8 倍,超 6000 种组分完成二级质谱结构定性。Orbitrap Excedion实现单一平台覆盖靶向精确定量、可疑污染物筛查、非靶向未知物挖掘与历史数据再挖掘,农残及环境污染物可实现 μg/kg 至 ppt 量级的超痕量检出。
杜克大学环境工程 P. Lee Ferguson 教授指出
现代环境分析已从单点靶向检测转向全域分子轮廓解析。eDR 突破性扫描技术可同步完整采集高低丰度组分,单台质谱便可兼顾全域非靶向筛查与污染物超痕量精准定量。
蛋白质组学应用
蛋白组研究已经迈入高通量大队列时代,传统质谱难以平衡鉴定深度、测试通量与定量稳定性:提速高通量会损失蛋白覆盖度,深挖鉴定深度又无法支撑大规模临床样本,不同上样条件下定量 CV 偏高、比值偏移等现象,直接干扰队列数据的分析结论。Orbitrap Excedion 全通量区间保持出众的定量精度与重复性,适配高通量队列分析和高深度覆盖解析的多样化研究需求。
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加州大学旧金山分校 Danielle Swaney 教授实验结果表明
Orbitrap Excedion在定量准确度方面,在人、大肠杆菌与酵母蛋白组的混合样本中,三种物种蛋白的 log₂(A/B) 中值偏差均 ≤ 0.10,数据点沿理论比值线高度集中,表明系统对高低丰度蛋白均能实现精准定量。同时,定量精度表现优异:12 SPD 模式下样本 A、B 的蛋白 CV 中值分别为 4.0% 与 3.6%;96 SPD 模式下 CV 中值仍稳定控制在 6.2%–6.5% 区间内,即便在高样本通量条件下,仍可保持良好的定量重复性。
生物制药应用
新药研发时代,GLP-1 多肽、ADC、双抗、寡核苷酸与 RNA 疗法快速崛起,在带来全新治疗价值的同时,也带来更复杂的分析挑战。多肽代谢物易被血浆基质掩盖;ADC 存在复杂偶联位点与 DAR值 异质性;单抗修饰位点细微难辨;寡核苷酸分子量偏大、痕量定量难度高,每一处结构差异都直接关联药效与安全。Orbitrap Excedion 依托高灵敏离子源、eDR 抗基质干扰、超高分辨精准质量,适配多肽药物、寡核苷酸、单抗全链条表征。
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在对小型猪皮下注射司美格鲁肽研究血浆样本中司美格鲁肽代谢物的研究中,Orbitrap Excedion可在给药后 60 分钟即可在提取血浆样本中实现低丰度司美格鲁肽代谢物的有效检出。依托全扫描 eDR 模式高灵敏度、高同位素保真度,显著提升信噪比并有效区分血浆基质背景。与常规全扫描模式相比,eDR 可完整呈现 m/z 906.5192 司美格鲁肽代谢物同位素分布、精准判定电荷态,信噪比显著提升,为痕量待测物的可靠检出与定性提供支撑。
Orbitrap Excedion 质谱仪专为高适配、可扩展性与长期稳定性而设计,助力实验室从容应对不断演进的分析需求,稳定输出科研成果。Orbitrap Excedion搭配灵活的渐进式升级方案,,兼顾当下实验需求与长远科研规划。从 Orbitrap Excedion 起步,随着科研需求提升,可升级至 Orbitrap Excedion Pro。两款仪器在核心性能上,如灵敏度、质量准确度、线性动态范围、eDR、扫描范围等保持一致。Orbitrap Excedion支持现场加装ETD 碎裂模块,同时后续面向 ADC,AOC,双抗,完整蛋白高阶解析能力等新型研究,随时拓展,以低投入完成技术迭代,避免整机更替成本。
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结语:
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