基质辅助雷射脱附质谱法的发展历程

互联网2013-11-14

965

基质辅助雷射脱附法的发展历史，起源于一九六○年代，有人利用高能量的激光束照射在固体表面上，可从表面脱附出完整的离子，再用质谱仪加以分析。一九七八年波萨玛斯（M.A. Posthumus）等人利用雷射脱附质谱法成功地分析核苷酸、胺基酸、胜肽、醣类等生化小分子。由于雷射的能量很高，将高能的激光束直接打在化合物上，会产生许多的离子碎片，图谱辨别比较困难。

在一九八七年的一项学术会议中，田中耕一展示完整的蛋白质分子可藉由雷射脱附（laser desorption）的技术而游离。他是成功使用激光技术于生化大分子上的第一人，其原理是现今多种雷射脱附技术的基础，例如基质辅助雷射脱附游离（MALDI）、表面辅助雷射脱附游离（SALDI）、以及硅材表面直接游离（DIOS）等方法。次年，田中耕一利用颗粒大小约 300 埃（1 埃＝ 10^-10 米）的钴金属粉末与甘油混合的两相系统做为分析蛋白质的基质，再加入样品溶液充分混合，利用波长 337 奈米（1 奈米＝ 10^-9 米）的氮雷射进行脱附游离，可得分子量达 34 KDa（KDa 是质谱上表示分子量的单位，1,000 道尔顿（Kilo Dalton）的缩写）的分子。

因为田中耕一雷射脱附游离技术的发明，一九八八年，凯洛斯（Michael Karas）和海伦坎普（Franz Hillenkamp）也发表了利用基质辅助雷射脱附游离质谱仪分析生化分子的研究，将所能侦测的分子质量范围扩展至 100 KDa。

田中耕一于一九五九年在日本富山市出生，是日本东北大学的电气工程学士，毕业后到岛津制作所任职，现为该公司技术部主任。这次的世界级大奖，由日人田中耕一获得，使许多人跌破眼镜，因为事前众人均看好海伦坎普。由于海伦坎普将田中耕一的技术加以改良，用来测量蛋白质质量，并且再三引用了他的论文，瑞典诺贝尔奖评审单位认为该方法的原始构想出于田中，便决定颁奖给他，使得海伦坎普成为遗珠之憾。

一项研究工具的发明，可以造就前后好几届的诺贝尔奖得主，这几乎是一个神话。更何况以一个大学毕业生，毕生从事电气工程设计的工程师，竟能在众多学者专家的竞争中脱颖而出，实属难能可贵。

质谱界的人都知道，基质辅助雷射脱附法的发展和应用皆以海伦坎普所研发的技术为主流，他的技术是使用无害的小分子有机酸做为基质，样品的制备过程既简单又迅速，在质谱界海伦坎普堪称为基质辅助雷射脱附游离的大师。