基質(zhì)輔助激光解吸電離（也就是通常所說的MALDI）于1987年首次由Hillenkamp 及Karas提出根悼，如今已經(jīng)30年赡艰。從那時起瓢湃，通過應用這一“軟電離”技術(shù)與飛行時間質(zhì)譜（MALDI -TOF MS）的結(jié)合，成功地實現(xiàn)了為生物大分子提供快速和高度可靠檢測手段的目的析藕，同時也為生命科學領(lǐng)域提供了全新的分析方法召廷。相比其他質(zhì)譜技術(shù)，MALDI-TOF操作簡便账胧，不需要接受分析化學培訓的專業(yè)人員就可以使用竞慢。特別是近年來在基因分型分析、生物標志物鑒定治泥、病原體鑒定筹煮、質(zhì)譜成像等應用的發(fā)展，越來越被臨床檢測領(lǐng)域所青睞居夹。
近幾年寺谤，國內(nèi)在MALDI-TOF MS儀器的研發(fā)與生產(chǎn)快速起步，涌現(xiàn)了一批科研人員和企業(yè)吮播，大大推動了MALDI-TOF MS國產(chǎn)化的進程变屁。MALDI-TOF MS將可能成為首個由中國企業(yè)掌握最領(lǐng)先核心技術(shù)，并引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展的質(zhì)譜儀品類意狠，這對我國在生物大分子分析研究粟关、臨床分子診斷應用等方面有極大的推動。
我于30年前開始环戈，參與了一系列基于ESI及MALDI質(zhì)譜產(chǎn)品的研發(fā)及研發(fā)管理工作闷板，謹借此技術(shù)發(fā)表30年之際，對MALDI-TOF質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展及其將來做作簡單的回顧與展望院塞。
關(guān)于MALDI的起源
MALDI在2002年與另一“軟電離”技術(shù)電噴霧電離（ESI）同時得到了諾貝爾獎委員會的關(guān)注遮晚，日本島津公司的田中耕一因激光解吸電離（LDI）技術(shù)的開發(fā)，與電噴霧電離的發(fā)明人John Fenn由于“開發(fā)了用于生物大分子質(zhì)譜分析的軟解吸電離方法”而分享了2002年諾貝爾化學獎拦止。盡管田中耕一的方法使用了基于激光的軟解吸電離方法從而獲得諾貝爾化學獎县遣，但他經(jīng)常被錯誤地認為是MALDI的發(fā)明人糜颠。其實MALDI（基質(zhì)輔助激光解吸電離）是首次由德國University of Münster科學家Hillenkamp 及Karas提出的，它與田中所發(fā)現(xiàn)的方法有一些本質(zhì)上的區(qū)別萧求。盡管兩種方法都使用了激光其兴，但在MALDI中，分析物混入基質(zhì)中并被基質(zhì)包圍夸政，基質(zhì)分子吸收激光能量并將其中一部分轉(zhuǎn)移到分析物（如蛋白質(zhì)元旬、核酸分子）上。而田中的方法則是在甘油中使用金屬納米粒子的懸浮液守问，分析物位于納米顆粒的表面上匀归。
通過實踐的驗證，Hillenkamp 和Karas所開發(fā)的基質(zhì)輔助激光解吸的離子化效率更高耗帕，成為之后被廣泛采用的技術(shù)朋譬。但田中是首先發(fā)表了可以使用激光解吸電離來分析和檢測蛋白質(zhì)類生物大分子，同時提醒了我們只是蛋白質(zhì)離子化還是不夠的兴垦，必須通過改進儀器的其他部分，尤其是探測器字柠，而達到生物大分子分析的目的探越。
嚴格意義上講，當今被廣泛采用的MALDI-TOF質(zhì)譜技術(shù)實際上是兩個核心技術(shù)的組合窑业，即基質(zhì)輔助激光解吸電離與飛行時間離子分離技術(shù)钦幔。基質(zhì)輔助激光解吸電離除與飛行時間結(jié)合外常柄，同樣可以與其它離子分離手段如四級桿鲤氢、離子阱等相連接。但脈沖式的激光解吸電離方式無疑與在飛行時間質(zhì)譜中同樣采用脈沖式離子提取方式在耦合上有著許多優(yōu)勢西潘，從而促成了MALDI-TOF這一質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)卷玉。這一質(zhì)譜儀器的發(fā)展史也是MALDI這一分子電離技術(shù)與TOF離子分離技術(shù)的相互依賴、相互推進的發(fā)展歷程喷市。
脈沖觸發(fā)飛行時間的質(zhì)譜儀設(shè)計在MALDI出現(xiàn)之前十幾年就已經(jīng)出現(xiàn)相种。在美國Texas A&M University的Macfarlane等通過放射性元素Californium-252轟擊樣本表面，以放射性自然脈沖觸發(fā)飛行時間計時的原理設(shè)計了等離子體解吸電離（Plasma Desorption Ionization）飛行時間質(zhì)譜儀品姓，并用來分析較高極性的有機生物分子寝并，成為當時最為成功、被認為最有潛力的蛋白質(zhì)大分子分析的質(zhì)譜工具腹备。1984年首款基于這類原理的商業(yè)化產(chǎn)品由Bio-Ion Nordic AB生產(chǎn)并銷售衬潦，該公司于1989年被Applied Biosystems Inc.收購。但這一技術(shù)可謂是曇花一現(xiàn)植酥，很快就被嶄露頭角的激光解吸技術(shù)所取代镀岛。
激光電離（Laser Desorption）被研究得更久，但是直到適當吸收激光能量的基質(zhì)被引入前的幾十年中，在生物分子分析中的應用非常有限哎媚。Franz Hillenkamp喇伯，Michael Karas及其同事在80年代中期發(fā)現(xiàn)將丙氨酸與色氨酸混合并用266 nm激光脈沖照射可以更容易地將其電離，從而推斷色氨酸吸收激光能量并幫助非吸收能力的丙氨酸電離拨与，因而賦予了基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）這個術(shù)語稻据。當與這種“基質(zhì)”混合時，分子量高達2843 Da的多肽Melittin同樣可被電離买喧。對更大分子的激光解吸電離的突破發(fā)生在1987年捻悯，島津公司的田中耕一和他的同事使用了將甘油中的30 nm鈷金屬粉末與337nm氮氣激光器相結(jié)合的“超細金屬加液體基質(zhì)法”用于電離。使用這種基質(zhì)與激光的組合淤毛，田中完成了對分子量34,472 Da羧肽酶-A蛋白生物分子的電離今缚，證明了激光波長和基質(zhì)的適當結(jié)合可以使蛋白質(zhì)電離。隨后低淡，Karas和Hillenkamp使用煙酸基質(zhì)和266 nm激光電離了67 kDa的白蛋白（Albumin）姓言。
Karas和Hillenkamp在1988年Bordeaux國際質(zhì)譜會議上發(fā)布了使用靜態(tài)電場反射式飛行時間質(zhì)譜儀結(jié)合MALDI電離獲得的β-半乳糖苷酶（分子量116,900）的光譜圖，首次展示了單電荷離子質(zhì)量大于100,000的質(zhì)譜圖蔗蹋，標志著MALDI-TOF MS新時代的來臨何荚。
Karas和Hillenkamp在1988年Bordeaux國際質(zhì)譜會議上發(fā)布了使用靜態(tài)電場反射式飛行時間質(zhì)譜儀結(jié)合MALDI電離獲得的β-半乳糖苷酶(分子量116,900)的質(zhì)譜圖
但從上圖中質(zhì)譜峰寬上可以看出，在初期工作中使用靜態(tài)電場反射式飛行時間質(zhì)譜獲得的蛋白質(zhì)量分辯能力是相當?shù)偷闹砗肌Ｈ藗兒芸炀鸵庾R到這主要是由于離子在飛行過程中碎裂所致餐塘。
MALDI-TOF MS的誕生
第一臺用于大分子分析的實用MALDI-TOF質(zhì)譜儀是由美國Rockefeller University的Beavis和Chait在Hillenkamp發(fā)現(xiàn)MALDI后的幾個月內(nèi)搭建的。這是一個簡單的線性飛行時間質(zhì)譜皂吮，采用單靜態(tài)加速電場戒傻，漂移管，和探測器蜂筹。該儀器的加速電壓高達30kV需纳，飛行長度為2米。線性飛行時間分析儀的一個主要優(yōu)點在于飛行過程中解離破碎的離子與穩(wěn)定離子幾乎同時到達離子探測器艺挪，從而消減了Hillenkamp等在反射式分析器中觀察到的離子色散候齿，提高了質(zhì)量分辨能力。Beavis和Chait還對MALDI的基質(zhì)進行了廣泛的研究闺属，實現(xiàn)了MALDI的進一步的改進慌盯。其開發(fā)的肉桂酸衍生物基質(zhì)表明在260 nm和360 nm紫外波段間的任何波長都可以用來激光解吸蛋白質(zhì)，使得波長為337 nm的更小型和相對便宜的氮氣激光器同樣可以應用在MALDI儀器上掂器，取代了笨重昂貴的Nd:YAG激光器亚皂，受到20世紀90年代初商用儀器開發(fā)研究人員的青睞，直到至今還被廣泛采用在商業(yè)化產(chǎn)品中国瓮。
首批商業(yè)化MALDI-TOF產(chǎn)品出現(xiàn)于上個世紀90年代初灭必，由Dr. Marvin Vestal創(chuàng)建的Vestec公司（被PerSeptive Biosystems收購后又并入Applied Biosystems Inc公司）及本人當時所在的Finnigan公司在1990年分別開發(fā)生產(chǎn)出MALDI-TOF產(chǎn)品狞谱。Finnigan開發(fā)的LaserMAT飛行時間質(zhì)譜儀是首款采用氮氣激光器的線性MALDI-TOF產(chǎn)品，飛行管長度只有0.5米禁漓。而Vestec生產(chǎn)的飛行時間質(zhì)譜儀采用了更長的飛行管跟衅，因此性能會好一些。下圖是作者在1991年LaserMAT產(chǎn)品展臺前的留影播歼。
1991年本文作者周曉光在LaserMAT產(chǎn)品展臺前留影
相比于幾乎同時出現(xiàn)的電噴霧電離質(zhì)譜市場的快速發(fā)展及應用推廣伶跷，初期MALDI-TOF產(chǎn)品商業(yè)化的進程遇到了一些麻煩。這主要是由于TOF儀器性能偏低秘狞，特別是TOF的質(zhì)量分辨能力不足叭莫，質(zhì)量測量精度不高，如上述Finnigan LaserMAT的質(zhì)量分辨率只有一兩百烁试，不能滿足MALDI電離用于生物大分子的檢測需求雇初。但從另外一個角度看，MALDI電離技術(shù)的巨大潛力為飛行時間質(zhì)量分析器提出了更高的要求减响，大大刺激了為這種電離技術(shù)特別定制改進的TOF儀器的發(fā)展靖诗。
TOF技術(shù)的發(fā)展
飛行時間（TOF）質(zhì)譜在上世紀40年代中期首先由University of Pennsylvania的W. E. Stephens提出。當時在美國Bendix Aviation Corporation Research Laboratories工作的Wiley和McClaren于50年代中期完成了第一個實用型飛行時間（TOF）質(zhì)譜儀的設(shè)計支示，并系統(tǒng)的描述了提高質(zhì)量分辨能力的方式刊橘，首先提出了脈沖加速的時間聚焦概念，并描述了實現(xiàn)聚焦的一般條件悼院。這些條件同樣適用于MALDI以及其他電離技術(shù)，為之后的MALDI飛行時間質(zhì)譜的發(fā)展打下了理論基礎(chǔ)咒循。但在之后的很長時間內(nèi)据途，這項技術(shù)被普遍認為是研究離子特性基礎(chǔ)研究的一種奢飾品叙甸，并沒有被廣泛應用于分析化學及解決實用問題之中颖医。直到上世紀70年起，由于等離子體解吸電離（PD）裆蒸、二次離子質(zhì)譜（SIMS）熔萧，特別是基質(zhì)輔助激光解吸電離（MALDI）等脈沖離子源的出現(xiàn)，這項技術(shù)才重新引起大家關(guān)注僚祷。
早期高分辨MALDI-TOF MS的幾項關(guān)鍵技術(shù)
理想的離子源是應該產(chǎn)生一個狹窄而幾乎平行的離子束佛致，不同質(zhì)量大小的離子通過電場加速到達檢測器的飛行時間與離子的初始位置和速度無關(guān)。而在MALDI解吸電離過程中辙谜，被檢分子是被包埋在沉積在作為離子加速器電極的樣品靶板表面上的基質(zhì)晶體之中的俺榆。當激光脈沖對樣本晶體照射時，產(chǎn)生包括帶電離子在內(nèi)的解吸物質(zhì)羽流装哆。普遍認為離子以百米至千米/秒的初始速度分布飛出罐脊。如果相同大小的兩個離子以不同的初速度在飛行管中加速定嗓，則它們將在不同的時間到達離子探測器，導致峰展寬萍桌。正是由于離子間初速度的不同宵溅，造成了線性MALDI-TOF分辨率降低。因此提高線性MALDI飛行時間分辨率的關(guān)鍵之一就是在對離子初始速度分布進行再聚焦上炎，以補償離子初始速度的差異恃逻。Wiley和McClaren在1953年發(fā)表的文章中就已經(jīng)有了具體的描述，但之后被大多科研人員遺忘了反症。
MALDI離子源出現(xiàn)后辛块，1994年美國Utah State University的Lennon和Brown報道了在電離激光脈沖之后采用精確延遲的提取脈沖可以顯著提高MALDI-TOF的分辨能力。Marvin Vestal馬上意識到并將已經(jīng)報道過的MALDI離子初速度分布與線性式和反射式飛行時間分析儀的聚焦關(guān)聯(lián)連接起來铅碍，花了近一年的時間系統(tǒng)性地建立了TOF分析儀中各組件的理論模型润绵，用以針對MALDI離子源的TOF分析器性能優(yōu)化。其中最重要的工作之一就是重新發(fā)現(xiàn)和整合了延遲離子提劝浮（Delayed Extraction）尘盼，并將其引入到了MALDI-TOF儀器的設(shè)計中。這一技術(shù)是通過延遲離子提取電場的施加來改變不同初始速度的離子被加速的持續(xù)時間烦绳，最終使所有離子都同時到達探測器卿捎。這一改進將線性飛行時間的質(zhì)量分辨能力提高了10倍以上。
延遲離子提取與連續(xù)離子提取質(zhì)譜圖對比
另外一種補償MALDI離子生成初始動能差異的改進是通過在線性飛行時間管終端加入離子反射器径密。反射器（Reflectron）飛行時間的概念最早是由蘇聯(lián)科學家Mamyrin于1973年提出午阵，它是由一系列均勻間隔的電極組成，在電極上施加離子飛行方向的反向電場享扔。飛行管中相同m / z離子由于動能和速度的差異將導致進入反射器深度不同底桂。具有較大動能的離子先到達并進入反射器，深入到反射場中飛行路徑比具有較少動能的離子更長惧眠，因此與持后離子同時到達檢測器籽懦。建立在Marvin的理論研究基礎(chǔ)上缕溉，Applied Biosystems公司設(shè)計開發(fā)產(chǎn)生了Voyager系列產(chǎn)品篱竭，首次為蛋白質(zhì)大分子分析提供了質(zhì)量分辨能力超過10,000倒慧、質(zhì)量精度高達10 ppm的高分辨MALDI-TOF質(zhì)譜儀侈净。從90年代中期開始膜赃，在市場上使用的商業(yè)化MALDI-TOF儀器中有一半以上是基于Marvin的理論設(shè)計的险胰。
早期的MALDI-TOF儀器雖然有許多優(yōu)點捌臊，但有一個主要限制：它們只能得到分析物的分子量豁鲤，但無法測定結(jié)構(gòu)或链。 因此宙项，這些儀器不能用來確定對蛋白質(zhì)化學家來說至關(guān)重要的蛋白質(zhì)序列或翻譯后修飾。為了通過MALDI-TOF獲取蛋白株扛、多肽結(jié)構(gòu)信息尤筐，20世紀90年代早期德國科學家Kaufmann和Spengler利用亞穩(wěn)態(tài)衰變離子在無電場區(qū)域飛行過程中碎裂后再被反射器分離汇荐，從而獲得碎片離子質(zhì)量信息，即所謂的后源衰變（Post Source Decay）技術(shù)盆繁，進行了多肽測序的工作掀淘。這一手段在某種意義上彌補了MALDI-TOF無法獲取多肽結(jié)構(gòu)信息的不足，但畢竟PSD碎片離子與通常的MS/MS碎片離子所包含的分子結(jié)構(gòu)精度還是有很大差距油昂。為了彌補這一缺陷革娄，Marvin Vestal通過完善理論，將其擴展到串聯(lián)TOF質(zhì)譜冕碟，成功構(gòu)建了MALDI-TOF-TOF儀器的設(shè)計理論拦惋，開發(fā)出Applied Biosystems公司的4700蛋白質(zhì)組分析儀及后來升級版的AB 4800 TOF-TOF 質(zhì)譜儀。這些儀器至今還在大多數(shù)蛋白質(zhì)組學中心使用安寺。 MALDI-TOF MS和MS-MS系統(tǒng)對包括蛋白質(zhì)組學厕妖，糖組學，細胞信號挑庶，結(jié)構(gòu)生物學言秸，細胞器成像和聚合物科學等許多重要研究領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響。Marvin也因為在MALDI-TOF迎捺，TOF-TOF方面的貢獻于2010年獲得世界質(zhì)譜界頒發(fā)的最高獎美國質(zhì)譜學會杰出貢獻獎举畸。
在MALDI-TOF技術(shù)出現(xiàn)的早期，它主要是被應用在蛋白質(zhì)的鑒定中凳枝。質(zhì)譜蛋白鑒定的一種方法是通過將提取的蛋白質(zhì)組經(jīng)過內(nèi)切酶的作用分割成多肽抄沮，然后比對MALDI-TOF MS質(zhì)譜圖中的多肽峰與從蛋白數(shù)據(jù)庫所生成的多肽質(zhì)量匹配程度，達到蛋白鑒定的目的岖瑰。這種方法通常被譽為肽質(zhì)量指紋譜分析（Peptide Mass Fingerprinting叛买，PMF）。另外一種鑒定蛋白的方法是通過MALDI TOF-TOF將蛋白內(nèi)切后的產(chǎn)生的多肽在串聯(lián)質(zhì)譜內(nèi)轟撞成離子碎片锭环，然后通過蛋白多肽串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫搜索匹配多肽信息來確定蛋白聪全。
相比蛋白和多肽泊藕，核酸的MALDI-TOF分析比較遲后辅辩，直到Becker研究小組1993報道了3-羥基吡啶甲酸（3-HPA）可作為良好的基質(zhì)才有所突破。其中一個爆發(fā)點是應用于基因位點的單核苷酸多態(tài)性鑒定娃圆。1997年Applied Biosystems的Haff 和Smirnov首先建立了利用單堿基延伸（Single-base Primer Extension）化學與MALDI-TOF相結(jié)合的單核苷酸多態(tài)性（SNP）鑒定的質(zhì)譜方法玫锋。這一SNP檢測的主要優(yōu)勢在于可以在一個樣品反應體系中同時檢測多達幾十個SNP位點（如圖所示乳腺癌1號基因的檢測）。
乳腺癌1號基因的SNP檢測質(zhì)譜圖
2000年Applied Biosystems就已完成了基于這一方法的商業(yè)化產(chǎn)品開發(fā)工作讼呢。但由于商務上的考量撩鹿，并沒有將這一產(chǎn)品推向市場。而真正出現(xiàn)在市場上基于單堿基延伸質(zhì)譜分析的商業(yè)化產(chǎn)品是幾年后由Sequenom（現(xiàn)為Agena）公司推出的 MassARRAY產(chǎn)品悦屏。隨著多位點SNP基因分型在臨床及精準醫(yī)療應用中推廣节沦，以單堿基延伸化學與MALDI-TOF檢測相結(jié)合的檢測手段越來越被重視键思。
質(zhì)譜成像技術(shù)
在MALDI-TOF技術(shù)出現(xiàn)后，美國Vanderbilt University的Richard Caprioli意識到這一分子檢測技術(shù)具有二維掃描的特性甫贯，自90年代中期開始了利用激光掃描結(jié)合質(zhì)譜分析的分子成像技術(shù)吼鳞，探索開發(fā)一種新的方法來確定生物大分子在組織切片中的分布，特別是對傳統(tǒng)的免疫化學無法進行分析的樣本叫搁。他們使用的方法是用基質(zhì)液滴噴灑冷凍組織切片赔桌，并用配備有精細激光焦點的MALDI-TOF儀器對組織樣品進行掃描。這項技術(shù)渴逻，不光可以獲取樣品中的分子信息疾党，同時可以在無化學標記的狀態(tài)下獲得生物分子在復雜表面的空間分布。這一結(jié)合為生物組織學研究人員提供了可以用于組織表面的直接生物分子表征的化學“顯微鏡”惨奕。
小鼠腎臟質(zhì)譜影像
Richard Caprioli也因在成像質(zhì)譜（Imaging Mass Spectrometry）上的開拓性工作雪位，于2014年獲得美國質(zhì)譜學會頒發(fā)的杰出貢獻獎。
MALDI自30年前出現(xiàn)至今已經(jīng)成為分析各種非揮發(fā)性分子墓贿，包括蛋白質(zhì)茧泪，肽，寡核苷酸聋袋，脂質(zhì)队伟，聚糖和其他具有生物分子的成熟技術(shù)。但在常規(guī)臨床檢測應用領(lǐng)域中的突破也只是出現(xiàn)在近年的臨床病原體鑒定上幽勒。2001年美國University of Maryland的Ryzhov和Fenselau通過質(zhì)譜分析微生物細胞內(nèi)豐富的核糖體蛋白質(zhì)分子指紋嗜侮，提出了利用MALDI-TOF鑒定病原微生物的可能性。這種質(zhì)譜分子指紋技術(shù)后被驗證比基于微生物實驗室通常使用的各種表型和生物化學測試方法更精確啥容，速度更快锈颗。而且也為微需氧菌、厭氧菌咪惠、真菌击吱、結(jié)核分枝桿菌及病毒等難鑒定、難培養(yǎng)病原體的鑒定彌補了生化鑒定方法的不足遥昧，被臨床實驗室逐漸所采納覆醇。國外兩家公司布魯克、生物梅里埃推出的以線性MALDI-TOF儀器為基礎(chǔ)的臨床病原微生物鑒定系統(tǒng)已相繼被美國食品和藥物管理局（FDA）及國內(nèi)藥監(jiān)部門批準用于病原體鑒定的臨床應用炭臭。
MALDI的局限與改進
基于Vestal在90年代中期建立的MALDI-TOF儀器設(shè)計理論上開發(fā)的商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)后至今永脓，該技術(shù)從根本上基本沒有改變。但要進一步將此分析方法推向更寬廣的臨床檢測領(lǐng)域鞋仍，我們還面對著不少挑戰(zhàn)常摧，還需克服限制此質(zhì)譜儀器被廣泛接受的許多因素，例如儀器的制造成本和操作復雜性高，較差的可靠性落午，以及速度谎懦，全譜靈敏度分辨率和質(zhì)譜光譜重現(xiàn)性不佳等。特別是這些因素造成人們普遍認為MALDI-TOF不是定量的分析手段溃斋，在臨床分析應用中的進一步推廣也因此受到影響党瓮。
要從應用角度解決質(zhì)譜定量分析需要從幾個方面著手：樣品前處理，點樣方式和儀器本身的定量分析誤差盐类。雖然在本世紀初Applied Biosystems相繼開發(fā)了化學試劑iCAT（Isotope-coded affinity tag）和iTRAQ（Isobaric tags for relative and absolute quantitation）同位素代碼標記定量技術(shù)寞奸，在一定程度上緩解了定量分析的瓶頸，但儀器本身的局限一直沒有得到解決在跳。我們必需從根本上尋找答案枪萄，也就是從離子生成、離子提取傳輸和離子檢測幾個層次入手猫妙。
首先瓷翻，樣本與基質(zhì)分子形式的結(jié)晶層在MALDI靶板上的分布是不均的，因此優(yōu)質(zhì)的質(zhì)譜圖是需要通過尋找結(jié)晶層中“甜點”而獲得割坠。而通常此類儀器采用的氮氣激光器的發(fā)射頻率被限制在50Hz左右齐帚，所以通常在單位時間內(nèi)僅有一小部分（通常<1％）樣品分子被激光照射電離和分析，使每個疊加后的質(zhì)譜圖中離子強度重現(xiàn)性非常不穩(wěn)定彼哼，誤差會高達30%以上对妄。而新一代的MALDI-TOF（如融智生物的QuanTOF）采用了5000Hz以上的半導體激光器，結(jié)合快速二維移動平臺控制及高速離子探測與數(shù)據(jù)采集敢朱，可以在相同時間內(nèi)完成幾萬到幾十萬次的激光照射剪菱，電離分析靶點上的大部分樣品，減少了樣品數(shù)量變化和分布不均造成的影響拴签。
另外影響質(zhì)量分析重現(xiàn)性的因素包括在MALDI離子源內(nèi)的離子提取及加速電場的施加方式孝常。上一代MALDI-TOF設(shè)計中，這些電壓是加在靶板上的蚓哩，造成在整個靶板上電場分布不均构灸，從而使點在靶板不同位置上的離子感應到不同的電場，使得離子飛行時間的波動岸梨。而在新一代的儀器設(shè)計中（如QuanTOF）采用了靶板接地的專利技術(shù)喜颁，消除了靶板邊緣電場的波動，進一步提高了質(zhì)譜光譜的重現(xiàn)性盛嘿。這一改進使質(zhì)量檢測的均一性會更好洛巢，特別對需要在空間維度上進行掃描的質(zhì)譜成像應用有更大的意義括袒。
新一代MALDI-TOF的另一改進是在全質(zhì)量范圍的檢測性能次兆。Wiley和McClaren在50年代就對飛行時間（TOF）質(zhì)譜設(shè)計中無法對不同大小離子在初始空間及速度上同時完成聚焦有了闡述，加上通常MALDI-TOF激光照射入射角度的不對稱性锹锰，使得傳統(tǒng)MALDI-TOF儀器設(shè)計中有造成質(zhì)量偏倚性的許多因素芥炭，在不同質(zhì)量區(qū)間的分辨率漓库、靈敏度有較大的區(qū)別。QuanTOF通過激光照射光學系統(tǒng)园蝠，離子光學系統(tǒng)渺蒿，延遲離子提取，離子聚焦傳輸及混合離子檢測器的創(chuàng)新設(shè)計及全面改進彪薛，實現(xiàn)了質(zhì)譜分析在全質(zhì)量范圍內(nèi)的分辨率茂装、靈敏度的同步性能提升，提高了質(zhì)譜定量檢測分析的重現(xiàn)性善延。下圖展示了對極高分子量蛋白質(zhì)檢測的能力少态。
新一代MALDI-TOF檢測極高分子量蛋白的質(zhì)譜圖
新一代MALDI-TOF的定量分析性能提升可以從全血樣品中血紅蛋白糖化率測定上看出。下圖中所示為3個不同糖化率的血紅蛋白樣本（分別為6%易遣，9%彼妻，14%），每個樣本被重復點在靶板上24個不同樣點所獲得的72張質(zhì)譜光譜圖的疊加豆茫。糖化峰三組不同濃度離子強度的重現(xiàn)性高達98%以上侨歉。
新一代MALDI-TOF檢測3個不同糖化率的血紅蛋白樣本質(zhì)譜圖
全譜可定量MALDI-TOF將打開全新應用的大門
創(chuàng)新技術(shù)的進一步發(fā)展正在推動MALDI-TOF邁向更光明的未來，它將成為一項標準化技術(shù)被應用于疾病的病理學揩魂，個體化臨床檢測領(lǐng)域幽邓。MALDI方法可用于分析任何含有目標分析物的體液，包括血液和血液制品火脉，母乳颊艳，腦脊液忘分，淋巴液，唾液重斑，尿液，胃和消化液肯骇，眼淚窥浪，大便笛丙，精液，前列腺液胚鸯，陰道液骨稿，羊水和來源于組織的間質(zhì)液。特別是新一代MALDI-TOF定量性能的提升將可更快被用于常規(guī)臨床檢測使用，除了用于病原體鑒定的用途外坦冠，我們將會看到這一技術(shù)將會被推廣到：直接從血清，組織提取物和其他體液進行的癌癥分型激涤；組織成像判呕；蛋白質(zhì)修飾分析；小分子藥物（體內(nèi)）分布侠草；生物標志物的鑒定和驗證；質(zhì)譜免疫測定梦抢；多肽定量奥吩；診斷和治療相關(guān)生物標志物的臨床測定等。
