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赛默飞Orbitrap Exploris 480 质谱仪全面介绍

赛默飞Orbitrap Exploris 480质谱仪是Thermo Fisher Scientific推出的革命性新一代组合型超高分辨质谱系统，代表了当前质谱技术的前沿水平。作为Orbitrap系列的最新成员之一，该仪器在保持Orbitrap技术超高分辨率特性的同时，通过创新的设计显著提升了性能、可靠性和用户体验，为蛋白质组学、生物制药、转化医学等领域的研究提供了强大工具。

仪器概述与技术特点

Orbitrap Exploris 480质谱仪采用了新一代通用硬件和软件架构，以极限性能和易用性为核心设计原则。其最显著的特点是体积仅为前代Q Exactive系列的一半，主要通过优化泵体积和离子传输部分实现，这使得它能够在紧凑的实验空间内提供卓越的分析性能。仪器结合了成熟的技术、先进的功能和智能驱动分析框架，使研究科学家能够更广泛地应用质谱进行高通量的蛋白质鉴定、定量和结构表征。

该仪器的核心优势体现在几个关键方面：

• 超高分辨率：搭载高场Orbitrap质量分析器，分辨率最高可达480,000@m/z 200（低速扫描模式下），质量精度<1ppm（外标校正）或<3ppm（内标校正），确保高置信度鉴定。

• 快速扫描：扫描速度高达40Hz（分辨率设置为7,500时），显著提高了高通量实验效率。

• 宽质量范围：标准模式下覆盖m/z 50-6000，选配Biopharma选项后可扩展至m/z 8000，满足大分子药物（如抗体、ADC）的结构异质性分析需求。

• 超高灵敏度：能够检测低至amol级（飞摩尔级）的肽段，1ng HeLa细胞裂解液样品1小时LC-MS/MS分析可鉴定>1000种蛋白质。

创新设计与技术突破

Orbitrap Exploris 480在离子光学和仪器架构方面进行了多项创新设计。仪器采用了OptaMax NG离子源，兼容FAIMS Pro接口，也可选配EASY-IC以及Biopharma option。其主动离子传输组件经过较大改动，提高了抗污染能力，适配缩小了的仪器体积。

在关键组件方面，仪器进行了多项改进：

• 分段四极杆：增加了全新的rod switching功能来提高抗污染能力，增强仪器的耐久性。

• 多极离子通道(Ion Routing Multipole)：在C-trap之后采用类似于Fusion系列仪器上的设计，使离子累积和碎裂的效果更佳。

• 真空系统：采用单涡轮分子泵设计，包含6级真空区，减少了移动部件，降低了能耗和噪音。

• 离子路径优化：改进了Orbitrap、C-Trap、HCD碰撞池以及弯曲四极杆的设计，借鉴了三重四极杆系统上先进的离子源和离子传输技术。

仪器还引入了EASY-IC内标校正技术，可实时微调仪器的m/z校准，纠正因温度波动和扫描变化导致的误差，将质量精度提高到1 ppm以下至少五天。

先进工作流程与应用性能

Orbitrap Exploris 480质谱仪引入了多项创新的工作流程，显著提升了蛋白质组学研究的深度和效率。其中SureQuant IS靶向蛋白质定量工作流程是一种数据感知型定量扫描模式，利用内标动态调整扫描参数，自动、实时地最大化靶向蛋白组分析的数据质量。这种方法填补了大规模靶标分析的空白，具有卓越的定量性能，且靶标检测独立于保留时间(RT)计划，实现可靠、稳健的靶标定量。

在定量蛋白质组学方面，仪器支持多种先进策略：

• TMT(Tandem Mass Tags)技术：可实现11-plex甚至16-plex多重标记定量，支持单次实验分析多个样品，动态范围超5000:1。

• TurboTMT技术：基于新型ΦSDM光谱处理，提高基线解析TMT报告离子同位素的分辨率，加快TMT实验的质谱采集。

• Precursor Fit Filter算法：减少共流出离子干扰，在隔离窗口内以高特异性选择母离子，确保极高的MS/MS质量。

• BoxCar技术：在DDA和DIA采集中改善肽检测的动态范围。

仪器支持多种数据采集模式，包括：

• 全扫描MS

• 数据依赖性采集(DDA，包括TopN/TopSpeed模式)

• 数据非依赖性采集(DIA)

• 靶向选择离子监测(tSIM)

• 多重离子累积(MSX)

应用领域与研究成果

Orbitrap Exploris 480质谱仪凭借其卓越性能，在多个研究领域展现出强大应用价值：

1. 蛋白质组学深度覆盖：单次实验可鉴定超10,000种蛋白质，支持低丰度靶标（检测限低至amol级）的精准定性定量。在单细胞蛋白质组学方面，利用TMTpro 16-plex标记结合该仪器，已实现约10个细胞水平的蛋白质组分析，鉴定超过2,000种蛋白质。

2. 翻译后修饰解析：对磷酸化、泛素化等关键修饰位点进行高灵敏度定位，揭示蛋白质功能调控机制。例如在新冠病毒研究中，通过磷酸化蛋白质组学分析奥密克戎感染的宿主细胞，发现病毒调控JAK-STAT通路的关键磷酸化位点。

3. 生物制药表征：分析抗体、ADC药物结构稳定性及修饰异质性，为药物开发提供质控支持。有研究利用该仪器分析ADC药物中药物-抗体比(DAR)的分布及降解产物。

4. 临床转化研究：从血液、组织等样本中挖掘痕量生物标志物，推动疾病机制研究与精准医疗发展。

5. 代谢组学与环境分析：凭借高分辨率和质量精度，可用于代谢物鉴定、通路分析以及环境污染物、农药残留检测等。

智能系统与用户体验

Orbitrap Exploris 480质谱仪强调智能驱动和用户体验的提升。仪器配备了直观的Thermo Scientific方法编辑器和调谐系统，提供大量预设实验模板（如糖基化、代谢物、肽ID、肽定量、PTM、高级TMT、SureQuant方法等），用户可通过简单的拖放操作进行定制。

仪器采用通用软件架构，与Thermo Scientific其他质谱系统（如Orbitrap Tribrid MS、TSQ三重四极杆质谱仪）保持一致，简化了操作和培训。此外，仪器可集成到实验室的日常工作流程中，通过赛默飞Almanac基于网络的应用程序，用户可实时查看仪器操作和数据采集，接收运行状态通知。

赛默飞生命科学质谱副总裁Ken Miller表示："随着人们越来越重视定量蛋白质组学作为一项重要的研究技术，对一种质谱仪系统的需求越来越大，这种系统能够支持大规模的转化研究，同时不会牺牲任何系统整体性能。Orbitrap Exploris 480质谱仪解决了这一迫切需求，在一个紧凑的、耐用的平台上提供了获得专业的、高质量的定量结果的扩展通道"。

总结

赛默飞Orbitrap Exploris 480质谱仪代表了高分辨质谱技术的最新进展，将卓越的分析性能、创新的工作流程和用户友好设计融为一体。其超高分辨率、高灵敏度、快速扫描和智能定量策略，使其成为蛋白质组学、生物制药和转化研究领域的理想平台。仪器紧凑的设计和卓越的稳定性进一步降低了使用门槛，使更多研究人员能够利用高分辨质谱的强大能力解决复杂的生物学问题。随着单细胞蛋白质组学、精准医学等前沿领域的快速发展，Orbitrap Exploris 480将继续为科学家提供关键的技术支持，推动生命科学研究的进步。