谈SWATH®采集技术(一)

来源: 武汉金开瑞生物工程有限公司   2019-9-12   访问量:1078评论(0)

SWATH(Sequential Window Acquisition of all TheoreticalMass Spectra)是瑞士苏黎世联邦理工学院的Ruedi博士及其团队与SCIEX在2012年联合推出的一项全新的高分辨质谱采集技术。人们常说:SWATH技术是一种真正全景式的、高通量的、数据可追溯的质谱技术。
从技术角度,怎么来理解这句话呢?首先要先了解它的工作模式,我们都知道质谱是按照方法中设定的工作任务来完成扫描的,在SWATH的常规设定中,一个扫描循环内,第一步是命令质谱采集一张一级全扫描谱图;第二步是将扫描范围内的母离子按一定质量范围分区,如:扫描范围50-1000Da,电脑设定Q1分区窗口为50Da,则分为50-100Da,99-150 Da, 149-200 Da….依次分下去;Q1依次将这些特定质量范围,送达到Q2打碎,就获得相应质量区间内母离子的所有碎片信息。当然,Q1窗口可以设定其他值或者设定可变窗口(图1)。

图1. SWATH®数据进行MS/MS扫描时,Q1分窗口依次传输母离子进入Q2打碎,获得相应窗口母离子的所有碎片的MS/MS谱图。

采集到的信息,通过软件处理后,可以获得每一个色谱峰的一级定量、定性信息,二级定性信息,以及类MRM的二级定量信息,也就是说:它包含了每个色谱峰的所有定量、定性信息。所以说SWATH是一种真正全景式的、高通量的、数据可追溯的质谱技术。
了解了SWATH的采集流程后,那您肯定想知道SWATH和其他采集模式比较,有什么不同?目前,在高分辨的非靶采集中,主要有IDA(InformationDependent Acquisition,数据依耐性)采集模式,MSALL采集模式和SWATH®采集模式,图2。

IDA采集模式的工作流程是:质谱先采集MS全扫描图谱,然后根据触发条件判断哪些m/z去打MS/MS谱图,质谱续而采集这些m/z的MS/MS。因为IDA扫描需要根据一级MS的信息来触发MS/MS采集,所以被称为信息依耐性扫描模式;这种采集模式,能提供一级MS定量信息和MS/MS定性信息,但却不能提供类MRM的定量信息,即二级定量信息。这是因为触发的MS/MS采集,无法提供足够和稳定的扫描点数,而这是稳定定量的关键。

和IDA相反,MSALL扫描模式是一种非数据依耐性扫描模式,其工作流程是:质谱先采集MS全扫描图谱,后而将所有母离子传输到Q2打碎,得到一张MS/MS谱图。

这样,MSALL数据中包含所有母离子及其碎片信息,但最大的问题有如下两点:
1. 在定性方面,因为所有母离子的子离子碎片在一张MS/MS谱图中,谱图太复杂,会造成后期数据去卷积非常困难,也就是判断碎片来自于那个母离子,非常困难。

2.在定量方面,我们知道四级杆质量分析器在传输越窄的质量范围时,其传输效率越高。这就是为什么三重四级杆使用MRM作为灵敏度最高的定量模式,就是因为MRM模式中,Q1和Q3都仅仅选择1Da的质量范围传输,可以获得最高的传输效率,保证灵敏度。但在MSALL模式下,Q1选择整个质量范围(50-1000Da)传输到Q2时,其传输效率就会很低,无法保证最大量的母离子到达Q2,其类MRM的定量灵敏度就无法保证。


图2. IDA,MSALL和SWATH®三种采集模式在MS/MS谱图采集方式的不同;

SWATH 也是一种非数据依耐性扫描模式,和MSALL模式相比,它在MS/MS扫描时,Q1是分段将母离子送到Q2,传输离子窗口小,自然能更大化保证离子传输效率,从而保证类MRM定量灵敏度。另一方面,因为SWATH的MS/MS谱图仅仅是小质量范围内的母离子所打出来的,也减轻了后期去卷积工的压力,保证了去卷积后,MS/MS谱图的质量。

相对于其他采集模式,SWATH具有如下优势:
1.全景采集数据,包括样本中所有m/z一级定性、定量和二级定性、定量信息;

2. 优异的定量性能,和IDA采集模式相比,SWATH 能提供二级定量信息,和MSALL模式相比,其在类MRM定量中提供更高的灵敏度;

3. 全面且良好的二级定性谱图,和IDA采集模式相比,SWATH 也能采集更全面化合物的MS/MS信息;和MSALL模式相比,其能提供更好的MS/MS谱图质量。
从2012年, SWATH技术诞生至今,SWATH发表的>20分SCI收载的文献已经超过100多篇。



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