使用质谱分析法分析脂质的方法与流程

本申请案主张2014年6月13日申请的美国临时申请案第62/012,257号的优先权益，所述临时申请案的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及质谱分析法，且更明确地说，涉及用于分析脂质的方法和设备，所述对脂质的分析涉及异构脂质的检测和/或脂质分子内的双键位置。

背景技术：

质谱分析法(MS)是一种用于对有机化合物进行量化和结构分析的重要手段。已开发高等技术以在检测之前通过在质谱仪或串联质谱仪(MS/MS)内将分子解离成较小碎片来分析较大和较复杂的分子。对碎片的分析可提供详细的结构信息，所述信息不可通过检验完整的分子获得。已开发各种技术用于诱发解离。一个早期的实例是碰撞诱导解离(CID)，其中使样本离子与气体原子或分子接触以诱发解离。另一实例是电子捕获解离(ECD)，其中使样本分子与具有动能约0电子伏(eV)到约3eV的电子接触(对于具有动能大于约5eV到约10eV的电子，也称为“热”ECD(HECD))。在ECD中，在样本离子捕获电子及在捕获位点处发生电荷中和时，样本离子被碎片化，从而产生发生键断裂的激发基物质(excited radical species)。ECD已经调适以通过增大电子动能到3eV以上来分析较小带电离子，称为电子诱导解离(EID)。其它已报告的解离技术包含使用试剂的电子转移解离(ETD)和使用具有动能大于3eV的电子的电子脱离解离(EDD)。也可利用质子转移反应(PTR)来降低离子的电荷态，其中质子从一种带电物质转移到另一带电物质。

解离技术经论证非常适用于有机化合物的MS分析，所述有机化合物包含例如肽、蛋白质、聚糖和翻译后修饰肽/蛋白质等生物分子物质。然而，对于某些类型的分子样本和其结构细节的MS分析仍然有大量的限制。举例来说，传统质谱分析法技术有时不足以区别一份样本中的两种或更多种异构物质。此类信息通常较重要，因为且不管异构物质的结构类似性，所述异构物质的生物活性可发生大幅度变化。此外，特定异构体的存在和/或异构体的相对丰度对于医疗诊断可能较重要。举例来说，区域异构体是含有相同核心结构和侧链的分子，但侧链可布置在多于一个的位置中。某些区域异构体可充当疾病的重要生物标记且/或基于(例如)组织中的各种区域异构体(即，大脑与肾脏)的相对丰度来提供关于深层生物分子活动的信息。然而，常规的基于MS的技术不能够产生具有充足的信息和经降低的复杂度的质谱以允许分辨许多区域异构体样本的异构物质。

说明性区域异构体样本涉及两种最常见的磷脂酰胆碱(PC)：区域异构体1-棕榈酰-2-油酰-sn-磷脂酰胆碱(POPC)和1-油酰-2-棕榈酰-sn-磷脂酰胆碱(OPPC)。

虽然MS/MS的正模式和负模式均已展示有希望基于存在于POPC和OPPC的MS/MS碎片化谱中的诊断性碎片离子来个别地量化POPC和OPPC，但仍然难以量化含有两种异构体的混合物中的特定物质，因为所述两种异构体的碎片化行为基本上相同。此外，当前没有色谱分离可用。实际上，当OPPC和POPC均存在时，其MS/MS碎片化谱经卷积使得这些脂质区域异构体通常以串联方式分析和量化(即，不列出每一特定异构体的丰度)。类似地，许多其它异构脂质(包括(但不限于)三酰甘油(TAG)和二酰基甘油(DG))在存在于混合物中时也难以个别地量化。

在另一实例中，MS和/或MS/MS技术能够产生允许确定脂质的类别、碳链长和不饱和度(即，双键)的谱。然而，仍然难以实现对样本分子内的实际碳-碳双键位置的确定。双键的数目和位置可显著影响对分子的化学反应性或医疗重要性的理解。使用MS识别分子中的双键的数目和位置的一种技术涉及臭氧诱导解离(OzID)，其涉及臭氧与样本分子反应而以特定特征方式裂解碳-碳双键。然而，在某些分析性条件下，OzID可能需要手动干预和先验了解样本分子中的碳-碳双键的存在。已使用高能CID来确定脂质分子内的双键位置。然而，实际上难以采用CID，因为所述技术并不能够有效地产生诊断性碎片离子。由此，从所得谱确定双键位置的可信度不足以使所述分析在分析上适用。

因此，仍需要经改善的对异构脂质的量化，伴以经增强的对物质之间的区别，且需要简单确信地确定有效MS或MS/MS工作流中的双键位置的能力。

技术实现要素：

根据申请人的当前教示内容的设备、系统和方法允许使用质谱分析法对分析性样本中的脂质进行分析，包含确定脂质的异构混合物内的异构物质和脂质分子内的双键位置。分析性样本中的离子化脂质分子可通过使所述离子化脂质分子与质谱仪的反应装置内的电子(即，电子束)接触而经历解离反应以形成所述脂质分子的各种碎片。所述电子可具有约4电子伏(eV)到约12eV的动能。可通过质谱仪的检测器检测碎片以产生针对分析性样本的谱。由根据申请人的当前教示内容的解离反应产生的碎片尤其有助于辨别包含异构体的混合物的分析性样本中的脂质异构体及确定所述分析性样本中的脂质分子的双键的位置。

根据一个方面，申请人的教示内容中的某些实施例涉及一种用于分析样本的方法。根据所述方法，一份(例如)含有或疑似含有多种脂质异构体的样本可经离子化以便形成一或多种脂质离子。所述方法还可包含对脂质离子进行分离。在一些实施例中，脂质离子可经传输穿过微分迁移谱仪以发生分离。

在一些方面，将样本离子化可包含使样本与阳离子化试剂反应。举例来说，阳离子化试剂可包含钠、钾银和锂中的任一者的盐。在另一实例中，将样本离子化可包括使样本与银和锂中的一者反应。

在各个方面中，脂质异构体可选自包括脂肪酸、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、甘油酯、甘油磷脂、鞘脂、糖脂(saccharolipids)、聚酮化合物、固醇脂、孕烯醇酮脂(prenol lipids)、PC、OPPC和POPC的群组。在一些方面，脂质异构体的酰基或烷基链可包含至少一个双键(即，不饱和碳)。

根据申请人的当前教示内容的各个方面，某些实施例涉及一种质谱分析法方法，包括将包括多种异构脂质的样本曝露于阳离子化试剂，以便稳定所述多种异构脂质的构形。所述方法可进一步包括将所述经稳定的异构脂质传输穿过离子迁移谱仪以便实行所述多种一或多种经稳定的异构脂质的分离。

在一些实施例中，一种使用质谱仪分析样本(例如，含有或疑似含有至少一种脂质的样本)的方法可包含：将所述样本离子化以形成多种前体离子；执行离子-电子反应以将所述多种前体离子的至少一部分碎片化为多种碎片离子，所述离子-电子反应包括利用带电物质来辐照所述多种前体离子以使脂质的两种异构形式(如果存在于样本中)碎片化成碎片离子，使得与一种异构体相关联的碎片化模式不同于与另一异构体相关联的碎片化模式；及在质谱仪的检测器处检测所述多中碎片离子的至少一部分以形成至少一个用于所述样本的质量分析的质谱。

在一些实施例中，一种使用质谱仪分析含有或疑似含有至少一种脂质的样本的方法可包含：将样本离子化以形成多种单电荷前体离子物质；执行离子-电子反应以将所述多种前体离子物质的至少一部分碎片化成多种产物离子物质，所述离子-电子反应包括利用具有约4eV到约12eV的动能的电子来辐照所述多种产物离子；及在质谱仪的检测器处检测所述多种产物离子物质的至少一部分以形成至少一个用于所述样本的质量分析的质谱。

在各个方面中，所述电子可具有约3eV、4eV、约5eV、约6eV、约7eV、约8eV、约9eV、约10eV、约11eV、约12eV、约13eV、约14eV、约15eV、约16eV、约17eV、约18eV、约19eV、约20eV和任何在这些值的任何两者之间(包含端点)的值或范围的动能。在各个方面中，所述电子可具有约4eV到约12eV的动能。在一些方面中，所述电子可具有约5eV到约8eV的动能。

在一些实施例中，所述离子-电子反应可包含电子捕获解离(ECD)、热电子捕获解离(HECD)、电子转移解离(ETD)、电子电离解离(EID)、有机物中的电子诱导离子激发(electron-induced excitation of ions in organics，EIEIO)和电子脱离解离(EDD)。在EIEIO中，虽然无电子捕获事件发生，但分析物离子(通常为单电荷)经历电激发和振动激发，从而引起有区别的碎片离子形成。在一些实施例中，所述离子-电子反应可以流通(flow-through)模式或捕获(trapping)模式实施。在一些实施例中，所述离子-电子反应可发生在傅里叶变换离子回旋共振单元、数字保罗阱(Paul trap)、线性离子阱和嵌合体阱(Chimera trap)中(如以下本文所描述)。

在各个方面中，根据申请人的当前教示内容的分析样本的方法可产生针对样本内的分子的谱。经分析的脂质的双键可根据所述多种碎片离子的间距指示在所述谱上。在各个方面中，14原子质量单位(amu)间距可指示单键，且12amu间距可指示双键。

在各个方面中，根据申请人的当前教示内容的分析样本的方法可产生允许确定异构物质的谱。举例来说，所述谱可展示异构物质的特有碎片的相对密度。所述相对密度可指示所述异构物质的相对丰度。

在各个方面中，所述多种碎片离子可包含自由基碎片和非自由基碎片。在一些方面中，对于分子上的每一解离位点，对应的自由基碎片和非自由基碎片可在根据一些实施方案所产生的谱上成对显现。

在各个方面中，可引入气体来与所述经碎片化的脂质分子的自由基碎片反应。在一些实施例中，所述气体可包含氧、氮或氦。在一些实施例中，所述气体可引入于所述离子-电子反应装置内。在一些实施例中，所述气体可在所述离子-电子反应装置的下游引入。在一些实施例中，所述气体可引入约1毫秒到约100毫秒。

在各个方面中，在谱上，与所述气体反应的碎片可显现为气体自由基碎片波峰。举例来说，在所述气体为氧的实施例中，与氧反应的碎片可显现为氧自由基碎片波峰。氧自由基碎片波峰可与经移位32amu(对应于结合碎片的+O₂)的未反应碎片的波峰对应。在各个方面中，其它气体类型将基于其特定特性展现对应的amu移位。氧自由基碎片波峰可指示脂质分子中的哪些碎片为自由基。在各个方面中，氧自由基碎片特征曲线可显现为在经分析的脂质分子的双键位置处分割的波峰。在各个方面中，氧自由基碎片特征曲线可用作在质量分析的谱上所指示的双键位置的冗余检查，所述质量分析中未引入氧气。

在各个方面中，一种针对离子的反应设备可包含：第一路径，其包括第一轴端和沿着第一中心轴与第一路径轴端相隔一定距离安置的第二轴端；第二路径，其包括第一轴端和沿着第二中心轴与第二路径的第一轴端相隔一定距离安置的第二轴端，所述第一和第二中心轴大体上彼此正交且具有相交点；第一组四极杆电极，其以围绕所述第一中心轴的四极杆定向布置且安置在所述第一路径的所述第一轴端与所述相交点之间，所述第一组电极用于沿着所述第一中心轴的第一部分导引离子；第二组四极杆电极，其以围绕所述第一中心轴的四极杆定向布置且安置在所述第一路径的所述第二轴端与所述相交点之间，所述第二组电极用于沿着所述第一中心轴的第二部分导引离子，所述第一组电极与所述第二组电极隔开以便形成横向于所述第一中心轴的空隙；电压源，其用于将RF电压提供到所述第一和第二组电极以产生RF场；控制器，其用于控制所述RF电压；脂质离子源，其安置于或接近于所述路径的第一或第二轴端处，所述第一路径的第一或第二轴端用于沿着第一中心轴朝向所述第一路径的所述第一或第二轴端中的另一者引入脂质离子；以及带电物质源，其安置于或接近于所述第二路径的第一或第二轴端处，所述第二路径的第一或第二轴端用于沿着所述第二中心轴引入具有动能约4电子伏到约12电子伏的电子，所述带电物质通过所述空隙朝向所述相交点行进。

申请人的教示内容中的这些和其它特征阐述于本文中。

附图说明

所属领域的技术人员将理解，以下描述的图式仅出于说明的目的。所述图式并不希望以任何方式限制申请人的教示内容的范围。

图1描绘本发明的一实施例的实施方案的示意图。

图2描绘根据本发明的一实施例的横截面图。

图3A描绘图2的沿着线I-I的横截面图。

图3B描绘图2的沿着线II-II的横截面图。

图4描绘根据本发明的一实施例的电子注射的实例的简化侧视图。

图5描绘针对根据申请人的教示内容的各种实施例的方面而解离且随后检测的脂质物质的数据。

图6描绘针对根据申请人的教示内容的各种实施例的方面而从POPC分子解离且随后检测的烷基链碎片(碎片离子)的数据。

图7描绘针对根据申请人的教示内容的各种实施例的方面在检测之前具有及没有自由基碎片与氧气反应的情况下经解离且随后检测的POPC样本的数据。

图8描绘针对根据申请人的教示内容的各种实施例的方面而解离且随后检测的POPC和OPPC混合物的数据。

图9描绘其中可根据申请人的教示内容的各种实施例执行磷脂识别的方式。

具体实施方式

应了解，为了清楚起见，以下讨论将阐明申请人的教示内容的实施例的各个方面，同时，每当方便或适宜省略某些具体细节时便省略某些具体细节。举例来说，在替代实施例中，相同或类似特征的论述可以略微简化。为简洁起见，众所周知的构想或概念也可不进行任何详细论述。所属领域的技术人员应认识到，申请人的教示内容中的一些实施例可能不需要每个实施方案中特定地描述的某些细节，所述细节在本文经阐述仅为提供对所述实施例的彻底理解。类似地，很明显，可在不脱离本发明的范畴的情况下易于根据公共常识对所描述的实施例进行更改或变化。实施例的以下详细描述不应视为以任何方式限制申请人的教示内容的范围。

本文提供用于将分析性样本的脂质离子(“前体离子”)解离成碎片(“碎片离子”)及对所述碎片进行分析的方法和系统。根据申请人的教示内容的各个方面，所述方法和系统可实现将分析性样本的脂质离子碎片化成碎片离子，所述碎片离子可表达于MS谱上，所述MS谱允许详细确定前体离子的化学结构，而这可能难以通过常规的MS技术实现。在各个方面中，根据申请人的教示内容的方法和系统可使质谱仪能够解析样品的异构脂质(例如POPC和OPPC)和/或样本内的脂质分子的双键的位置，所有均作为非限制性实例。

参考图1，描绘经配置以执行一些实施例的各个方面的离子反应单元的通用示意图。如下文所论述，所述离子反应单元可根据本教示内容并入质谱仪内。如图1中所展示，离子反应单元1可具有作为输入的一系列反应物，包含离子2和带电物质3。离子2可为带正电荷(阳离子)或负电荷(阴离子)的任何离子。可采用多种不同类型的离子2来源。合适的离子源的一些实例尤其包含(但不限于)电喷雾电离(ESI)源、解吸电喷雾电离(DESI)源或声波喷雾电离(SSI)源、大气压化学电离(APCI)源、基质辅助激光解吸/电离(MALDI)源和化学电离(CI)源。在一些实施例中，离子2可在被注入离子反应单元1中之前(例如)使用四极杆质量选择装置进行质量选择。

带电物质3可为带正电荷或带负电荷的电子或离子。当所述带电物质为电子时，电子源可为例如钨丝或镀钍钨丝等灯丝或例如Y₂O₃阴极等其它电子源。所述反应装置可填充有冷却气体，例如氦(He)或氮(N2)。所述冷却气体的典型压力可在10^-2到10^-4托之间。

在离子反应单元1内部，离子2和带电物质3相互作用。取决于所利用反应物的性质，所述相互作用可致使引起产物离子(碎片离子)5的形成的数个现象发生。依据情形指示，产物离子5可接着连同潜在的其它未反应的离子2和/或可能带电的物质3一起从离子反应单元1提取出或喷出。所提取的产物离子5可被导引到质量分析器6。质量分析器6可包含多种元件，包含用于检测离子且产生用于获得产物离子5的质谱的信息的检测器。可使用所属领域中已知的多种质量分析器。合适的质量分析器的实例为四极杆飞行时间质谱仪或其串联配置。

根据申请人的教示内容的各个方面，上文参考图1所论述得示范性系统可用于分析样本内所含有的一或多种离子化异构脂质。根据本教示内容的某些方面，样本内含有的脂质分子(M)可(例如)通过使脂质分子与阳离子化试剂(X⁺)反应而加以离子化，以便形成阳离子化脂质分子([M+X]⁺)。作为举例，所述脂质分子可经质子化以便形成质子化脂质分子([M+H]⁺)。作为替代方案，阳离子化脂质分子可通过将脂质分子与金属离子(例如钠、钾、银或锂)相关联而形成，以便分别产生例如[M+Na]⁺、[M+K]⁺、[M+Ag]⁺和[M+Li]⁺等阳离子化脂质金属离子加合物(均作为非限制性实例)。根据本教示内容的某些方面，样本内所含有的脂质分子(M)可(例如)通过去质子化技术加以离子化，以便形成阴离子化脂质分子([M+H]^-)。因此，在一些实施例中，离子2可包含阳离子。在一些实施例中，离子2可包含阴离子。在一些实施例中，离子2可包含单电荷离子。

在一些实施例中，离子2可包含阳离子，且带电物质3为电子。因此，阳离子可捕获电子且进行电子解离，其中离子2与带电物质3之间的相互作用引起产物离子(碎片离子)5的形成，所述产物离子为初始离子2的碎片。在一些实施例中，离子2可包含阴离子，且带电物质3为电子。阴离子可捕获电子且进行电子解离，其中离子2与带电物质3之间的相互作用引起产物离子(碎片离子)5的形成，所述产物离子为初始离子2的碎片。从所述离子反应单元喷出的物质流可包含离子2或产物离子5或(在一些情况下)带电物质3中的一或多种或其混合物。

在一些实施例中，离子反应单元1中的离子-电子反应可包含电子捕获解离(ECD)、热电子捕获解离(HECD)、电子转移解离(ETD)、电子电离解离(EID)、有机物中的电子诱导激发(EIEIO)和电子脱离解离(EDD)。在一些实施例中，可使用EIEIO，其中电子碰撞可诱发分子内部状态的电激发和振动激发，从而产生解离。此外，在EIEIO中，电子未由前体离子2捕获，且由此，EIEIO可应用于单电荷分子。例如ECD等常规的解离技术可能仅应用于多电荷前体离子。然而，根据申请人的教示内容，EID和EIEIO可应用于从所述样本产生的单电荷前体离子。

在一些实施例中，离子反应单元1可配置为傅里叶变换离子回旋共振单元、数字保罗阱、线性离子阱、嵌合体阱，或任何其它类型的经配置以促进带电离子物质相互作用的装置或阱。

在一些实施例中，带电物质3为电子。在各个方面中，所述电子可具有约3eV、4eV、约5eV、约6eV、约7eV、约8eV、约9eV、约10eV、约11eV、约12eV、约13eV、约14eV、约15eV、约16eV、约17eV、约18eV、约19eV、约20eV和任何在这些值的任何两者之间(包含端点)的值或范围的动能。在各个方面中，所述电子可具有约4eV到约12eV的动能。在一些方面中，所述电子可具有约5eV到约8eV的动能。

根据申请人的教示内容的各个方面，用于将前体离子解离成碎片的所述电子的动能为约4eV到约12eV。优选地，用于将前体离子解离成碎片的所述电子的动能为约5eV到约8eV。对于某些类型的脂质分子，使用具有约4eV到约12eV的动能的电子的EID或EIEIO产生有助于确定其结构细节(包含双键位置)的碎片。如果所述电子的动能低于约3eV，那么会观测到不充分的解离。如果所述电子的动能大于约12eV，那么解离的增加和所得碎片产生难以分析且不产生具有充分可信度的结果的谱。

出人意料地，且如下文更详细地描述，对使用具有约4eV到约12eV(且具体来说，约5eV到约8eV)的动能的电子的电子解离的使用可碎片化脂质分子以允许根据本文中的教示内容确定分子内的异构物质和/或双键位置。

现参考图2，描绘根据本发明的一实施例的一方面经配置以解离离子2的离子反应设备10(“嵌合体”阱)的侧视图。出于非限制性和说明性目的，离子反应设备10仅提供为能够根据本教示内容解离离子的任何离子反应设备和/或离子反应单元。

在图2中，展示为剪截面的离子反应设备10包含外圆柱形壳体29和环绕第一路径11的内圆柱形壳体30，所述第一路径具有第一中心轴12和第一轴端13以及第二轴端14。此路径向离子2提供进入离子反应设备10的路径。栅电极15、16位于第一路径11的每一端处。栅电极15允许离子2进入设备10且栅电极16控制未反应的离子2或产物离子(碎片离子5)从设备10喷出。栅电极不必直接位于轴端处，而可恰好位于外部接近于所述轴端。如将了解，归因于所述装置的对称性质，如果周围离子传输装置经恰当地配置，那么所述离子的方向可通过离子2通过栅电极16进入且通过栅电极15离开而得以逆转。设备10可包含安装到内圆柱形壳体30的第一组四极杆电极17，电极17以四极杆型布置被布置在第一中心轴12周围。虽然此处特定地实施四极杆，但也可利用任何多极杆的布置，包含六极杆、八极杆等。在所述图中，仅描绘四个四极杆电极中的两个，因为另外两个电极位于所描绘的电极的正后方。四极杆电极17中所描绘的两个电极中的电极具有相反极性。这些第一组四极杆电极17连接到射频(RF)电压源70和控制器72，所述控制器用来控制所述电压源以将RF电压提供到所述电极以产生RF场，所述RF场可将离子2朝向第一中心轴12(所述四极杆的中点)导引。所述控制器可包含合适的硬件和软件，且或者如所属领域中已知的经配置以将合适的信号施加到电压源以供对所述电极施加所要电压。

也安装到内圆柱形壳体30的第二组四极杆电极18(仅描绘两个，因为另外两个位于四极杆电极18的正后方)位于与第一组四极杆电极17稍微有一定距离之处，所述距离在第一组电极17和第二组电极18之间形成基本上为圆筒形的空隙19。第一四极杆17和第二四极杆18共享相同中心轴12，且第一组四极杆17的杆与第二组四极杆18成一直线。第一四极杆17和第二四极杆18之间的空隙19中可产生四极场。此第二组四极杆电极18还附接到RF电压源74和控制器76，所述控制器用来控制所述电压源以将RF电压提供到所述电极以产生RF场，所述RF场可用来将离子2和/或产物离子5朝向中心轴12(第二组四极杆电极18的中点)导引。所述内、外圆柱形壳体具有用于插入第二路径20的切口，所述第二路径具有第二中心轴21，所述中心轴具有第一轴端22和第二轴端23。此第二路径20提供用于将带电物质3传输到设备10中的路径。第一和第二路径大体上彼此正交，且会合于相交点24，此相交点在沿着第一中心轴12和第二中心轴21之处。

较易于描绘于图3A和3B(其为分别沿着图2的线I-I和II-II截取的横截面图)中，第一组四极杆电极17中的四个电极中的每一者可与第二组电极18中的四个电极中的一者配对，例如，其中每一电极对中的每一电极25a、25b分别具有相反极性且跨越电极对中的另一电极25b、25a的相交点直接相对。具有电极26a、26b的电极对存在类似关系。相同关系适用于第一组电极17中其余的两个与第二组电极18中的其余的两个电极配对的电极。所述电极的此定向使产生于相交点24与第二路径20的第一轴端22之间的RF场与产生于相交点24与第二路径20的第二轴端23之间的RF场呈逆相。因为所述电极的此配置，所以中心轴21上不存在RF场。第二路径20的第一轴端22含有电子灯丝27或使所述电子灯丝与其接近，所述电子灯丝将用于产生用于发射到朝向相交点24的第二路径20中的电子。第一轴端22也可含有合适的电极栅28或使所述电极栅与其接近，所述合适的电极栅用于控制电子进入设备10的入口。例如永久磁体等磁场源(未展示)可经配置以实施平行于第二路径20的磁场。此磁场在实施其中带电物质为电子的ECD、热ECD、EID、EDD、EIEIO和负ECD时适用。应用于四极杆的RF频率可在约400kHz到1.2MHz的范围内，RF频率优选地为大约800kHz。

根据本教示内容的某些方面，离子反应设备10(“嵌合体”阱)可与连接到气体源(未展示)的气体容器成流体连通关系且/或位于所述气体容器内。气体的非限制性实例包含氧、氮和氢。虽然氧气可在此用作实例，但实施例不受如此限制，因为所述气体可为能够根据一些实施方案操作的任何类型的气体。在各个方面中，可引入氧气以与离子反应设备10内所产生的产物离子的自由基碎片反应。举例来说，自由基碎片[fragment^●]⁺可与所述氧气反应以产生含氧碎片[fragment^●+O₂]⁺。在一些实施例中，氧气流可由所属领域的技术人员已知的脉冲阀控制。在一些实施例中，可对所述氧气施以脉冲约1毫秒到约100毫秒。在一替代实施例中，可在离子反应设备10的下游例如在所述质谱仪的离子阱中引入所述氧气。所述氧自由基碎片反应可通过脉冲阀和/或通过离子反应设备10内的某一电压和/或下游装置予以控制，以控制所述碎片穿过所述氧气的行进时间。举例来说，穿过离子阱的行进时间可使用线性加速度(LINAC)电压予以控制。在不需要氧自由基碎片反应的实例中，可通过施加高LINAC电压实施快速提取或行进时间。在需要促进氧自由基碎片反应的替代实例中，可通过施加低(或无)LINAC电压实施较慢提取或行进时间。

现参考图4，展示呈离子反应装置40的侧视图的另一实施例的描述，其中仅注入带电物质3(确切地说，电子)。离子反应装置40含有具有第一中心轴42的第一路径41，路径41具有第一轴端43和第二轴端44。电极栅45、46位于第一路径41的每一端处，所述电极栅允许控制来自离子反应装置40的离子的进入和喷出。设备40可包含通常为L形、围绕第一中心轴42布置的第一组四极杆电极47。在图4中，仅描绘四个四极杆电极中的两个，另外两个电极位于所描绘的电极的正后方。在四极杆电极47中所描绘的两个电极中，电极具有相反极性。也通常为L形的第二组四极杆电极48(仅描绘两个，另外两个在正后方)位于与第一组四极杆电极47相距微小距离之处，所述距离在第一组47和第二组48电极之间形成稳固的基本上为圆筒形的空隙49。在四极杆电极48中所描绘的两个电极中，电极具有相反极性。以上所描绘的第一组四极杆电极47和第二组四极杆电极48中的每一者中的电极在极性上与彼此相反。如所属领域的技术人员应理解，每一组四极杆电极中未展示的两个电极会具有与四极杆电极极性一致的极性，例如图3A和3B中所展示的配置。

第二路径50具有第二中心轴51，所述第二中心轴具有第一轴端52和第二轴端53。此第二路径提供用于将带电物质传输到设备40中的路径。所述电极的此定向使产生于(第一路径41和第二路径50的)相交点与第二路径50的第一轴端52之间的RF场与产生于(第一路径41和第二路径50的)相交点与第二路径50的第二轴端53之间的RF场呈逆相。第二路径50的第一轴端52含有电子灯丝57或使所述电子灯丝定位于与其接近，所述电子灯丝将用于产生电子60以供发射到第二路径50中。第一轴端52也可含有合适的电极栅58或使所述电极栅位于其附近且与其接近，以控制电子60进入设备40的入口。另一栅电极59呈现于或位于接近第二路径50的第二轴端53之处。

磁场产生器(未展示)按便于产生平行于所述第二路径的磁场的方式予以定位和定向。所述磁场的方向可从第一轴端52到第二轴端53或者反过来。此磁场在实施其中带电物质为电子的ECD、热ECD、EID、EDD、EIEIO和负ECD时适用。在其中所述带电物质为试剂阴离子且包含(例如)所发生的反应为ETD反应的情形的一些实施例中，不需要所述磁场源和磁场。网格61可经定位以充当栅极来控制靠近或接近于电子灯丝57的电子60流。所述RF场使得在进入设备40时集中的电子60在接近第一路径41与第二路径50的相交点时变得分散。随着电子60通过所述相交点，所述RF场的极性的逆转使得电子60再次变得集中。这产生垂直于所述第一路径的更均一的电子分布，且增大设备40中的离子-电子相互作用的几率，这也可产生更好的敏感度。所述电子束产生局部化的引力势。

根据本教示内容，根据一些实施方案配置的反应设备可在各种操作模式中操作。在连续操作模式中，在一个端部将离子流连续地引入所述反应设备中，且将电子以与所述离子流正交的流的形式引入所述反应设备中。位于离子路径和电子路径两者的入口和出口处的栅极连续地开放。在离子与电子相互作用之后，所述离子中的一些即刻进行EID或EIEIO且碎片化。接着连续地从所述反应设备提取包含碎片化部分的产物离子以及未碎片化的前体离子以供随后使用离子检测器进行处理和分析。

在半连续模式中，所述设备经配置使得所述离子路径的入口栅极连续地开放，而所述路径的出口栅极在开放和闭合位置之间切换。所述电子路径的入口栅极可连续地开启。当所述离子路径的出口栅极处于闭合位置时，离子不能够通过所述出口栅极离开所述设备，且所述设备内发生离子积聚。以与传入的离子流正交的方式连续地进入所述设备的电子在所述离子积聚时与其相互作用，所述离子中的一些发生EID或EIEIO，从而碎片化。一旦经历足量时间，所述离子路径的出口栅极则开启以允许移除所述产物离子和积聚的未反应离子。这些离开的离子可接着使用离子检测器在随后阶段中予以进一步处理和/或操控和/或进行分析。

在捕获(“批量”)模式中，以一定方式利用所述设备，在所述方式中，所述入口和出口栅极按允许离子以非连续模式进入所述设备的方式进行操作。所述离子路径的入口栅极开放，且所述离子路径的出口栅极闭合，且离子经传输通过入口栅极进入所述设备。在此时间段期间，所述电子路径的入口栅极闭合。一旦所述设备内积聚足量的离子，则所述离子路径的入口栅极闭合，且所述电子路径的入口栅极开启以允许电子进入所述设备中，所述电子在设备中可与积聚的离子相互作用且引起解离反应(例如ECD、EID、EIEIO等)以碎片化所述离子。一旦所述反应经历足够的时间段，则所述电子入口栅极可闭合或所述电子束可关闭，且所述离子路径的出口栅极开启以允许提取可接着使用离子检测器进行进一步处理和/或操控和/或分析的碎片化产物离子或未反应的前体离子。其中所述离子出口栅极闭合且其中所述离子与所述电子相互作用的持续时间可依据初始前体离子的电荷态而预先确定，或可基于经验手动设置。

所述设备可整合成如所属领域的技术人员已知的质谱仪或串联质谱仪。本教示内容可并入其中的质谱仪的非限制性实例为四极杆飞行时间质谱仪。所述设备可用于分析使用本文描述的技术解离的不同类型的样本，包含含有或疑似含有脂质分子的样本。

实例

参考以下图5到8中所呈现的实例和数据可更充分地理解申请人的教示内容，所述实例和数据通过分析根据本文中的教示内容的各个方面所解离的经解离碎片(即，碎片离子)来显示对存在于样本中的异构脂质和/或所分析的分子中的双键位置的分析。从本说明书和本文所公开的本发明教示内容的实践来考虑，申请人的教示内容的其他实施例对于所属领域的技术人员来说将是显而易见的。这些实例仅打算视为示范性的。

含有或疑似含有脂质的样本(“样本”)经离子化以产生单电荷前体离子。所述前体离子如下文较详细论述经质量选择且解离成碎片(碎片离子)。

实例1：确定双键位置

参考图5，样本包含具有m/z约522amu的第一物质505和具有m/z约496amu的第二物质510的前体离子。可发现第一物质505和第二物质510为POPC样本污染物。所述前体离子经历EIEIO，其致使碎片或碎片离子的形成。使用每一物质相应的谱515、520，从与299amu的m/z对应的波峰处开始对第一物质505和第二物质510中的每一者的烷基链进行重构。谱515、520中的箭头表示非自由基物质，且箭头+H(或+1)处的相邻波峰指示自由基物质。所述自由基物质通过EIEIO产生，且所述非自由基物质通过H^●损失反应形成。每一波峰由三个个体波峰组成：非自由基波峰、自由基波峰和(碳)C13波峰。

如谱520中所展示，观测到关于第二物质510的14amu间距，指示所述烷基链并不具有任何双键，这与第二物质510的已知结构相当。如谱515中所展示，观测到一个12amu的间距，指示双键的位置。所述双键的此位置与第一物质505的已知结构相对应。

实例2：确定双烷基链分子中的双键位置(POPC)

图6描绘含有使用EIEIO解离的POPC的样本的谱。POPC含有两个烷基链，其中的一者具有双键。一个电子可解离烷基链中的一者。图6中所描绘的所得EIEIO谱指示两列碎片的存在。如果所述烷基链中不存在双键，那么对于自由基碎片和非自由基碎片两者，所述谱特征曲线将包含14amu间距。局部谱特征曲线将包含针对所述自由基碎片和非自由基碎片的双波峰。如果所述烷基链中存在双键，那么对于自由基碎片和非自由基碎片两者，此位置处的间距将为12amu。如图6中所描绘，在双键位置处观测到12amu间距。

实例3：氧气与自由基碎片的反应

现参考图7，其中描绘含有使用EIEIO解离以产生自由基碎片的POPC的样本的谱。在第一谱705中，所述自由基碎片未与氧反应，且在第二谱710中，所述自由基碎片与氧气反应以产生氧自由基碎片。氧可与使用本文描述的技术(包含EIEIO)解离的POPC烷基链的自由基碎片反应。谱705、710包含具有自由基波峰和非自由基波峰(如上文例子1和2中)的局部波峰特征曲线。如谱705中所展示，所述氧自由基碎片产生额外波峰，指示所述碎片为自由基。所述氧自由基碎片显现为相对于尚未与氧反应的自由基碎片波峰的+32amu加合物。对于谱710中的POPC样本，来自单键链的氧自由基碎片展示14amu间距，而来自双键链的双键的双键位置在双键位置处展示12amu间距。因此，所述氧自由基碎片特征曲线在双键位置处展示波峰分割。

实例4：POPC和OPPC识别

根据一些实施例制备和分析含有POPC和OPPC的混合物的样本。所述样本经离子化而产生使用EIEIO进行解离的POPC和OPPC前体离子。如图8中所展示，EIEIO裂解沿着烷基链的碳碳键的大部分，包含POPC特有碎片(m/z：491.337)和OPPC特有碎片(m/z：465.321)。这些特有波峰的相对密度比指示POPC和OPPC的相对丰度。举例来说，对于OPPC样本，主要与POPC特有碎片相比较，观测OPPC特有碎片。在另一实例中，对于POPC样本，主要与OPPC特有碎片相比较，观测POPC特有碎片。与例如CID等常规的解离技术相比，在图8中所描绘的谱的相同范围中，仅观测四种碎片。

出人意料地，这些数据显示：根据本文中的教示内容对使用具有动能约4eV到约12eV的电子的电子解离的使用可将脂质分子碎片化以允许确定分子内的异构物质和/或双键位置。

实例5：磷脂识别

更普遍地，一般化的磷脂也可使用本申请案中所描述的教示内容(尤其利用EIEIO方法)识别。图9中所提供的表展示针对包含OPPC和POPC的许多类型的磷脂的诊断性波峰的m/z值。磷脂的头部基团可通过具有较低m/z值的波峰识别，其通常显现为强波峰。举例来说，具有m/z值184.073的波峰的存在指示所述磷脂为磷脂酰胆碱(PC)。在另一实例中，具有m/z值142.026的波峰的存在指示所述磷脂为磷脂酰乙醇胺(PE)。具有m/z值207.998的波峰的存在指示所述磷脂为磷脂酰丝氨酸(PS)，且此物质通过钠离子带电。具有m/z值238.019的波峰的存在指示所述磷脂为磷脂酰环己六醇(PI)，且此物质通过钠离子带电。这些m/z值理论上由sn3位置(由图9中所描绘的分子中所展示的经标注的“头部基团”损失指示)的氧和碳之间的解离而给定。使用此规则，计算用于其它磷脂和带电物质(即，质子、钠、钾和其它金属离子)的诊断性m/z。一旦识别到所述磷脂头部基团，将在所述谱中发现具有所述识别的头部基团的sn2诊断性质量中的一者。在PC的头部基团发现m/z 491.337的情况下，sn-2位置处的酰基链识别为18:1，即，所述酰基链具有18个碳原子作为所述链，且其含有一个双键。为了识别sn-1位置，处的酰基链，计算“(前体m./z)-(sn-2诊断性m/z)”，且此值将在表1中找到。所找到的值指示酰基链处于sn-1位置。

本文所用的章节标题仅用于组织目的且不应视为限制。虽然结合各种实施例来描述申请人的教示内容，但并不打算将申请人的教示内容限制为这些实施例。相反，申请人的教示内容涵盖所属领域的技术人员应了解的各种替代方案、修改方案以及等效物。