本公开大体涉及质谱法的领域，包含通过色谱重建来检测低含量lcms组分。
背景技术：
被称作ms/ms的串接质谱是一种风行并且广泛使用的分析技术，借以使从样本导出的前体离子在受控条件下经受碎片化以产生产物离子。产物离子频谱含有可用于结构阐明并且用于识别具有高特异性的样本组分的信息。在典型的ms/ms实验中，选择相对少量的前体离子物种用于碎片化，例如具有最大丰度的那些离子物种或质荷比(m/z)匹配包含列表中的值的那些离子物种。
生物制药(biopharma)中的治疗产品需要污染物组分相对于所关注的生物化合物<0.01％的检测，以确保生物活性、安全性和功效。使用质谱法检测此低含量污染物的主要难题是，扫描内动态范围。虽然在存在高丰度组分的情况下检测低含量组分的困难部分归因于电离效率/竞争，但已经展示，质谱扫描内动态范围是主要限制。在发射四极杆中，发射其中显性离子表示离子群中的绝大部分的质量范围。在一些情况下，在全扫描中，低含量组分甚至不可检测，而隔离质量范围及传导低含量组分的ms/ms展示清晰组分和碎片频谱。从前述内容将了解，存在对于检测低含量组分的需要。
技术实现要素：
在第一方面，一种用于分析样本的方法可包含获得对应于样本内的高丰度化合物的滞留时间和质荷比范围的排除列表；使用色谱柱分离所述样本的组分；使用质量分析器获得第一质量数据集，同时排除在所述排除列表的滞留时间和质荷比范围内的离子；产生所述第一质量数据集的特征的包含列表；将对应于所述包含列表的特征的离子碎片化；从所述碎片化的离子获得第二质量数据集；以及基于所述第二质量数据集识别和/或量化低丰度化合物。
所述第一方面的各种实施例可进一步包含执行样本内的高丰度化合物的数据相关分析离子。
所述第一方面的各种实施例可进一步包含执行未添加到所述包含列表的特征的数据相关分析。在特定实施例中，未添加到包含列表的特征具有中等强度，且添加到包含列表的特征具有低强度。
在所述第一方面的各种实施例中，可使用离子阱实现排除在所述排除列表的滞留时间和质荷比范围内的离子。在特定实施例中，排除所述离子可涉及应用隔离波形以从所述阱排出在所述排除列表的质荷比范围内的离子，同时捕获具有不在所述排除列表上的质荷比的离子。
在所述第一方面的各种实施例中，可使用四极杆滤质器实现排除在所述排除列表的滞留时间和质荷比区域内的离子。在特定实施例中，排除所述离子可涉及扫描由排除区分隔开的多个质量子范围。在特定实施例中，排除所述离子可涉及在对应于排除区的时间周期期间关闭离子门。
在所述第一方面的各种实施例中，可通过执行选定反应监测来获得第二数据集。
在第二方面中，一种用于分析样本的组分的系统可包含色谱柱；质量分辨装置；碎片化室；质量分析器；和控制器。所述控制器可被配置以使用所述色谱柱分离所述样本的组分；使用所述质量分析器获得第一质量数据集，同时使用所述质量分辨装置排除在对应于所述样本内的高丰度化合物的滞留时间和质荷比区域内的离子；检测所述第一质量数据集的特征；使用所述碎片化室将对应于所述第一质量数据集的所述特征的离子碎片化；从所述碎片化的离子获得第二质量数据集；以及基于所述第二质量数据集识别和/或量化低丰度化合物。
在所述第二方面的各种实施例中，所述质量分辨装置可为四极杆离子阱。在特定实施例中，排除所述离子可涉及应用隔离波形以从所述阱排出在所述排除列表的质荷比范围内的离子，同时捕获具有不在所述排除列表上的质荷比的离子。
在所述第二方面的各种实施例中，所述质量分辨装置可为四极杆滤质器。在特定实施例中，排除所述离子可涉及扫描由排除区分隔开的多个质量子范围。在特定实施例中，排除所述离子可涉及在对应于排除区的时间周期期间关闭离子门。
在所述第二方面的各种实施例中，所述控制器可被进一步配置以执行所述样本内的高丰度化合物的数据相关分析。
在第三方面中，一种用于分析样本的方法可包含使用色谱柱分离样本的第一等分试样的组分；使用质量分析器从所述第一等分试样获得针对一定范围的滞留时间和质荷比的第一质量数据集；检测所述第一质量数据集内的高强度特征；产生对应于所述高强度特征的滞留时间和质荷比区域的排除列表；使用所述色谱柱分离所述样本的第二等分试样的组分；使用所述质量分析器从所述第二等分试样获得第二质量数据集，同时排除在所述排除列表的滞留时间和质荷比范围内的离子；产生所述第二质量数据集的特征的包含列表；使用所述色谱柱分离所述样本的第三等分试样的组分；将对应于所述包含列表的特征的所述第三等分试样的离子碎片化；从所述碎片化的离子获得第三质量数据集；以及基于所述第三质量数据集识别和/或量化低丰度化合物。
在所述第三方面的各种实施例中，所述方法可进一步包含使用所述第一等分试样执行所述高强度特征的数据相关分析。
在所述第三方面的各种实施例中，所述方法可进一步包含使用所述第二等分试样执行未添加到所述包含列表的特征的数据相关分析。在特定实施例中，未添加到包含列表的特征可具有中等强度，且添加到包含列表的特征具有低强度。
在所述第三方面的各种实施例中，可使用离子阱实现排除在所述排除列表的滞留时间和质荷比范围内的离子。在特定实施例中，排除所述离子可涉及应用隔离波形以自所述阱排出在所述排除列表的质荷比范围内的离子，同时捕获具有不在所述排除列表上的质荷比的离子。
在所述第三方面的各种实施例中，其中可使用四极杆滤质器实现排除在所述排除列表的滞留时间和质荷比范围内的离子。在特定实施例中，排除所述离子可涉及扫描由排除区分隔开的多个质量子范围。在特定实施例中，排除所述离子可涉及在对应于排除区的时间周期期间关闭离子门。
附图说明
为了更完整地理解本文所公开的原理及其优点，现在参考下文结合附图进行的描述，在附图中：
图1是根据各种实施例的示范性质谱系统的框图。
图2是说明根据各种实施例用于分析低丰度化合物的示范性方法的流程图。
图3是说明示范性计算机系统的框图。
图4a、4b、5a和5b是展示根据各种实施例的低丰度化合物的改进的检测的质量色谱图。
应理解，图式不一定按比例绘制，图式中的物体也不一定相对于彼此按比例绘制。图式是意图明晰并理解本文中所公开的设备、系统和方法的各种实施例的描绘。在可能的情况下，将贯穿图式使用相同的参考数字来指代相同或类似的部分。此外，应了解，图式并不意图以任何方式限制本发明教示的范围。
具体实施方式
在本文和附图中描述用于离子分离的系统和方法的实施例。
本文中所用的章节标题仅用于组织目的并且不应理解为以任何方式限制所描述的主题。
在各种实施例的此详细描述中，出于解释的目的，阐述许多具体细节以提供对所公开的实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员将理解，这些各种实施例可在有或无这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，以框图形式展示结构和装置。此外，所属领域的技术人员可以容易地了解，呈现和执行方法的具体顺序为说明性的，且预期所述顺序可以改变且仍保持在本文中所公开的各种实施例的精神和范围内。
本申请中引用的所有文献和类似材料(包含(但不限于)专利、专利申请、文章、书籍、论文和因特网网页)出于任何目的明确以全文引用的方式并入。除非另外描述，否则本文中所使用的所有技术和科学术语具有与本文中所描述的各种实施例所属领域的普通技术人员通常所理解相同的含义。
将了解，在本发明教示中论述的温度、浓度、时间、压力、流动速率、横截面面积等之前存在隐含的“约”，使得略微和非实质偏差在本发明教示的范围内。在本申请中，除非另外具体陈述，否则单数的使用包含复数。此外，“包括”、“含有”和“包含”的使用并不意图是限制性的。应理解，以上大体描述和以下详细描述仅是示例性和解释性的，且不限制本发明教示。
如本文中所使用，“一”也可指“至少一个”或“一个或多个”。此外，“或”的使用是包含性的，使得当“a”为真、“b”为真，或“a”和“b”均为真时，短语“a或b”为真。另外，除非上下文另外需要，否则单数术语应包含复数并且复数术语应包含单数。
“系统”阐述一组组分(真实或抽象)，包括一个整体，其中每个组分与整体内的至少一个其它组分相互作用或与其相关。
质谱平台
质谱平台100的各种实施例可包含如图1的框图中显示的组件。在各种实施例中，图1的元件可并入到质谱平台100中。根据各种实施例，质谱仪100可包含离子源102、质量分析器104、离子检测器106和控制器108。
在各种实施例中，离子源102从样本产生多个离子。离子源可包含(但不限于)矩阵辅助激光解吸附/电离(maldi)源、电喷雾电离(esi)源、大气压化学电离(apci)源、大气压光致电离源(appi)、电感耦合等离子体(icp)源、电子电离源、化学电离源、光致电离源、辉光放电电离源、热喷雾电离源等。
在各种实施例中，质量分析器104可基于离子的质荷比分离离子。举例来说，质量分析器104可包含四极杆滤质器分析器、四极杆离子阱分析器、飞行时间(tof)分析器、静电阱(例如，orbitrap)质量分析器、傅里叶变换离子回旋共振(ft-icr)质量分析器等等。在各种实施例中，质量分析器104还可配置成使用碰撞诱导解离(cid)、电子转移解离(etd)、电子俘获解离(ecd)、光诱导解离(pid)、表面诱导解离(sid)等等将离子碎片化，且进一步基于质荷比分离碎片化的离子。
在各种实施例中，离子检测器106可检测离子。举例来说，离子检测器106可包含电子倍增器、法拉弟杯(faradaycup)等。离开质量分析器的离子可由离子检测器检测到。在各种实施例中，离子检测器可以定量，使得可以确定离子的准确计数。
在各种实施例中，控制器108可与离子源102、质量分析器104和离子检测器106通信。举例来说，控制器108可以配置离子源或启用/停用离子源。此外，控制器108可以配置质量分析器104以选择特定质量范围来检测。另外，控制器108可例如通过调整增益来调整离子检测器106的灵敏度。此外，控制器108可基于正检测的离子的极性而调整离子检测器106的极性。举例来说，离子检测器106可配置成检测正离子或配置成检测负离子。
分析低丰度化合物
可通过在仪表数据采集系统中将特征检测与多凹口四极杆发射方案集成来解决动态范围问题。在第一遍次中，可检测特征且可创建“凹口排除”矩阵。可使用四极杆排除发射高密度的m/z区。在第二遍次中，四极杆可动态地调整扫描范围，且可每单位时间发射不在凹口区上的离子。由此，全谱扫描中以其它方式未检测到的m/z物种现可使用特征检测器检测到。第三遍次可使用来自第二遍次的新识别的特征列表作为包含列表以触发原本会归因于全谱扫描中遗漏的信号而被遗漏的低含量污染物。所得数据集合将具有用于检测生物制药和其它应用中的低含量污染物组分的改进的动态范围。
图2是说明分析样本的示范性方法200的流程图。在202处，将样本的第一部分注射例如到液体色谱质谱仪。在各种实施例中，样本可手动地或通过自动取样器注射。在204处，样本可色谱分离，且可获得质量数据。所述数据可以是全谱扫描，其展示色谱分离中多个时间点处各种质荷比处离子的存在。
在206处，可对质量数据执行特征检测。此项技术中已知适于此目的的各种特征检测算法。特征检测可识别在展示各种物种的溶离的数据内的强度峰值。然而，因为在任何给定时间点丰度最大的物种将在所述时间点处在频谱中占主导，所以低丰度离子不可由特征检测算法检测。
在208处，可产生发射矩阵以排除高强度特征。发射矩阵可界定对于其应发射离子的滞留时间和m/z空间区，这排除由高强度特征占据的滞留时间和m/z区。任选地，可对高强度特征执行数据相关分析以识别和/或量化高丰度化合物，如210处指示。
在212处，可注射样本的第二部分。在214处，样本的所述第二部分可色谱分离，且可获得质量数据，同时排除高密度m/z区。在高丰度离子的情况下，离子检测可设定成较灵敏设定，而不会使检测器被高丰度离子充溢。
在各种实施例中，高密度m/z区中的离子可通过离子阱排除。举例来说，可应用有凹口的隔离波形，其排出在排除区内的离子，同时捕获不在排除区内的离子。当在离子阱中捕获离子时，电荷密度效应可限制阱内离子的总数。高丰度离子可挤出低丰度离子，使得低丰度离子的数目过低而不能被检测到。通过排除高丰度离子，来自低丰度化合物的大量离子可填充阱，从而实现低丰度离子的更容易的检测和分析。
在各种实施例中，可使用四极杆滤质器排除高密度m/z区中的离子。举例来说，可通过在对应于排除区的时间周期期间选通离子束来排除高密度m/z区。在另一实例中，四极杆滤质器可执行多个质量子范围，例如排除区以下的范围和排除区以上的范围，使得高丰度离子不会被四极杆滤质器通过。
在216处，可检测第二数据集的特征。在排除了高丰度离子以及较灵敏离子检测的情况下，特征检测算法可检测比先前数据集中低的丰度处的离子。在218处，低丰度特征可添加到包含列表。任选地，可对中等丰度特征执行数据相关分析以识别或量化来自样本的不在排除区中且未添加到包含列表的离子，如220处指示。
在222处，可注射样本的第三部分。在224处，样本的第三部分可色谱分离，且可针对包含列表上的离子执行数据独立分析。举例来说，使用包含列表上的离子的选定反应监测(srm)，低丰度离子可碎片化且可确定低丰度离子的质荷比。在226处，可基于母离子和/或碎片离子的质荷比和强度来识别或量化低丰度化合物。
计算机实施的系统
图3是说明本发明教示的实施例可在其上实施的计算机系统300的框图，其可并入系统控制器(例如，图1中展示的控制器108)或与之通信使得相关联质谱仪的组件的操作可根据由计算机系统300作出的计算或确定来调节。在各种实施例中，计算机系统300可包含总线302或其它传送信息的通信机构，以及与总线302耦合以用于处理信息的处理器304。在各种实施例中，计算机系统300还可包含耦合到总线302的存储器306(其可为随机存取存储器(ram)或其它动态存储装置)以及待通过处理器304执行的指令。存储器306也可以用于在执行待由处理器304执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。在各种实施例中，计算机系统300可以进一步包含耦合到总线302以便存储用于处理器304的静态信息和指令的只读存储器(rom)308或其它静态存储装置。可提供存储装置310(例如磁盘或光盘)，且其耦合到总线302以便存储信息和指令。
在各种实施例中，计算机系统300可以经由总线302耦合到显示器312，例如阴极射线管(crt)或液晶显示器(lcd)，以将信息显示给计算机用户。包含文数字和其它键的输入装置314可耦合到总线302以用于将信息和命令选择传送到处理器304。另一类型的用户输入装置是用于将方向信息和命令选择传送到处理器304并且用于控制显示器312上的光标移动的光标控制件316，例如鼠标、跟踪球或光标方向键。此输入装置通常具有在两个轴线(第一轴线(即，x)和第二轴线(即，y))上的两个自由度，其允许所述装置指定平面中的位置。
计算机系统300可以执行本发明教示。与本发明教示的某些实施方案一致，结果可以由计算机系统300响应于处理器304执行含于存储器306中的一个或多个指令的一个或多个序列来提供。可将此些指令从另一计算机可读媒体(例如存储装置310)读取到存储器306中。存储器306中含有的指令序列的执行可致使处理器304执行本文所描述的过程。在各种实施例中，存储器中的指令可以对处理器内可用的逻辑门的各种组合的使用排序以执行本文描述的过程。替代地，可使用硬连线电路代替或结合软件指令来实施本发明教示。在各种实施例中，硬连线电路可包含必需的逻辑门，其以必需顺序操作以执行本文中所描述的过程。因此，本发明教示的实施方案不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
如本文所用的术语“计算机可读媒体”是指参与将指令提供到处理器304以供执行的任何媒体。此类媒体可以呈许多形式，包含(但不限于)非易失性媒体、易失性媒体和发射媒体。非易失性媒体的实例可包含(但不限于)光盘或磁盘，例如存储装置310。易失性媒体的实例可以包含(但不限于)动态存储器，例如存储器306。发射媒体的实例可以包含(但不限于)同轴电缆、铜线和光纤，包含包括总线302的电线。
非暂时性计算机可读媒体的常见形式包含(例如)软盘、软磁盘、硬盘、磁带，或任何其它磁性媒体、cd-rom、任何其它光学媒体、穿孔卡片、纸带、具有孔洞图案的任何其它物理媒体、ram、prom和eprom、flash-eprom、任何其它存储器芯片或盒带或计算机可以从其读取的任何其它有形媒体。
根据各种实施例，被配置成待由处理器执行以执行方法的指令存储在计算机可读媒体上。计算机可读媒体可以是存储数字信息的装置。举例来说，计算机可读媒体包含用于存储软件的如所属领域中已知的压缩光盘只读存储器(cd-rom)。计算机可读媒体被适合于执行配置成被执行的指令的处理器访问。
在各种实施例中，本发明教示的方法可以在以例如c、c++等常规编程语言编写的软件程序和应用中实施。
虽然结合各种实施例来描述本发明教示，但是并不意图将本发明教示限制于这类实施例。相反地，如所属领域的技术人员将了解，本发明教示涵盖各种替代方案、修改及同等物。
另外，在描述各种实施例时，本说明书可已将方法和/或过程呈现为特定序列的步骤。然而，在所述方法或过程并不依赖于本文中所阐述的特定次序的步骤的程度上，所述方法或过程不应限于所描述的特定序列的步骤。所属领域的普通技术人员将了解，其它序列的步骤也是可能的。因此，本说明书中所阐述的特定次序的步骤不应解释为对权利要求书的限制。另外，针对方法和/或过程的权利要求书不应限于以书写的次序执行其步骤，且所属领域的技术人员可易于了解，顺序可变化且仍保持在各种实施例的精神和范围内。
本文中所描述的实施例可用包含以下各项的其它计算机系统配置实践：手持式装置、微处理器系统、基于微处理器或可编程消费型电子装置、微型计算机、大型主机计算机等。实施例也可在任务通过经网络链接的远程处理装置执行的分布式计算环境中实践。
还应理解，本文中所描述的实施例可使用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实施操作。这些操作为需要物理量的物理操纵的操作。通常(但未必)，这些量呈能够被存储、转移、组合、比较和以其它方式操纵的电或磁信号的形式。另外，所执行的操纵通常以术语提及，例如产生、识别、确定或比较。
形成本文中所描述的实施例的部分的操作中的任一个是有用的机器操作。本文中所描述的实施例也涉及执行这些操作的装置或设备。本文中所描述的系统和方法可出于所需目的专门构造，或其可以是通过存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或配置的通用计算机。确切地说，各种通用机器可与根据本文中的教示编写的计算机程序一起使用，或可能更方便的是构造更专门化设备来执行所需操作。
某些实施例还可体现为计算机可读媒体上的计算机可读代码。计算机可读媒体是可存储此后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读媒体的实例包含硬盘驱动器、网络附接存储装置(nas)、只读存储器、随机存取存储器、cd-rom、cd-r、cd-rw、磁带以及其它光学和非光学数据存储装置。计算机可读媒体也可分布在网络耦合的计算机系统上，使得计算机可读代码以分布方式存储和执行。
结果
图4a展示其中所有离子被任意发射的质量色谱图。42.0秒滞留时间处的高丰度峰值402在频谱中占主导，且未检测到所述区中的低丰度峰值。
图4b展示排除包含高丰度峰值402的区之后的质量色谱图。可检测显著较低强度(比峰值402小约3个数量级)的额外峰值。此外，42.7处峰值的碎片化产生若干较小m/z碎片离子，例如峰值406和408。
图5a展示其中所有离子被任意发射的质量色谱图。约28.15秒滞留时间处的高丰度峰值502在频谱中占主导，且未检测到所述区中的低丰度峰值。
图4b展示排除包含高丰度峰值502的区之后的质量色谱图。可检测较低强度的额外峰值。具体地说，可以27.8秒的滞留时间检测到若干碎片离子，例如峰值504和506。