質譜的歷史可以追溯到1918年，當時JJ湯普森發現了氯等常見元素的新同位素。各國政府立即意識到質譜的潛力，并將其應用于戰爭中發展早期核武器的努力。慢慢地，質譜儀被轉移到化學、石油工業和生物技術公司。隨著微電子技術的引入和材料科學的進步，質譜的革命性使用開始了，儀器變得用戶友好和易于使用。最后，用于分析物識別和確認的獨立MS儀器被轉換成現代質譜儀，其計算機接口與分析前端耦合。這些新形式是解決復雜科學問題的完整分析系統。

　　質譜通過電離和測量帶電分析物分子的質量來工作。串聯質譜的引入導致了向新科學領域的快速擴展。本文主要討論質譜技術可以實現的一些廣泛應用。
         

　　1.代謝組學快照


　　代謝組學是對生物系統中所有小分子代謝物的分析。鑒于系統的復雜性以及內部和外部干擾，這對于分析來說可能非常具有挑戰性。然而，基于質譜的液相色譜-質譜代謝組學的應用顯著改變了其在藥物發現和開發中的應用。

　　這里值得一提的一個例子是使用高含量的液相色譜-質譜/質譜分析來研究細菌中的肽聚糖途徑反應并了解抗生素耐藥性[1，2]。通過這些研究，新的藥物靶點可以以最小的耐藥性被確定。此外，代謝組學研究可以提供個性化的患者護理來治療細菌感染，而沒有抗生素耐藥性的風險。


　　2.生物標志發現


　　提高液相色譜-質譜聯用儀的檢測和定量限，使其專門用于生物標志物研究。通過使用MS來比較和分析健康人和患者的生物樣本，我們可以很容易地確定兩個樣本之間代謝物或蛋白質或脂質的顯著差異。有時，ng-fmol范圍內的生物標志物可以通過質譜定量，這是傳統方法無法實現的。

　　一個很好的例子是癌癥患者的檔案分析。已經發表了許多論文，使用這種技術來尋找疾病的唯一標識符[3，4]。最近的一項研究[5]表明，循環腫瘤DNA作為診斷標記物的定量使用質譜來1)識別和區分肝病2)確定治療反應。


　　3.生物制劑的預篩選

　　從傳統的基于配體的分析到基于質譜的分析的轉變增加了生物技術工業的實用價值。蛋白質藥物和單克隆抗體的數量在過去幾年中有所增加。然而，沒有快速的定量方法來區分蛋白質同種型或確定蛋白質是活性的還是折疊的。克服基于配體的分析的這些缺點已經成為焦點，并且目前正在探索生物制劑的定量。鑒于質譜/質譜分析的特異性，該方法目前正被用于補充傳統方法。目前，質譜方法正被用于研究不同疾病中蛋白質的不同翻譯后修飾。這有助于患者分層和具有成本效益的快速臨床樣本分析。


　　4.基因組學和表觀遺傳學的應用

　　癌癥是一種眾所周知的疾病，其特征是功能基因突變。最近的研究表明表觀遺傳學在導致癌癥和其他相關疾病方面的重要性[6]。質譜可以很容易地量化這些表觀遺傳變化。色譜分離在以前和現在都是一個挑戰。隨著高效液相色譜和質譜技術的最新發展，這種方法已經成為可能。

　　例如，在急性髓系白血病中，基因突變和表觀遺傳TET效應在控制疾病狀態中起著重要作用[7]。在這項研究中，液相色譜-質譜技術可用于探索潛在的生物學，研究治療反應和確定新的藥物靶點。


　　5.法醫實驗室

　　你知道嗎，我們在機場找到的探測器傳感器只是一臺緊湊型質譜儀？它們被用作國土安全檢查，以識別非法藥物、爆炸性化合物、外來物質或確認藥物濫用。使用MS可以很容易地衡量類固醇的過度使用，尤其是運動員和名人的過度使用。在法醫研究中，MS真的可以派上用場，識別嫌疑人留下的幾乎檢測不到的痕跡。在毒理學研究中，質譜用于通過分析血樣來檢測潛在的毒素。這將有助于確定受害者血液中毒藥的劑量，并確定受害者死亡的時間和時間[8]。

　　最近的一項科學發展是通過一個簡單的吸入器質譜系統來分析人體肺部的尼古丁水平(吸煙)或化學污染物。


　　6.新生兒篩查

　　隨著近25年來科學的進步，我們可以利用MS/MS對新生兒進行心血管疾病或糖尿病的篩查[9]。與傳統的新生兒篩查方法相比，這種方法產生的假陽性更少，并且包括檢測不同的生物樣本。比如溶酶體貯積病在兒童時期是無癥狀的，但隨著癥狀的發展到后期。MS有能力使用生物標志物或基于代謝組學的研究來識別分娩過程中的這些類型的風險。


　　7.地質學和空間科學

　　質譜的另一個令人興奮的應用是天文學和環境科學。質譜可以通過分析巖石中的石油前兆、記錄氣候變化或對油藏進行地理定位來確定太陽風中的元素和同位素。因此，MS儀器被NASA廣泛用于探索宇宙。例如，分析土星大氣的空氣成分和質量，以估計地球上化學物質和毒素的百分比。8.食物的味道

　　質譜在食品工業中用于檢測農藥、過敏原等。并在食品上市前檢查食品質量。該應用主導了質譜在供應鏈和產品安全部門的使用。

　　比如，蜂蜜這種日常食材，不斷與磺胺類混合，久而久之會導致消費者對抗生素產生耐藥性。利用質譜技術可以快速測定蜂蜜中磺胺的含量。

　　對質譜及其應用有很多誤解。——通常，人們把它想象成一個巨大的儀器，用這項技術分析樣品是非常復雜和具有挑戰性的。事實上，質譜儀器非常緊湊、準確、易用、靈活和快速。數據分析由用戶友好的自動化軟件執行，甚至可以用于發現。


　　質譜作為法醫檢測器、新生兒篩查工具、呼吸分析儀和抗生素耐藥性分析技術的使用是一些應用，并且隨著最近技術的新發展有了更多的應用。我們可能并不總是意識到這一點，但是質譜在我們的日常生活中經常被使用。