中文名：基质辅助激光解吸

外文名：Matrix-assistedlaserdesorption/ionization，MALDI

专业：质谱软离子化技术

基质辅助激光解吸（Matrix-assistedlaserdesorption/ionization，MALDI)是一种用于质谱的软的离子化的技术，可以得到用常规离子化方法容易解离而得到分子碎片的一些大分子的质谱信息，比如生物分子类的DNA，生物高分子、蛋白质、多肽和糖 ，以及其他大分子量的有机分子，如高分子、树状分子和其他大分子，在这方面类似于同样是软离子化方法的电喷雾离子法，不过MALDI更容易得单电荷的离子峰。

近年来，激光解吸离子化质谱（LDI-MS) 已成为分析非挥发性有机物的重要方法之一， LDI作为傅里叶变换 离子回旋共振质谱(Fourier-transform ion cyclotron resonance，FT-ICR）和飞行时间质谱 (time of flight，TOF ) 的 离子化方法, 已成功地用于对无机物、合成 聚合物以及低分子量生物分子的分析,得到了令人满意的结果。然而用激光解吸测定的有机物其分子质量均低于2.98ku。 有实验表明，分子离子的软解吸仅来源于能较好吸收 激光的分子， 对于在激光波长处没有吸收的样品，不能被共振激发，离子的产生就需要较高的辐射度，这样就不 可避免地破坏了有机分子，限制了LDI 对分子量高于2.98ku的热不稳定性大分子的测定 。

1988 年，德国科学家 KARAS 和 H ILLENKAMP等首次提出基质辅助激光解吸离子化 (Matrix-assisted laser desorp tion /ionization, MALD I)技术。MALD I可用于测定分子量为 10² ～10⁶DA的生物分子，目前已被广泛地用于测量多肽、蛋白质、核酸等生物大分子的分子量以及高分子聚合物的分子量分布。MALD I质谱技术具有灵敏度高、适用范围广、操作简单等特点，使传统的主要用于小分子物质研究的质谱技术拓展到分析高极性、难挥发和热不稳定样品的范围。

MALDI原理和图例

MALDI的解吸离子化过程与基质的种类、 激发光波长和激光照射强度有关。

采用固体基质分散待测样品是 MALDI技术的主要特色。基质是和待测样品共存、吸收入射激光以防止其直接照射致使待测样品被破坏的物质。将待测样品以高稀释比例 (基质 ∶样品 =10000∶1)分散在基质中， 基质有效地吸收一定波长的脉冲激光的能量后，均匀地传递给待测样品 ，使之瞬间气化并离子化 。此外，大量的基质使待测样品有效分散，从而减少待测样品分子间的相互作用。

基质的选择是 MALDI分析中最重要的步骤之一 ，理想的基质一般具有以下性质：在采用的激光波长处有较强的电子吸收；有较好的真空稳定性，较低的蒸气压，以及在固态时和分析物有较好的混溶性。

在 MALDI技术中 ，基质对样品的分析有特殊的作用：

①稀释样品 ，使簇合的大分子解离；

②保护样品，基质吸收激光能量后转移给样品，避免激光直接照射样品而引起样品分子分解 ；

③提供质子，通过质子转移等使样品分子离子化；

④提供卷流，抛出样品分子。基质的选择主要取决于所采用的激光波长，其次是被分析对象的性质。常用的基质有烟酸、2, 5 - 二羟基苯甲酸和介子酸 。多数 MALDI都是采用固体 (结晶性 )的有机基质，,但这些基质在低质量区会产生相应的背景峰，从而干扰小分子化合物的定性。

另外，在基质溶液中加入基质添加剂可以改善分析结果，对解吸的灵敏度、重现性、分辨率和信号抑制有很大改进。目前常用的基质添加剂有 :胺类 (无机铵盐如氯化铵、柠檬酸氢二铵、醋酸铵；有机胺如盐酸精胺、精胺等 )、表面活性剂、糖类以及一些金属离子。

与电子轰击电离、化学电离等其它质谱电离技术相比 ,MALDI技术具有以下特点：

①可电离一些较难电离的样品 (特别是生物大分子 ) ，得到完整的电离产物，且无明显碎片 ；

②单电荷分子离子峰占多数 ，质谱图较简单，适合多组分样品的分析；

③适用范围广，能耐受一定程度的盐和缓冲液；

④对样品处理的要求不严格，甚至可以直接分析未处理过的生物样品，从而简化繁琐的制样过程；

⑤灵敏度高。

MALDI技术已被广泛应用于蛋白质、多肽、低聚核苷酸、低聚糖、合成聚合物 、烟叶等分析。

多肽与蛋白质

MALDI技术广泛应用于多肽和蛋白质分子量的测定及纯度评价 ，如牛碳酸酐酶、蜂毒素、牛胰岛素、牛胰岛素 B 链、短杆菌肽S 、肌红蛋白、细胞色素 C、胰蛋白酶原等的测定，且测定过程十分简便。在国外的一些实验室里 MALDI已成为蛋白质分子量测定的常规方法。对于复杂的生物混合物，尤其是含一定浓度的盐和缓冲液的样品，采用快原子轰击 (FastA tom Bombardment, FAB)和电喷雾离子化 ( Elec-trosp ray Ionization, ESI)分析会产生肽离子信号的抑制现象，而采用 MALDI-MS分析蛋白水解产物则不存在这些问题。MALDI与酶解或化学降解相结合是研究蛋白质结构、确认基因工程药物与天然组分结构一致性的好方法 。

核苷酸

核苷酸极性大且具有热不稳定性，直接激光解吸易发生碎裂。而 MALDI在核苷酸，尤其是低聚核苷酸分析中显示了巨大的潜力。

糖类化合物

Papac等提出以 2, 5 - 二羟基苯甲酸 (DHB)为基质，用反射式MALDI在正离子模式下测定中性糖组分；用 2, 4,6 - 三羟基苯乙酮 ( THAP)为基质，用线性 MALD I在负离子模式下测定酸性糖组分。此外 ，MALD I在糖脂和磷脂的分析中也得到了应用。

高分子化合物

高分子化合物摩尔质量及其分布的测定在高分子材料研究与发展中具有极其重要的作用。MALDI-MS测定高分子材料的摩尔质量有以下特点 : ①测定不依赖于样品或 Mark-Houwink常数；②测得的是绝对摩尔质量，而不是相对摩尔质量 ，且精度高于光散射和膜渗透等方法；③可得到摩尔质量分布 ，而不仅仅是一个平均值 ；④可同时提供末端基团的结构信息 ； ⑤可用于共聚物和接枝聚合物等高分子的摩尔质量测定。

低聚物

MALDI-MS除了提供被测物的摩尔质量等结构信息外，还可以提供纯度信息，因此 MALDI-MS可有效检测各类齐聚物、低聚物和预聚物 ,如聚芳香醚酮环状低聚物、环状聚酯预聚物、聚苯胺齐聚物、乳酸低聚物等。

MALDI是一种先进的软电离质谱技术，已广泛应用于生物大分子、高分子化合物和低聚物分析中 ,然而在有机小分子、烟草烟气化学成分定性定量分析方面则应用较少。可以预见，随着理论研究和应用研究的不断深入，MALDI在烟草、烟气以及香精和浸膏化学成分的分析等方面将得到更广泛的应用。