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關于微生物質譜,我有3個問題
閱讀：1935 發(fā)布時間：2021-5-28
提到“微生物質譜”，不妨把這一詞組拆開來看，“微生物”大家都懂，就不多說了，那么“質譜”到底是啥？
質譜分析是一種通過測量離子質荷比(質量-電荷比)，從而確定其質量的分析方法(通俗點講，質譜就是一種類型的“秤”，只不過它稱量的是離子的質量)，在眾多的分析測試方法中被認為是一種同時具備高特異性和高靈敏度且得到了廣泛應用的普適性方法。
質譜儀器一般由進樣系統(tǒng)、離子源、質量分析器、檢測器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等部分組成。由于進樣方式、離子源、質量分析器等的不同，質譜儀分為不同的種類，臨床上常見的有液相色譜串聯(lián)質譜(LC-MS-MS)、氣相色譜串聯(lián)質譜(GC-MS-MS)、電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)、基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜(MALDI-TOFMS)等等。
我們通常所提到的微生物質譜法采用的就是基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜(MALDI-TOFMS)技術對微生物進行鑒定的方法。
MALDI-TOFMS的離子化方式是基質輔助激光解吸電離(MALDI)，是一種“軟電離”的方式，這種電離方式可以產(chǎn)生穩(wěn)定的分子離子，因而是檢測生物大分子的有效方法，廣泛地運用于生物化學，尤其對蛋白質、核酸的分析研究已經(jīng)取得了突破性進展。
MALDI-TOFMS的儀器結構
那么，MALDI-TOFMS是如何進行樣本檢測的呢？首先，用一定強度的激光照射樣品與基質形成的共結晶薄膜，基質從激光中吸收能量，與樣品之間發(fā)生電荷轉移使得樣品分子電離。離子在高壓電場作用下加速進入飛行管中，小離子飛得快，先到達探測器，大離子飛得慢，后到達探測器，從而得出測定結果。
MALDI-TOFMS的工作原理
2.質譜為什么能夠鑒定微生物？
以細菌為例，細菌是原核生物的一類，是一類形狀細短，結構簡單，多以二分裂方式進行繁殖的原核生物，是在自然界分布*、個體數(shù)量最多的有機體，是大自然物質循環(huán)的主要參與者。細菌主要由細胞膜、細胞質、核質體等部分構成，有的細菌還有莢膜、鞭毛、菌毛等特殊結構。
細菌結構
MALDI-TOFMS之所以能夠對細菌進行鑒定，是因為細菌的核糖體蛋白具有保守性，一般不會隨生長條件的變化而變化，而不同細菌的核糖體蛋白指紋圖譜具有各異性，指紋圖譜中的某些峰具有屬、種，甚至亞種特異性。另外，同種細菌在同一培養(yǎng)條件下生長，所得到的質譜結果具有可重復性，這使得MALDI-TOFMS鑒定細菌結果更加準確。
腸桿菌的質譜結核分枝桿菌的質譜不同菌種的蛋白指紋譜MALDI-TOFMS鑒定細菌基本流程是，將細菌純培養(yǎng)后，點靶加釋放液，細菌經(jīng)過釋放液充分處理后，可使得細胞內的蛋白成分更好地釋放出來，待溶劑揮發(fā)后加基質，蛋白分子與基質形成基質結晶，上質譜檢測。在質譜儀中，樣品通過有效的電離將不同質荷比(m/z)的離子分開形成細菌特異性的清晰的指紋圖譜，通過分析關鍵的質譜峰數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫中的已知菌種譜圖進行比對，即可快速得到細菌鑒定結果。
微生物質譜鑒定操作流程
3.為什么要用質譜做微生物鑒定？
那么，為什么要用質譜做微生物鑒定，而不是別的方法？這就要先來說一說目前的微生物鑒定方法。
目前微生物鑒定常用的方法為生化原理檢測，即先判斷革蘭氏陰性還是陽性，再根據(jù)形態(tài)、酶反應、顯色等不同方法，將具體微生物種類鑒定出來。
對于絕大多數(shù)的微生物檢測有一個繞不開的環(huán)節(jié)，那就是標本處理和培養(yǎng)。需要首先對樣本進行預處理，根據(jù)涂片染色的結果選擇合適的培養(yǎng)基分離培養(yǎng)，然后根據(jù)菌落特點，選擇適當?shù)纳磻蛘咦詣觾x器鑒定。
然而，生化法微生物檢測樣品培養(yǎng)時間長，短到幾小時，長到幾天都有可能；只能鑒定常規(guī)菌種，準確度一般；另外，就是鑒定流程較復雜，離不開人工干預，耗時長(十幾個小時甚至更長)。
由于鑒定原理的不同，微生物質譜法可大大簡化微生物的鑒定流程，縮短鑒定時間，上機之后，基本10min之內就可以鑒定出96個樣本，稱得上是一種微生物快速鑒定方法。
理論上，微生物質譜的數(shù)據(jù)庫可以無限大(當然這也只是在理論上)。目前市面上的微生物質譜產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫少則含有2000余種微生物，多的也有超4500余種的(例如融智生物的QuanID微生物質譜系統(tǒng))，遠遠大于生化法的數(shù)據(jù)庫種類。而且，數(shù)據(jù)庫可擴展，用戶可根據(jù)需要自建庫。
QuanID微生物質譜系統(tǒng)
另外，而且是最重要的一點，就是微生物質譜鑒定的準確性高。除了得益于超大的數(shù)據(jù)庫外，質譜硬件的性能也是鑒定準確性的保證。QuanID微生物質譜系統(tǒng)依托于融智生物新一代寬譜定量飛行時間質譜平臺QuanTOF(新一代的MALDI-TOFMS)，檢測質量范圍更寬(10-1000,000Da)，重現(xiàn)性更高(SD<5%)，保證了微生物鑒定結果的高準確性。
此外，QuanID微生物質譜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫還有一個*之處，就是分為一級、二級兩個數(shù)據(jù)庫，二級菌庫涵蓋100多種相似病原體，可對基因型相近的難分辨微生物(如：大腸桿菌和志賀氏菌等)做出準確鑒定。(詳見：QuanID突破微生物質譜鑒定的局限性)
怎么樣，這3個問題有沒有讓你對微生物質譜有了全面的了解呢？
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融智生物，由資深質譜研發(fā)專家創(chuàng)立，是專業(yè)致力于生命科學分析儀器設備、耗材及解決方案的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務的高新技術企業(yè)，注冊資本6000萬元。公司在美國波士頓、北京、青島、深圳和杭州等地布局了研發(fā)、生產(chǎn)、應用開發(fā)、銷售、服務等分中心，與中國農(nóng)業(yè)大學、中國科學院等多家科研機構建立了聯(lián)合實驗室，并承擔了多項國家和地方科技創(chuàng)新研發(fā)項目。
作為一家擁有自主知識產(chǎn)權的研發(fā)型高科技企業(yè)，公司成立以來累計研發(fā)投入超過5000萬元，目前已擁有“寬譜定量飛行時間質譜(新一代基質輔助激光解吸飛行時間質譜)”及“微流控芯片核酸快速分析”兩大技術平臺，其中“寬譜定量飛行時間質譜平臺”被兩院院士組成的鑒定委員會鑒定為“整體性能達到水平”。
基于兩大核心技術平臺，融智生物開發(fā)了微生物質譜系統(tǒng)、核酸質譜系統(tǒng)、糖化血紅蛋白定量質譜系統(tǒng)、成像質譜系統(tǒng)以及食源性致病菌快速檢測系統(tǒng)、呼吸道病原體檢測系統(tǒng)等系列產(chǎn)品，應用涵蓋臨床醫(yī)療、檢驗檢疫、食品安全、疾控等領域。公司已獲CFDA一類醫(yī)療器械產(chǎn)品備案憑證15項，二類醫(yī)療器械產(chǎn)品注冊證1項，醫(yī)療器械生產(chǎn)許可證1項，一類醫(yī)療器械生產(chǎn)備案憑證2項。
扎根國內，放眼國際，成為具有國際競爭力的生物科技企業(yè)是融智生物的經(jīng)營目標，融智生物將持之以恒地為生命科學儀器的國產(chǎn)化、國人醫(yī)療健康水平的提高做出貢獻。