Multiplexed Charge Detection Mass Spectrometer for Extended Mass and Collisional Cross Section Measurements

用于扩展质量和碰撞截面测量的多重电荷检测质谱仪

基本信息

  • 批准号:
    10473780
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-22 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Large biomolecular assemblies constitute much of the molecular machinery necessary for cellular function. These assemblies are often the target of a host of therapeutic molecules. Other large biomolecular assemblies, including virus-like particles, proteinaceous cellular compartments, and some large synthetic polymers, are potential delivery agents for these therapeutics. The large molecules and molecular assemblies involved in cellular function can be challenging to analyze using conventional mass spectrometry methods owing to their high mass (>MDa) and heterogeneity. Electrospray ionization can transfer intact large molecules/complexes into the gas phase, but overlapping and unresolved charge states that stem from the heterogeneity inherent to high mass analytes often prevent mass measurements using conventional mass spectrometers. Charge detection mass spectrometry weighs individual ions, avoiding these interferences between ions and can be used to analyze molecules with masses well above 100 MDa. However, this method can be slow because only one ion is analyzed at a time. Here, a new generation of charge detection mass spectrometry is proposed which provides information about the mass, the collisional cross section and the dissociation pathways of individual ions of large macromolecular complexes, information that cannot be obtained using conventional instruments. A key innovation is the development of multiplexing methods that make it possible to simultaneously weigh many individual ions. These methods have the potential to increase the speed of these measurements by up to 150x and reduce sample analysis times to less than one minute. This ion multiplexing is aided by a novel decoupling scheme whereby ions with a controlled range of energies are introduced into the electrostatic ion detector trap so that two or more ions with the same m/z can have different frequencies. The mass of each ion can be obtained from simultaneous measurements of the individual ion frequency, energy, and charge. This scheme significantly reduces the potential for overlapping ion signal by distributing the signal over a broad frequency bandwidth. The rate of ion energy change can also be determined from these measurements, providing information about collisional cross sections and giving insight into molecular shape. Similarly, individual ion fragmentation events can be tracked and used to obtain additional structural information.
项目概要 大型生物分子组装体构成了许多必需的分子机器 细胞功能。这些组装体通常是许多治疗分子的目标。 其他大型生物分子组装体,包括病毒样颗粒、蛋白质细胞 隔室和一些大型合成聚合物是这些物质的潜在输送剂 疗法。参与细胞功能的大分子和分子组装体可以是 由于其质量较高,使用传统的质谱方法进行分析具有挑战性 (>MDa) 和异质性。电喷雾电离可以完整地转移大 分子/复合物进入气相,但重叠和未解析的电荷表明 源于高质量分析物固有的异质性通常会妨碍质量测量 使用传统的质谱仪。电荷检测质谱法称重个体 离子,避免了离子之间的这些干扰,可用于分析分子 质量远高于 100 MDa。然而,这种方法可能很慢,因为只有一个离子 一时分析。这里提出了新一代电荷检测质谱法 它提供有关质量、碰撞截面和解离的信息 大分子复合物的单个离子的路径,这些信息是无法被 使用常规仪器获得。一项关键的创新是多路复用技术的发展 可以同时称量许多单独离子的方法。这些方法 有潜力将这些测量的速度提高多达 150 倍并减少 样品分析时间缩短至不到一分钟。这种离子多路复用是由一种新颖的 去耦方案,将具有受控能量范围的离子引入到 静电离子检测器陷阱,使具有相同 m/z 的两个或多个离子可以具有不同的 频率。每个离子的质量可以通过同时测量 单个离子的频率、能量和电荷。该方案显着降低了 通过将信号分布在较宽的频率带宽上来重叠离子信号。的比率 离子能量变化也可以从这些测量中确定,提供信息 关于碰撞横截面并深入了解分子形状。同样,单个离子 可以跟踪碎片事件并使用它来获取附加的结构信息。

项目成果

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