中研院獨創可攜式質譜儀 帶著走即時量測分子重量
(台灣TB新聞網/記者陳念祖、陶煥昌)科學儀器中的質譜儀用於量測分子、細胞的重量,在食品安全到環境汙染檢測上應用廣泛。不過,體積像一台雙門大冰箱的質譜儀,實際操作上常有不便。中央研究院基因體研究中心陳仲瑄院士和林俊利研究技師推出新一代「可攜式多游離源生物質譜儀」,不僅讓質譜儀變小、變輕,還能帶出實驗室。
這款大小如印表機的便攜式質譜儀、重約18公斤,可以隨時隨地檢測多種小分子及細胞。質量偵測範圍,甚至達到一般商業質譜儀的1百億倍,功效驚人。
林俊利說明,可攜式多游離源生物質譜儀是獨創技術改良,使得質譜儀不再是實驗室的專利;同時,它也更普及化,是一款走入日常生活的質譜儀。舉例來說,在處理毒品氾濫的問題上,第一線的警力及執法人員可以在現場採集樣品後即時快篩,不用費時將檢體送到其他實驗室檢測。
由於不同分子有著不同的分子量(即質量、重量),科學家可藉由質譜儀測出的分子量,來辨識分子的身分及其組成結構。目前已有實驗證實,這款質譜儀可辨別出尿液中安非他命、海洛因等常見毒品的分子量,幫助警方順利執法。
此外,質譜儀的構造通常包含3大部份,分別是質量分析器(mass analyzer)、離子偵測器(detector)及離子源(ion source)。新一代質譜儀就基本構造一一改良,將質譜儀的體積縮小到傳統質譜儀的1/10以下,但它的功能更強、更靈敏!
他進一步解釋,研究團隊用自有的專利RF頻率掃描線性技術,在不增加儀器中離子阱(ion trap)的電壓下,改調整頻率,同樣可以測得樣品圖譜,且量測範圍一舉提高到1015 Da(分子重量單位,如最輕的氫分子(H),分子量即1Da)。
這款新質譜儀還能一機多用。林俊利說,一般質譜儀大多僅針對單一用途配置一個特定的離子源,但這款質譜儀可配備4種離子源,分別適用於液體、固體、氣體及細胞的樣本,包含電噴灑離子化、基質輔助雷射脫附離子化、電子電離及雷射誘導聲波脫附法。
因此,這款新質譜儀連巨分子也能攻克,最大可量測到數百萬道爾頓的醣蛋白分子,成為分析蛋白質與胜肽的最佳工具,未來可廣泛應用在食品科技和生化範圍上。
這款新質譜儀包含多項技術創新改良,今年5月於Analyst期刊發表時,被選為封面論文。林俊利透露,研發過程中,「親愛的,我把零件和材料變小了」以及應用的相關學電科技是最大的困難,多虧包括物理所等多位同仁協助,最後都一一克服,終於研發成功。
▲陳仲瑄院士(文/陶煥昌 圖/中央研究院提供)
▲基因體研究中心研究技師林俊利(文/陶煥昌 圖/中央研究院提供)
▲中央研究院獨創的可攜式質譜儀原型機(文/陶煥昌 圖/中央研究院提供)
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