[发明专利]同位素质谱法

说明书

提供了一种用于确定分子的同位素概况的方法。所述同位素概况指示所述分子的同位素含量。所述方法包含在质量窗口中对所述分子的离子进行质量选择，所述质量窗口不包括单同位素分子离子的质量，且包括所述单同位素分子离子的至少一个同位素变体的质量。所述方法包含将质量选择的离子片段化成片段离子，对一个或多个所述片段离子执行质量分析以产生质谱，以及确定所述分子的同位素概况，所述同位素概况包含至少一个数据值。根据所述质谱中多个峰的强度来计算片段离子的每个数据值。提供了一种计算机程序。提供了一种质谱系统。提供了一种用于鉴别样品的方法。

技术领域

本公开涉及用于使用质谱确定分子的同位素概况并使用此类概况来鉴别分子的方法和系统。

背景技术

质谱被广泛用于各种领域中的物质分析，包括例如地球化学、生物化学、环境化学、医学诊断和法医学。在这些领域中，已知可基于质谱数据推断分子的同位素签名，并用于推断关于分子的起源或年龄的信息。

已经进行了尝试(例如，参见美国专利第9,111,735号)，以基于具有可分辨同位素峰的高分辨率质谱来确定分子的元素组成。此类方法涉及分析质谱，以尝试计算分子中存在的原子数。但是，测量的同位素的丰度和检测到的离子数目低，限制了同位素质谱数据的解释精度。检测到的离子数目又受到质谱仪中的离子光学存储元件的空间电荷容量的限制。由碳、氢、氮、硫和/或氧组成的典型有机分子各自具有稳定的同位素变体，但这些同位素的天然丰度相对较低。这意味着很少使用质谱对分子内同位素结构进行研究。

因此，迄今为止，对分子的分子内同位素含量的研究在很大程度上限于使用NMR进行分析，这是昂贵的，并且需要相对较大的样品才能进行精确分析。如果能够对于小样品快速且精确地确定物质的分子内同位素含量，将是理想的。

发明内容

在此背景下，提供了一种确定分子的同位素概况的方法，如技术方案1所述。还提供了根据技术方案25所述的计算机程序，根据技术方案26所述的质谱系统以及根据技术方案27所述的用于鉴别样品的方法。

本公开总体上涉及一种用于使用质谱来分析分子内的同位素含量的方法。通常，所述方法适用于分析包含至少一种稀有，通常为重同位素的分子。首先，对特定质量窗口内的分子离子(或片段离子)进行质量选择。可选择质量窗口，以使得相比于典型的离子样品所含的具有稀有同位素的离子的比例，所得的选定质量的离子所含的比例更大。这是通过设置质量窗口以排除单同位素离子，而包括一种或多种单同位素离子的同位素体而实现的。因此，选定的同位素体包含至少一种稀有同位素。由于单同位素离子(根据定义)不含同位素，这因此产生同位素富集的离子样品，用于后续分析。实际上，对于许多常见的同位素，这涉及质量选择M+1和/或M+2和/或M+3……等峰的离子，其中M是单同位素峰质量。因此，稀有同位素可能成为目标。

一旦产生了同位素富集的离子样品，所述离子就会片段化并产生所得片段的质谱。所得质谱中的峰强度是关于样品的信息的丰富来源。例如，在包含几个碳原子的分子中，分子内的¹³C同位素的分布可能会导致从分子得出的不同片段具有不同的¹³C含量。因此，与包含相对较高丰度的¹³C的分子片段相关的质谱峰可具有比与¹³C相对耗尽的片段相关的质谱峰更显著的M+1峰。

这可以用来为分子生成数据值集，所述数据值集包含一个或多个从质谱峰强度得出的值。此类值可包括例如质谱中一个或多个片段的M+1峰强度相对于M峰强度的比。此类峰强度比可表示为M0/M+x，其中M0是由于片段离子的单同位素同位素体引起的峰强度，且M+x是由于片段离子的重同位素引起的峰强度。由于分子的片段化途径通常与其分子结构密切相关，因此以这种方式从质谱得出的数据值可与分子中的特定位置有关，而不是简单地与片段离子的质量值关联。因此，可单独使用质谱法来推断分子的原子位点特异性或部分特异性分子内同位素分布。