LC-MS在现代药物分析中的应用
S0950751 江丽
摘要：随着现代色谱技术的应用发展，色谱联用技术应运而生。LC-MS技术将LC的高分离效能和MS的高灵敏度、高选择性结合起来，成为药物研究的有力工具。本文主要从LC-MS技术的优势、特点、发展以及应用等方面对该技术作详细介绍。
关键词：液相-质谱联用；药物分析；应用；分离
现代色谱技术是药物分析领域重要的分离分析手段，随着其研究工作的迅速发展，各种新的色谱方法和检测技术也日趋成熟，色谱联用技术随之应运而生，因其具有高速、高效、高分辨、微量检测及分析自动化的性能和技术趋势，而显示出广阔的应用前景。LC-MS技术将LC的高分离效能和MS的高灵敏度、高选择性结合起来，成为了药物研究中强有力的工具，得到了普遍应用。本文主要从液质联用的优势、发展、特点以及各方面的应用进行综述。
1. LC-MS的优势
LC-MS技术是以HPLC为分离手段，MS 为检测器的一门综合性分析技术,它集LC 的高分离能力与MS 的高灵敏度、极强的定性专属特异性于一体,成为体内药物分析研究中不可或缺的有效工具，弥补了传统LC检测器的不足[1]。
与气相色谱-质谱联用技术相比，GC样品要求有一定的蒸汽压，导致在实际应用中，只有少部分样品可以不经处理达到GC的要求，大多数情况下都需要做预处理或衍生化使之
易气化才能进行GC-MS分析；而液相色谱不受上述,可分离高极性的和热不稳定的化合物，从而能得到更广泛的应用。
2. LC-MS的发展
1977年,LC-MS开始投放市场;1978年,LC-MS首次用于生物样品的药物分析;19 年,LC-MS-MS取得成功;1991年,API LC-MS用于药物开发;1997年,LC- MS用于药物动力学筛选;1999年,API Q-TOF LC-MS-MS投放市场[2];到2000年时,LC-MS在药物色谱分析中的应用比例就已经占到了80%左右。大气压离子化(API) 接口的应用,彻底改变了LC-MS的面貌[3]。
3. LC-MS的特点
LC-MS联用仪主要由液相色谱系统、质谱仪、连接接口和数据处理系统四部分组成,从质谱的离子源角度来划分,包括电喷雾离子源(ESI) 、大气压化学电离源(APCI) 、大气压光电离源(APPI)和基质辅助激光解吸电离源(MALDI)等操作模式。ESI、APCI和APP I三种离子源大多与四极杆和离子阱质谱联用,是目前应用最广泛的几种液质联用仪[4]。
从离子源角度来看, ESI适合分析中高极性的化合物,特别适合于反相液相色谱与质谱联用,是目前液质联用中应用最广泛的一种离子化方式; APCI采用电
晕放电来电离气相的分析物,因此要求被分析物具有一定的挥发性,最适合分析中、低极性的中等分子量化合物,不易形成多电荷,谱图解析相对简单; APPI是在
大气压下利用光化作用将气相的被分析物离子化的技术,其适应范围与APCI相似, 是
对APCI的补充;MALDI则是将样品加入到一种能够强烈吸收入射激光的基质中,通过能量转移产生样品的分子离子或准分子离子,现已被广泛应用于分析蛋白质、肽类、苷酸、多糖以及合成聚合物等。但由于MALDI自身的特点,目前直接在线与LC联用的应用研究还相对较少
[5]。
4. LC-MS的应用
4.1 中药指纹图谱研究
中药指纹图谱是指中药材样品经适当处理后，经光谱或色谱测定得到的组分群的特征图谱或图像（能够标示该中药材特性的共有峰），可以用来确保药品的质量及疗效的安全性和可靠性。中药的成分复杂多样，分离提纯的难度大，LC-MS技术不需要进行繁琐的前处理，因此在中药的分析定性研究中得到广泛的使用。
张尊建等[6]采用HPLC-UV-MS法,在C18柱上用甲醇和甲酸为流动相进行梯度洗脱，分别对忍冬指纹图谱中8个色谱峰和山银花图谱中5个色谱峰进行了初步定性，并比较了2种药材指纹图谱的差异。Kite GC[7]等采用LC（-）ESI-MS分析了了皂树(Quilla ja sapona ria)中100多种皂苷类成分的结构。另外，采用LC-MS联用的方法分析的中药成分的研究还有杨桃[8]、黄芩[9]、冬虫夏草[10]、枳壳和枳实[11]、甘草[12]、人参[13]、三七[14]等。
4.2 未知成分定性分析
有些结构相似的多组分复合物，用常规分析方法对其进行快速鉴别和相关物质分析比较困难，药品质量难于控制，而LC-MS技术以其强有力的分离和分析能力，在这类未知成分的定性鉴别方面显示了巨大的优势。
现代药理学研究表明，柴胡中柴胡皂苷类成分含量最高，具有解热、镇静、镇咳等作用，其中，柴胡皂苷A和D药理活性最强。刘密新等[15]在Kromasil C18柱上用乙腈和水梯度洗脱，采用正离子扫描方式、电喷雾法等质谱条件检测到由黄连、柴胡等11味药材精制而成的中药复方中柴胡皂苷A和D的3个同分异构体。
4.3 残留药物成分的鉴定分析
食品中的农药残留量及其他有害成分的含量甚微，往往需要进行痕量分析，对分析方法的灵敏度要求较高，LC-MS-MS特别适合于痕量分析，因此广泛用于残留药物分析中。
贾薇等[16]将生物样品固相萃取后，以乙腈-水-甲酸作为流动相，采用电喷雾离子源，以正离子检测方式进行一级、二级质谱分析。结果牛奶中四环素、土霉素及美他环素的检测限可达0.05g/ml,金霉素的检测限可达0.1g/ml；四环素、土霉素及美他环素的质量浓度线性范围均0.15.0g/ml，金霉素质量浓度线性范围为0.210.0g/ml。
4.4 药物代谢研究
药物代谢是研究药物进入人体后,在体液、酶的作用下进行的生化反应过程,包括代谢物的鉴定、代谢途径的追踪、体内体外代谢的比较。药物的代谢转化一般仅在原药的基础上进行部分结构修饰，药物母体结构一般不会有太大变化，因此代谢物与原药常有相似的质谱特征离子，用MS进行药物代谢具有巨大的优势，不仅可以避免复杂、繁琐、耗时的样品前处理工作，而且能分离鉴定以往难于辨识的痕量药物代谢产物。
医药生物中有很多大分子量、热不稳定或不挥发性的化合物，由于很难转化成气态离子，分析鉴定就很难进行。而“电喷雾”现象能把许多电荷附着于大分子上形成多电荷离
子[17],从而有利于分析。因此，Giuseppe F等[18]用RP-HPLC-MS系统对外啡肽进行了分离检测。Ivan LE等[19]分离和鉴定了绵羊乳液中-酪蛋白胃蛋白酶水解产物中的抗菌肽。Lin guo等[20]采用HPLC-MS-MS法对表皮生长因子受体中磷酸肽(酪氨酸磷酸化)进行定位，并对未被磷酸化的酪氨酸残基进行了测定。
4.5 兴奋剂和毒品检测
阿片、可卡因、麦角酰二乙胺（LSD）、苯丙胺、大麻、苯二氮类等药物在体内主要以代谢产物形式存在，故兴奋剂/毒品检测主要是根据尿液或血液中相当代谢产物的测定浓度。Bevalot等[21]研究了一种以ESI阴离子方式进行的LC-ESI-MS方法，可定量测定运动员服用禁药后头发中的皮质激素。然而，在兴奋剂检测中，由于不同类型利尿剂在LC-MS中表现差异较大，很难归入同一程序进行筛选分析，因此目前仍然无法完全取代常规的HPLC及GC-MS检测方法。
5. 小结
液相-质谱联用技术经过十多年的发展,将液相色谱的高分离性能和质谱的高鉴别能力完美结合, 以其灵敏、快速、高效的特点,在药物分析领域显示了极大的优势。(1) LC-MS联用技术突破了过去对含量低、不易分离,或缺乏紫外吸收的物质难于检测的瓶颈,成为药物鉴定分析的重要研究手段。( 2)LC-MS联用技术无需复杂的样品前处理过程,选择性好,分析时间短,灵敏度高,极大促进药物和药物代谢机制研究。
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