促進科學技術發展的偵探-質譜儀

文/照片：慈濟大學醫技系

科學技術發展至今發展出許多分析檢測方法，質譜儀透過『用質荷分析 看圖譜判讀』的方式決定分子質量而形成獨特的分析方式，在近幾十年的發展中已在不知不覺中融入我們生活中很多地方，靈敏度與特異性高的優點在食品科學、藥毒物檢測以及具有潛在發展可能的醫學檢驗中都有質譜儀的身影。

質譜儀依照搭配的層析模式可分為氣相層析與液相層析，顧名思義前者利用氣體推動層析管柱，透過溫度梯度的變化使各化合物依照沸點、與管柱間親和力的差異等將樣品進行分離純化後依序離開管柱進入質譜進行質量的分析，後者利用液體，透過待測物中不同物質與管柱固定相間作用力的不同，依序離開管柱進入質譜儀。在質譜中可分為三個部分:前段的離子源，中間的質量分析器，最後的偵測器。第一步的離子源目的在將化合物進行游離進行離子化，其中依照游離方式的不同可分兩大類，分別為硬式與軟式游離法，前者透過高能的方式打碎化合物產生離子，像是電子游離法(EI)、化學游離法(CI)等，後者使用較低的能量產生離子，如大氣化學游離法(APCI)、電噴灑游離法(ESI)、基質輔助雷射脫附游離法(MALDI)等，接著進入質量分析器，主要功能在將不同質量的各離子分離，著名的方法有時間飛行法(TOF)與離子阱法(ion trop)，最後的偵測器會將所分析到的數據可透過質荷比(m/z)與滯留時間(RT)得出待測物中的化合物。

既然質譜儀可以分析許多物質並應用在許多研究上，那能不能舉例可檢測哪些呢?慈濟大學醫技系胡安仁老師研究室透過質譜技術檢測許多不同類型的物質，如蛋白質體、代謝體、農藥、毒品、精油、中草藥等，可見質譜儀的偵測類型廣、泛用性高。透過分析不同類型的化合物使我們在檢驗分析上累積了許多經驗，在實驗的過程中除了質譜技術的學習外，也學習到了如何解決問題、獨立思考以及與實驗室成員間的溝通合作能力，受益良多。

在這三年的疫情生活下我們逐漸了解到醫學檢驗的重要性，尤其是目前主流的分子生物相關檢測，最有名的例子就是常常聽到的聚合酶連鎖反應(PCR)。近年來質譜技術的發展日新月異，在醫學檢驗中的應用如基質輔助雷射脫附游離飛行質譜(MALDI-TOF)用於細菌的檢測與鑑定。實驗室自行研發檢驗技術(LDTs)的發展在為來將成為精準醫療中不可或缺的技術之一，將對於個人醫療提升更高的專一性及準確性，為人類健康帶來更多福祉。

此次慈濟大學與台灣島津科學儀器股份有限公司簽署合作備忘錄即開發質譜的相關技術應用在醫學檢驗上，透過質譜儀的優點來補足現行醫學檢驗方法的缺點，期望未來能夠開發出以質譜-醫療檢測的方法進行疾病的預測與判斷，在醫療檢驗上提供更佳的選擇，減少檢驗時間以及增加準確性。