申論題

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傳統上多使用加熱的方式將分析物氣化後再離子化，但由於許多高極性的分子 (尤其是生化分子) 加熱時會發生熱裂解的現象，因此 1980 年以前質譜儀很少用於生化分子的分析，為了克服生化分子在離子化上障礙，許多科學家皆投入這方面的研究工作。

1984 年 Fenn 首度發表了以電灑的方式作為離子化的一種方法，當時這個技術的主要目的是提供能和液相層析 (LC) 結合的一種 LC/MS 介面，但在當時並沒有受到廣泛的注意。ESI 目前被廣泛的應用在各方面，其發展可以分為三個階段，第一個階段是在 1988 年，Fenn 首度發表了使用 ESI 分析分子量上萬之蛋白質的數據，使 ESI 由一個不甚受
人注意的 LC/MS 技術一下子推到了舞台的中央。蛋白質以 ESI 分析除了顯示 ESI 為較溫和、較軟的離子化方式之外，還展現了 ESI 使分析物帶多電荷(multiple charges) 的特性於蛋白質分析上所帶來的好處。使用電灑法分析蛋白質時所觀測到的典型質譜圖如圖 1。由圖 1(a) 可知一個蛋白質在質譜圖中出現了相當多的質譜峰，這些質譜峰即是因為同一分析物帶不同電荷時，產生不同的 m/z (質量電荷比) 值所造成的。若經過簡單的轉換則可得到蛋白質的正確質量 (同 1(b))。這個特性使數萬分子量的蛋白質之 m/z 值能夠落在幾千的範圍內，使用 ESI分析蛋白質，可以使用價位較低的四極式質量分析器即可偵測，不會受到四極式質譜儀低質量上限的限制。

ESI 能夠分析蛋白質開啟了大家對於 ESI 的廣泛研究後，ESI 的發展進入了第二階段。到了第二階段才重新被意識到 ESI 實為銜接 LC 與質譜儀極佳的介面，主要的原因有二，第一：ESI 對於大部分的化合物皆有很好的離子化效率。第二：在離子化的過程中溶劑會大量揮發，若離子化需要在真空下進行，則會破壞真空，但 ESI 是直接在大氣壓之
下進行離子化，因此溶劑揮發並不會影響到質譜儀的真空系統。綜合以上兩個原因，使 ESI 成為LC/MS 很好的介面。ESI 發展的第三階段則是於蛋白質體學 (proteomics) 上的貢獻，蛋白質體學中十分需要蛋白質的鑑定 (protein identification)，而蛋白質鑑定通常須先將蛋白質經由酵素水解成較小的胜肽片段，再利用分析儀器分析胜肽片段，來達到鑑定的目的。ESI 對於分子量一、兩千的胜肽有非常好的靈敏度，例如使用 nanospray (流速在 0.02μL/min 的範圍) 分析胜肽分子，其靈敏度可達 10^–18莫耳的層次，此靈敏度比傳統的蛋白質序列分析高甚多，再加上質譜儀分析胜肽的速度遠優於蛋白質序列分析儀，使得 ESI 被廣泛的使用在蛋白質體學的領域上。綜合了以上各階段的發展，今日 ESI 這個技術在蛋白質分析及液相層析／質譜皆佔有非常重要的位置。