药物的组成分析和结构表征对药物的质量可控起着至关重要的作用,贯穿于药物设计、药物开发、药物生产和临床使用的各个环节。随着制药技术进步和质量源于设计研发理念的不断深入,对药物的质量研究也提出了更高的要求,其中药物成分的多样性和大分子结构修饰的复杂性是当前药物分析领域的研究难点和热点,本研究针对成分复杂的传统中药开发了基于质谱技术的全面质控方案,还针对抗体类大分子药物开发了结构表征的质谱解决方案。在中药质控方面,本研究利用直接实时分析质谱（DART-MS）开发了中药中皂苷和寡糖成分的分析技术,该方法克服了寡糖和皂苷难以在DART中电离的困难,其优点在于可进行皂苷和寡糖的同时快速定性、定量分析,并可用于复杂基质样品如人参提取物的分析。通过解析DART-MS,总结出了甲基化皂苷和寡糖的气相离子反应规律;进一步通过直接实时分析串联质谱DART-MS/MS对甲基化皂苷和寡糖的串联质谱进行解析,并利用寡糖和皂苷氘代衍生物的MS/MS解析总结出其质谱断裂规律。鉴于人参中存在皂苷、寡糖、氨基酸等多类活性成分,三类主要成分的全面、同时定量分析对人参质量评价和质量控制显得尤为重要,本研究开发出了基于正相色谱质谱联用（NPLC-MS）的皂苷,寡糖,氨基酸三类成分同时定量分析方法,在充分考察了提取条件后,三类成分均获得了可接受的回收率,该定量分析还被成功用于比较人参和西洋参中三类成分的差异,并利用主成分（PCA）统计分析,找出了用于区分人参与西洋参的生物标志物。在生物大分子二硫键研究方面,本论文以一双特异性抗体为研究对象,针对双抗容易出现的二硫键错配问题进行了研究,通过完整分子、亚基和肽图水平的Top-down质谱分析,建立了正确二硫键的确认和错配二硫键的筛查策略,对所研究的双抗进行了系统的二硫键链接表征。在针对上述双特异性抗体进行电荷异质性考察中,强阳离子交换色谱（SCX）显示该抗体的电荷异构体除了比例最高的主峰外,还包括酸性峰和碱性峰。通过SCX收集各异构体成分,利用毛细管电泳（CE-SDS）考察各异构体的片段比例、利用糖苷酶PNGase F对各种异构体成分切糖后分析N-糖糖型,以及利用液质联用技术对各异构体开展基于完整分子、亚基、肽图水平的翻译后修饰研究。最后确认各电荷异构体的结构修饰情况,主峰中蛋白的修饰为N端谷氨酰胺的环化、C端的赖氨酸全部解离;碱性峰主要对应着一个C端的未解离赖氨酸和C端的甘氨酸断裂修饰;酸性峰则由抗体片段、脱酰胺、Fab的糖化、F（ab）’2硫醚键引起。该研究显示液质联用技术适用于双特异抗体的二硫键链接研究和电荷异构体研究,亚基水平的分析结合肽图水平的结构确认是一种高效的二硫键表征策略。在抗体的碎片研究中,本研究分别选取发生在抗体Fab和Fc结构域的断裂实例开展研究。在Fc断裂实例中,本研究以一例突变Fc的IgG1为研究对象,该抗体被设计用于某双抗的母抗体之一,并且对N297进行了突变来避免该位点糖基化,然而该抗体显示极弱的热稳定性,表现为容易产生大量聚体和断裂,通过质谱解析我们鉴定到两个易于断裂的位点均位于Fc区域CH2附近,并通过与N297野生型单抗比对确认该断裂系因去糖基化引起。在Fab的断裂实例中,本研究针对一个高温引发的IgG1抗体Fab区域断裂进行解析,通过高温破坏实验,结合CE-SDS和质谱分析,我们鉴定到该抗体的断裂发生在其Fab的重链N端肽段第55-56氨基酸位点,并推测该断裂系因为X-Ser热点序列中的丝氨酸羟基与临近的NH₂成环后重排再水解引起。该研究显示液质联用技术能有效解决抗体片段的结构确认难题和高效筛查鉴定断裂位点。综上所述,本研究利用质谱技术建立了传统中药多组分同时分析的质控方案,其中DART-MS在中药组分的成分分析中展示了多组分快速分析的优势,可用于中药质量的快速评估,而NPLC-MS则在多类成分同时定性、定量方面实现了包括皂苷、寡糖、氨基酸的全面检测,有效提升了传统中药的质量评价效率和效果。而在大分子结构修饰多样性带来的表征挑战面前,基于质谱技术的完整分子、亚基、肽图水平的Top-down分析策略,在大分子的电荷异质性分析、断裂位点分析和二硫键链接确认方面展示了分析效率高、位点判断准和修饰筛查全的优势。因此,质谱技术在复杂组成中药质控和大分子药物结构表征研究中发挥了至关重要的作用。