质谱分析是分析化学的一个重要分支领域,具有响应速度快、灵敏度高、样品消耗量少和可提供样品分子的结构信息。近几年,为了定性和定量复杂的生物分子,相继涌现出了具有实时在线、非破坏、低损耗、快速分析等一系列常压电离技术质谱学方法。基于常压电离技术,本论文建立了生物分子的快速定性和定量分析的方法。主要内容包括:1、简述了生物分子的研究价值以及各种检测生物分子方法的原理、优缺点,综述了电喷雾电离技术(ESI-MS)和电喷雾萃取电离技术(EESI-MS)的原理及在生物分子分析检测中的应用研究。2、ESI-MS技术对DNA寡核苷酸和蛋白质生物聚合物进行快速、直接分析。利用少量(<1%)增压试剂(环丁砜、间-硝基苄醇m-NBA)及热活化,分别在正、负离子模式下,即软增压提高不同生物聚合物的电荷价态,降低m/z值,减少生物信息量损失。通过对比两种增压模式及增压程度,获得生物聚合物的质谱图,结果表明增压试剂显著地影响生物大分子ESI过程中电荷价态,获得了较宽的价态分布,并较好的保留大分子的结构。当两种增压诱导同时进行时,增压的净效应等同于热活化诱导。电荷价态增高的离子与增压试剂直接存在气相离子诱导。进一步理解了增压诱导的物理机制,揭示了生物大分子构象变化与增压行为的关系。3、采用研制用于生物样品研究的EESI电离源和质谱(MS)仪之间的接口,建立EESI-MS技术对尿液、血浆中多种氨基酸进行快速、直接分析的研究平台,选择极性不同的氨基酸标准样品来优化和表征EESI-MS研究平台。采用同位素内标直接加入原始样品,考察EES-MS检测氨基酸的线性范围和稳定性;采用EESI分析检测了肺癌患者和健康人的血浆,分析氨基酸在不同人群中血浆的含量变化,并结合主成分分析(PCA)区分。结果表明,生物流体中的多个氨基酸可以在1分钟之内直接定量测定,而且肺癌患者的EESI-MS指纹图谱与正常人的具有显著区分。此方法将在代谢组学、临床分析、药代动力学等领域具有广泛的应用前景。4、总结本论文建立的分析方法及其应用研究,提出今后的发展方向,为常压质谱技术更有效地研究生物分子提供科学依据和科学工具。