基于三重四极杆质谱仪的IGF-I样品前处理方法及试剂盒与流程

基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法及试剂盒
技术领域
1.本技术涉及质谱样品前处理领域，具体涉及基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法及试剂盒。


背景技术：

2.类胰岛素一号生长因子(igf-i)是反映生长激素(gh)分泌情况的首选监测指标，血清中igf-i定量检测对儿童生长发育、成人肢端肥大症的临床诊疗具有重要应用指导意义。现有的igf-i检测技术难点主要在于：一、igf-i在血浆中含量较低，对检测方法及仪器要求较高；二、igf-i是含70个氨基酸的单链多肽，分子量为7649，在质谱检验方法学上有难度；三、现有的主要检测方法为化学发光法，方法学上存在交叉反应，出现假阳性，准确度大大较低，且现有的化学发光法igf-i检测技术极其依赖于进口的试剂盒，一旦进口试剂盒断供，市面上就无法检测这个项目。
3.高液相色谱-质谱串联检测技术因具有灵敏度高、专属性强、分析时间短及重现性好等特点，近年来发展极为迅速，不但在医药、化工、食品、农业等领域被广泛应用，也逐渐应用于临床检测和辅助诊断，为精准医疗提供技术支持。而且高液相色谱-质谱串联检测技术具有特异性强、选择性好、灵敏度高且无交叉污染的优点，该方法的检测限低、检测范围广、精密度好，能准确定量生物学样品中低浓度的igf-i，可以真实反应人体内的水平，适用于临床医疗的生化检测。
4.目前已有采用高分辨率质谱量化igf-i的先例，但是高分辨率质谱价格昂贵，导致该检测技术成本高。与高分辨率质谱相比，三重四极杆质谱仪具有高灵敏度、分析速度快、样品用量少、价格低等特点，但是三重四极杆质谱仪存在分辨率低的缺点，加上生物学样品中igf-i含量极低、结构类似物非常多、背景十分复杂，如果前处理过程中igf-i纯化不好，就无法采用三重四极杆质谱仪进行定量。


技术实现要素：

5.针对三重四极杆质谱仪分辨率低，生物学样品中igf-i含量极低、结构类似物非常多、背景复杂，很难采用三重四极杆质谱仪进行定量的问题，本技术提供一种基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法及igf-i样品前处理试剂盒。
6.在本技术的第一方面，提供一种基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法，该igf-i样品前处理方法包括：
7.向生物学样品中加入蛋白变性剂，使蛋白质复合物氢键解离、肽链伸展开，获得目标蛋白igf-i与非目标蛋白解离的混合溶液；
8.向所述混合溶液中加入蛋白沉淀剂，使非目标蛋白沉淀，并收集上清液，用于三重四极杆质谱仪检测。
9.在一些实施方式中，所述生物学样品为血浆或血清。
10.在一些实施方式中，向生物学样品中加入尿素，其中尿素的浓度为4～8m。
11.在一些实施方式中，所述蛋白变性剂为尿素，向生物学样品中加入尿素后，尿素的浓度为4～8m。
12.在一些实施方式中，所述蛋白沉淀剂为乙酸乙腈溶液，乙酸的浓度为1wt.％～5wt.％。
13.在一些实施方式中，该igf-i样品前处理方法还包括：向上清液中加入缓冲液，将其置于固相萃取多孔板中，依次加入甲醇、水进行活化，再加入5wt.％的氨水、含0.5wt.％～2wt.％乙酸的甲醇进行淋洗，最后酸性洗脱液进行洗脱；酸性洗脱液为乙酸、甲醇、水三者的混合液，其中，乙酸的体积比为1％～10％，甲醇的体积比为60％。
14.第二方面，本技术提供一种基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理试剂盒，该igf-i样品前处理试剂盒包括：
15.蛋白变性剂，其用于使蛋白质复合物肽链伸展开，使目标蛋白igf-i与非目标蛋白解离，获得混合溶液；和
16.蛋白沉淀剂，其用于使混合溶液中的非目标蛋白沉淀。
17.在一些实施方式中，所述尿素溶液的浓度为4～8m，所述蛋白沉淀剂为乙酸乙腈溶液，乙酸的浓度为1wt.％～5wt.％。
18.在一些实施方式中，该igf-i样品前处理试剂盒还包括：固相萃取多孔板、缓冲液、活化液i、活化液ii、碱性淋洗液、酸性淋洗液以及酸性洗脱液。
19.在一些实施方式中，所述缓冲液是浓度为1wt.％～5wt.％的氨水；所述活化液i为甲醇；所述活化液ii为水；所述碱性淋洗液为5wt.％的氨水；所述酸性淋洗液为含0.5wt.％～2wt.％乙酸的甲醇；所述酸性洗脱液为乙酸、甲醇、水三者的混合液，其中，乙酸的体积比为1％～10％，甲醇的体积比为60％。
20.在一些实施方式中，所述igf-i样品前处理试剂盒还包括：含有igf-i的校准品、内标准品、质控品，具体的，校准品、质控品为采用1％牛血清白蛋白溶液配制的一系列冻干品；内标准品为200ng/ml的
15
n-igf-1的溶液。
21.与现有技术相比，本技术具有如下优点和有益效果：
22.三重四极杆质谱仪分辨率低、灵敏度高，对样品的纯净度要求较高，常规方法处理后的样品杂质多，背景噪声高，本技术提供的igf-i样品前处理方法处理后的生物学样品杂质少，能用于三重四极杆质谱仪的检测，噪声低。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术的实施例，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
24.本技术提供的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法包括：通过向生物学样品中加入蛋白变性剂，使蛋白质复合物氢键解离、肽链伸展开，获得目标蛋白igf-i与非目标蛋白解离的混合溶液；向该混合溶液中加入蛋白沉淀剂，使非目标蛋白沉淀，并收集上清液，用于三重四极杆质谱仪检测。
25.本技术对igf-i样品进行前处理的原理如下：igf-i在组织或血液中均与胰岛素样
生长因子结合蛋白(igfbp)以氢键的形式相结合，以蛋白质复合物的形式存在，不利于三重四极杆质谱仪进行定量检测。本技术向生物学样品中加入蛋白变性剂破坏蛋白质复合物中的氢键，导致蛋白质分子结构松弛，使蛋白质变性，蛋白质变性后肽链伸展开，目标蛋白igf-i与非目标蛋白解离开，此时加入蛋白沉淀剂使非目标蛋白沉淀，目标蛋白igf-i仍溶解在上清液中，提取上清液用于三重四极杆质谱仪检测。
26.在一些实施方式中，生物学样品为血浆或血清，血清和血浆样品中igf-i含量极低、结构类似物非常多、背景十分复杂，本技术提供的igf-i样品前处理方法特别适合处理该类生物学样品。
27.在一些实施方式中，蛋白变性剂为尿素，向生物学样品中加入尿素后，生物学样品中尿素的浓度为4～8m，尿素浓度过低时，蛋白质变性不完全，尿素浓度过高会造成成本过高。优选地，尿素以尿素水溶液的形式加入生物学样品中，一方面以便于定量，另一方面，尿素溶液相比尿素颗粒能更快速得分散在生物学样品中。
28.在一些实施方式中，蛋白沉淀剂为乙酸乙腈溶液，其浓度为1wt.％～5wt.％。不同蛋白有不同的等电点，蛋白在等电点处，静电荷为零，溶解度最低，本发明蛋白沉淀剂中加酸是为了调节混合溶液的ph值，通过改变混合溶液的ph值选择性地沉淀等电点为酸性的蛋白，最终优化得到乙酸乙腈溶液中乙酸浓度为5wt.％时，提取到的igf-i最多。
29.在一些实施方式中，该igf-i样品前处理方法还包括：向上清液中加入缓冲液，将其置于固相萃取多孔板中，依次加入甲醇、水进行活化，再加入5wt.％的氨水、含0.5wt.％～2wt.％乙酸的甲醇进行淋洗，最后酸性洗脱液进行洗脱；酸性洗脱液为乙酸、甲醇、水三者的混合液，其中，乙酸的体积比为1％～10％，甲醇的体积比为60％。
30.第二方面，本技术提供一种基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理试剂盒，该igf-i样品前处理试剂盒包括：
31.蛋白变性剂，其用于使蛋白质复合物肽链伸展开，使目标蛋白igf-i与非目标蛋白解离，获得混合溶液；和
32.蛋白沉淀剂，其用于使混合溶液中的非目标蛋白沉淀。
33.在一些实施方式中，蛋白变性剂为浓度为4～8m的尿素溶液，蛋白沉淀剂为乙酸乙腈溶液，乙酸的浓度为1wt.％～5wt.％。
34.在一些实施方式中，该igf-i样品前处理试剂盒还包括：固相萃取多孔板、缓冲液、活化液i、活化液ii、碱性淋洗液、酸性淋洗液以及酸性洗脱液，活化液i活化spe板、活化液ii平衡spe板，碱性淋洗液、酸性淋洗液除去酸碱性的杂质，酸性洗脱液：将目标成分洗脱下来收集。
35.在一些实施方式中，所述缓冲液是浓度为1wt.％～5wt.％的氨水；所述活化液i为甲醇；所述活化液ii为水；所述碱性淋洗液为5wt.％的氨水；所述酸性淋洗液为含0.5wt.％～2wt.％乙酸的甲醇；所述酸性洗脱液为乙酸、甲醇、水三者的混合液，其中，乙酸的体积比为1％～10％，甲醇的体积比为60％。
36.在一些实施方式中，所述igf-i样品前处理试剂盒还包括：含有igf-i的校准品、内标准品、质控品，其中，含有igf-i的校准品包括6个不同浓度的校准品，质控品包括浓度为40ng/ml、300ng/ml、600ng/ml的igf-i溶液。
37.以下通过具体实施例对本技术的技术方案进行详细说明：
38.本技术中“spe板”指的是固相萃取多孔板，本技术实施例中采用的spe板购于岛津公司，产品名为shimsen plateo 96-well spe。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，实施例中所用的试剂为市售。
39.流动相a：0.1％～2％甲酸-水；流动相b：0.1％～2％甲酸-乙腈；8m尿素溶液；乙酸溶液：溶剂为乙腈，乙酸的浓度为1wt.％～5wt.％；缓冲液：5wt.％的氨水；活化液i：甲醇；活化液ii：水；碱性淋洗液：5wt.％氨水；酸性淋洗液：2wt.％乙酸的甲醇；酸性洗脱液为乙酸、甲醇、水三者的混合液，其中，乙酸的体积比为10％，甲醇的体积比为60％；内标准品为200ng/ml的
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n-igf-i的溶液。
40.以下实施例中涉及到的校准品和质控品的浓度具体如下：
41.表1igf-i校准品
42.剂量点igf
‑ⅰ
(ng/ml)校准品110校准品250校准品3100校准品4200校准品5500校准品61000
43.表2igf-i质控品
[0044][0045][0046]
实施例1：样品前处理
[0047]
本实施例处理的待测样本为人血清，处理步骤如下：
[0048]
(1)取校准品、质控品或待测样本各100μl，加入96孔板i的不同孔中，然后向各孔精确加入10μl质控品，振荡混匀；
[0049]
(2)向各孔中加入100μl 8m尿素溶液，振荡混匀；
[0050]
(3)向各孔中加入200μl5％乙酸乙腈溶液，振荡混匀，离心，取上清液；
[0051]
(4)取出300μl上清液移至96孔板ii中，向各孔加入900μl缓冲液混匀，获得预处理后的样本；
[0052]
(5)活化：向spe板各孔加入200μl活化液i，再加入200μl活化液ii；
[0053]
(6)上样：向spe板各孔加入600μl预处理后的样本；
[0054]
(7)向spe板各孔加入200μl碱性淋洗液；
[0055]
(8)向spe板各孔加入200μl酸性淋洗液；
[0056]
(9)向spe板各孔分2次加入、每次25μl酸性洗脱液进行洗脱，取上清液备用。
[0057]
实施例2：lc-ms/ms检测分析
[0058]
高效液相色谱条件：
[0059]
色谱柱：peptide csh c181.7μm，2.1*100mm column；柱温箱温度：50℃；流动相a：0.1vol.％甲酸-水；流动相b：0.1vol.％甲酸-乙腈；总流速0.300ml/min；初始比例：23vol.％b；hplc设定的程序如表3所示。
[0060]
表3设定的hplc程序
[0061][0062][0063]
质谱条件：
[0064]
三重四极杆型质谱仪：岛津lcms-8050(日本京都岛津公司)，电离模式：电喷雾电离正离子模式(esi+)；检测方式：多反应监测(mrm)；质谱其他条件见下表。
[0065]
表4设定的ms条件
[0066]
仪器参数设置值雾化气流量3l/min干燥气流量10l/min加热气流量10l/min接口电压4.0kv接口电流7.4ua接口温度300℃dl温度250℃加热块温度400℃转换打拿极电压10.0kv检测器电压1.75kvig真空度2.0e-003papg真空度1.1e+002pacid气270kpa
[0067]
表5设定的ms检测条件
[0068][0069]
(1)根据上述高效液相色谱条件和质谱条件对表1中6组校准品、表2中3组质控品、以及实施例1步骤(9)洗脱后所得的上清液进行lc/ms/ms检测分析。
[0070]
(2)根据对6组校准品的检测分析结果进行校准曲线的绘制和拟合；所得结果如表5所示：
[0071]
表6igf-i的校准曲线
[0072][0073]
(3)根据对上清液的检测分析结果并结合步骤(2)所得的标准曲线计算上清液中igf-i的浓度。
[0074]
实施例3：三重四极杆质谱仪量化igf-i样品的准确度和精准度
[0075]
向表2中3个浓度的质控品中加入不同浓度的igf-i溶液，按实施例2进行lc-ms/ms检测分析后计算不同浓度质控品的加标回收率、日内精密度和日间精密度，具体检测结果如表5所示：
[0076]
表7igf-i日内精密度
[0077][0078]
表8igf-i日间精密度
[0079][0080]
表9加标回收实验结果
[0081][0082]
以上结果说明了该方法稳定性好，精密度高，准确度高，能够满足临床检测的需求。
[0083]
实施例4：
[0084]
本实施例处理的待测样本为人血清，处理步骤如下：
[0085]
(1)取校准品、质控品或待测样本各100μl，加入96孔板i的不同孔中，然后向各孔精确加入10μl质控品，振荡混匀；
[0086]
(2)向各孔中加入100μl 8m尿素溶液，振荡混匀；
[0087]
(3)向各孔中加入200μl不同浓度的乙酸乙腈溶液(每个浓度做三组平行实验，见表10)，振荡混匀，离心，取上清液；
[0088]
(4)取出300μl上清液移至96孔板ii中，向各孔加入900μl缓冲液混匀，获得预处理后的样本；
[0089]
(5)活化：向spe板各孔加入200μl活化液i，再加入200μl活化液ii；
[0090]
(6)上样：向spe板各孔加入600μl预处理后的样本；
[0091]
(7)向spe板各孔加入200μl碱性淋洗液；
[0092]
(8)向spe板各孔加入200μl酸性淋洗液；
[0093]
(9)向spe板各孔分2次加入、每次25μl酸性洗脱液进行洗脱，取上清液备用。
[0094]
(10)按实施例2进行lc-ms/ms检测分析上清液，结果如表10所示：
[0095]
表10：不同浓度的乙酸乙腈溶液对igf-i提取量的影响
[0096][0097]
以上结果说明了当乙酸乙腈溶液中乙酸的浓度为5wt.％时，从上清液中提取到的igf-i最多。
[0098]
以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法，其特征在于，所述igf-i样品前处理方法包括：向生物学样品中加入蛋白变性剂，使蛋白质复合物氢键解离、肽链伸展开，获得目标蛋白igf-i与非目标蛋白解离的混合溶液；向所述混合溶液中加入蛋白沉淀剂，使非目标蛋白沉淀，并收集上清液，用于三重四极杆质谱仪检测。2.根据权利要求1所述的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法，其特征在于：所述生物学样品为血浆或血清。3.根据权利要求1所述的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法，其特征在于：所述蛋白变性剂为尿素，向生物学样品中加入尿素后，尿素的浓度为4～8m。4.根据权利要求1所述的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法，其特征在于：所述蛋白沉淀剂为乙酸乙腈溶液，乙酸的浓度为1wt.％～5wt.％。5.根据权利要求1所述的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理方法，其特征在于：所述igf-i样品前处理方法还包括：向上清液中加入缓冲液，将其置于固相萃取多孔板中，依次加入甲醇、水进行活化，再加入5wt.％的氨水、含0.5wt.％～2wt.％乙酸的甲醇进行淋洗，最后酸性洗脱液进行洗脱；所述酸性洗脱液为乙酸、甲醇、水三者的混合液，其中，乙酸的体积比为1％～10％，甲醇的体积比为60％。6.一种基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理试剂盒，其特征在于，包括：蛋白变性剂，其用于使蛋白质复合物肽链伸展开，使目标蛋白igf-i与非目标蛋白解离，获得混合溶液；和蛋白沉淀剂，其用于使混合溶液中的非目标蛋白沉淀。7.根据权利要求6所述的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理试剂盒，其特征在于：所述蛋白变性剂为浓度为4～8m的尿素溶液，所述蛋白沉淀剂为乙酸乙腈溶液，乙酸的浓度为1wt.％～5wt.％。8.根据权利要求6所述的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理试剂盒，其特征在于：所述igf-i样品前处理试剂盒还包括：固相萃取多孔板、缓冲液、活化液i、活化液ii、碱性淋洗液、酸性淋洗液以及酸性洗脱液。9.根据权利要求8所述的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理试剂盒，其特征在于：所述缓冲液是浓度为1wt.％～5wt.％的氨水；所述活化液i为甲醇；所述活化液ii为水；所述碱性淋洗液为5wt.％的氨水；所述酸性淋洗液为含0.5wt.％～2wt.％乙酸的甲醇；所述酸性洗脱液为乙酸、甲醇、水三者的混合液，其中，乙酸的体积比为1％～10％，甲醇的体积比为60％。10.根据权利要求6所述的基于三重四极杆质谱仪的igf-i样品前处理试剂盒，其特征在于：所述igf-i样品前处理试剂盒还包括含有igf-i的校准品、内标准品以及质控品。

技术总结
本申请涉及一种基于三重四极杆质谱仪的IGF-I样品前处理方法及试剂盒，该IGF-I样品前处理方法通过向生物学样品中加入蛋白变性剂，使蛋白质复合物氢键解离、肽链伸展开，获得目标蛋白IGF-I与非目标蛋白解离的混合溶液；向该混合溶液中加入蛋白沉淀剂，使非目标蛋白沉淀，并收集上清液，用于三重四极杆质谱仪检测。三重四极杆质谱仪分辨率低，灵敏度高，对样品的纯净度要求较高，常规方法处理后的样品杂质多，背景噪声高，本申请提供的IGF-I样品前处理方法处理后的生物学样品杂质少，能用于三重四极杆质谱仪的检测，噪声低。噪声低。


技术研发人员：周勇 刘杨茜 徐晓意
受保护的技术使用者：谱络（武汉）医学生物科技有限公司
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/7/31