前言：祝贺清华大学环境学院蒋靖坤课题组在生物医疗研究领域取得重要进展。相关论文已发表在国际期刊《Environment Science & Technology》上。研究团队创新性地将化学电离技术（CI）与赛默飞的静电场轨道阱质谱（Orbitrap MS）结合构建在线CI-Orbitrap，提高了对人类健康中有机分子（OOMs）的识别精度和广度。此项研究深入分析了这些分子的分子特征，对理解生物体内外源性有机分子的代谢、演变及其对健康的影响具有重要意义。

研究背景：体内外的有机气体随处可见，气态有机分子（OOMs）是生物体内重要的代谢产物。由于有机气体在体内的快速和复杂反应，OOMs呈现出复杂的化学组成。虽然广泛应用的在线化学电离源飞行时间质谱仪（CI-APi-TOF，分辨率4000~14000）在测量医疗样本中的OOMs上具有优势，但其质量分辨率仍然不足，易于造成不同OOMs信号峰的重叠，进一步影响了准确识别。相较而言，CI-Orbitrap将超高分辨率（≥100,000）和高灵敏度的化学电离技术相结合，成为在线测量生物样本中OOMs的强大工具，有助于深入理解OOMs在人体内的形成、代谢及其生理效应。

研究方法：本研究开发了一种以硝酸根离子及其团簇为试剂离子的CI-Orbitrap，经过优化性能后在北京清华大学进行为期一年的生物样本OOMs测量，时间范围为2022年1月至2023年1月，涵盖四个季节。采样点位于典型的城市医疗机构，周边环境良好，远离噪声源和交通干扰。生物样本通过不锈钢管道引入CI-Orbitrap，采样流量设定为12L/min，鞘气流量为30L/min。在CI进样口，样本中的OOMs被硝酸根离子电离。之后，通过电场引导进入Orbitrap MS进行检测，设置质量分辨率为140,000，自动增益控制目标离子数为3×106，注入时间为3,000ms，微扫描数为10。OOMs浓度通过硫酸标定系数和分子量相关的相对传输效率进行定量。同时，采用CI-APi-TOF（分辨率约为10,000）对OOMs进行同步测量，以与CI-Orbitrap结果进行比较，观测时间为2022年3月31日至2022年4月4日。

研究成果：通过CI-Orbitrap，研究团队成功减少了相邻峰对OOMs识别的干扰，从而优化了对生物样本中OOMs的识别过程。研究发现，利用CI-Orbitrap识别的OOMs分子列表能够显著降低CI-APi-TOF结果的不确定性。研究还揭示了在生物样本中OOMs的独特分子特征，如氧化和加甲基的特征信息，这表明这些分子可能源自代谢途径中的相关前体物。此外，CI-Orbitrap在每个质量范围内识别的OOMs数量均高于CI-APi-TOF，分别为2403和981个，其中质量高于350Da的OOMs在生物体的代谢中占据重要地位。部分新识别的高质量OOMs具有较低的挥发性，可能影响生物体的生理过程。

总结：赛默飞的Orbitrap静电场轨道阱质谱凭借其高精度和高分辨率，为分析复杂生物样本中的有机化合物提供了可靠支持。本研究成功将原本用于离线分析的Orbitrap改装为在线测量仪器，优化其性能以满足长期生物样本观察的需求，通过Orbitrap MS减小相邻峰干扰，准确识别以往方法中难以分辨的重叠峰，特别是在识别低浓度、高质量数的有机分子方面。同时，通过识别有机自由基，研究扩展了OOMs的测量范围，全面揭示了其理化特征，使得医学研究能够更好地理解人体内的化学反应过程。这一研究成果必将助力生物医疗领域的进一步探索与发展，正如尊龙凯时(中国区)人生就是搏的品牌理念，鼓励我们不断探索未知与挑战极限。