赛默飞Orbitrap Exploris 480质谱仪全面解析

Orbitrap Exploris 480是赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)推出的新一代组合型超高分辨质谱系统，代表了当前Orbitrap技术的最新发展水平。这款仪器专为高通量生物制药研究和学术实验室设计，通过创新的硬件架构和智能软件系统，为蛋白质组学、代谢组学以及生物制药表征等领域提供了分析能力。以下将从技术特点、性能优势、应用场景等多个维度对这一质谱仪进行详细介绍。

仪器概述与设计理念

Orbitrap Exploris 480质谱仪是赛默飞在2019年美国质谱年会(ASMS)上推出的革命性质谱产品，旨在满足转化医学和生物制药领域对高通量、高精度蛋白质分析的迫切需求。作为Q Exactive HF-X的升级机型，它在保持Orbitrap超高分辨率特性的同时，体积缩减为前代产品的一半，大大节省了实验室空间。

这款仪器的设计理念聚焦于三个核心：性能极限、操作简易和稳定耐用。它采用了赛默飞新一代通用架构，整合了成熟技术与创新功能，通过智能驱动的分析框架，使研究科学家能够更广泛地应用质谱技术进行蛋白质鉴定、定量分析和结构表征。其紧凑的台式设计特别适合空间有限的实验室环境，而增强的稳定性和易维护性则确保了长时间运行的可靠性。

Orbitrap Exploris 480的推出标志着质谱技术向"智能化"和"大众化"方向发展，使更多分子生物学家和生物化学家能够轻松获得专业级的质谱分析结果。仪器通过预设实验模板和直观的拖放式界面，大大降低了操作门槛，让研究人员可以将精力集中在科学问题而非仪器操作上。

核心技术参数与硬件创新

Orbitrap Exploris 480质谱仪拥有一系列令人印象深刻的技术参数，这些参数共同构成了分析性能基础：

• 分辨率：最高可达480,000@m/z 200（低速扫描模式下），能够清晰分辨质量差异极小的分子。

  
  

• 质量范围：标准模式下为m/z 40-6000，通过选配Biopharma选项可扩展至m/z 8000，适合大分子药物如抗体和抗体偶联药物(ADC)的分析。

  
  

• 扫描速度：高达40Hz（分辨率设为7500时），显著提高了高通量实验的效率。

  
  

• 质量精度：外标校正下<1ppm，内标校正下<3ppm，为高置信度鉴定提供了保障。

  
  

• 灵敏度：可检测低至amol级(10^-18摩尔)的肽段，信噪比(S/N)>10，对单细胞蛋白质组学等前沿研究至关重要。

  
  

在硬件方面，Orbitrap Exploris 480进行了多项创新设计：

1. 离子传输系统：采用改进型主动离子传输系统(AABG)和分段式四极杆，配合rod switching功能，大幅提升了抗污染能力和仪器耐久性。测试表明，即使持续进样高达2000μg全细胞蛋白质酶解产物，也未出现明显的蛋白质鉴定数量降低。

   
   

2. 离子源选项：标配OptaMax NG离子源，可兼容FAIMS Pro接口，也可选配EASY-IC内标校正系统和Biopharma选项，满足不同应用场景需求。

   
   

3. 真空系统：采用六级泵送技术的单涡轮泵设计，减少了运动部件，降低了能耗和噪音，同时保持了优异的真空性能。

   
   

4. 检测系统：新型高场Orbitrap质量分析器将分辨率和采集速度提高了一倍，而线性离子阱支持快速MS/MS扫描(TurboTMT64模式)，提高了低丰度离子检测效率。

   
   

突破性性能特点

Orbitrap Exploris 480质谱仪具备多项突破性性能特点，使其在同类产品中脱颖而出：

超高分辨率与灵敏度

搭载480,000分辨率Orbitrap质量分析器(m/z 200)，支持单次实验鉴定超过10,000种蛋白质，可检测低至amol级的痕量分子。通过FAIMS Pro离子淌度多维分离技术，显著降低复杂基质干扰，信噪比提升10倍，特别适用于血液、组织等复杂生物样本的深度分析。

精准定量能力

仪器支持TurboTMT 11-plex标记和Label-free非标记定量技术，动态范围超过5000:1，可实现多组间差异蛋白的高精度定量。SureQuant靶向定量流程简化了PRM方法设置，无需预设保留时间，有效解决了复杂样本检测中的缺失值问题。

宽质量范围与高效扫描

质量范围覆盖40-6000m/z，满足大分子药物(如抗体、ADC)的结构异质性分析需求。40Hz超快扫描速率(分辨率7500)结合智能实时采样策略，显著提升了高通量实验效率。

模块化设计与工业级稳定性

仪器体积较前代缩小50%，兼容EASY-IC内标校正技术(质量偏差<1ppm)，确保长期稳定性。分段式四极杆和HCD碰撞池支持高能量碎裂，特别适合磷酸化、泛素化等翻译后修饰的精准定位。

智能数据采集与易用性

Orbitrap Exploris 480引入了多项智能数据采集技术：

• Precursor Fit Filter算法减少共流出离子干扰，避免掩盖蛋白质丰度的真实差异，确保获得的MS/MS质量。

  
  

• TurboTMT智能采集基于新型ΦSDM光谱处理，提高基线解析TMT报告离子同位素的分辨率，加快TMT实验的质谱采集。

  
  

• BoxCar DIA技术改善肽检测的动态范围，提高数据非依赖性采集(DIA)的覆盖深度。

  
  

仪器采用Thermo Fisher TNG (The Next Generation)软件界面风格，在数据采集软件Xcalibur中预置了丰富的针对具体应用的方法模板，大多数用户只需直接调用模板即可实现高质量的数据采集。

典型应用领域

Orbitrap Exploris 480质谱仪凭借其性能，在多个前沿研究领域展现出强大应用价值：

蛋白质组学深度覆盖

单次实验可鉴定超过10,000种蛋白质，支持低丰度靶标(检测限低至amol级)的精准定性定量。例如，利用TMTpro 16-plex标记结合Orbitrap Exploris 480，已实现单细胞水平(约10个细胞)的蛋白质组分析，鉴定超过2,000种蛋白质，为肿瘤异质性研究提供了有力工具。

翻译后修饰解析

对磷酸化、泛素化等关键修饰位点进行高灵敏度定位，揭示蛋白质功能调控机制。在一项新冠病毒研究中，通过磷酸化蛋白质组学分析奥密克戎感染的宿主细胞，发现病毒调控JAK-STAT通路的关键磷酸化位点。

多组学定量研究

通过TurboTMT 11-plex标记技术或非标记(Label-free)方法，实现多组间差异蛋白的高精度定量分析。仪器支持从探索性到靶向定量的全流程工作流程，为系统生物学研究提供全面数据支持。

生物制药表征

精确分析抗体、ADC药物结构稳定性及修饰异质性，为药物开发提供质控支持。在一项ADC药物研究中，成功表征了药物-抗体比(DAR)的分布及降解产物。

临床转化应用

从血液、组织等样本中挖掘痕量生物标志物，推动疾病机制研究与精准医疗发展。其高灵敏度、高稳定性和高通量特点特别适合大规模临床样本筛查。

此外，Orbitrap Exploris 480还可应用于环境污染物检测、食品安全分析等领域，其高灵敏度和选择性能够准确测定样品中微量化合物。

创新技术与工作流程

Orbitrap Exploris 480引入了多项创新技术和工作流程，显著提升了质谱分析的效率和可靠性：

FAIMS Pro离子淌度接口

这一可选配的新一代离子迁移技术通过气相分馏提高分析性能，改善目标化合物类别的选择性。无论色谱流速或上样量如何，FAIMS Pro都能降低谱图复杂性并提高目标分析物的信噪比，从而获得更高的样品覆盖度和数据可信度。研究表明，FAIMS Pro接口可以将蛋白质组学覆盖率提高20%。

EASY-IC内标校正系统

这一免维护的二次离子源将调节数量的校正离子输送到MS中，实时微调仪器的m/z校准，纠正因温度波动和扫描间变化导致的未补偿误差。EASY-IC可将质荷比(m/z)质量精度提高到1ppm以下至少五天，确保结果符合严格标准。

SureQuant靶向定量工作流程

这是一种数据感知型定量扫描模式，利用内标动态调整扫描参数，自动、实时地靶向蛋白组分析的数据质量。SureQuant方法大规模靶标分析的空白，具有的定量性能，且靶标检测独立于保留时间(RT)计划，可实现可靠、稳健的靶标定量。

TurboTMT定量技术

基于新型ΦSDM光谱处理的TurboTMT智能采集提高了基线解析TMT报告离子同位素的分辨率，并加快TMT实验的质谱采集，从而提高可定量肽的通量和可靠性。这一技术使得Orbitrap Exploris 480在多重蛋白质组分析中能够提供同类优良的TMT定量结果。

智能数据采集模式

仪器支持多种*的扫描模式：

• 数据依赖性采集(DDA)：自动选择前N个峰进行MS/MS分析

  
  

• 数据非依赖性采集(DIA)：全扫描模式，适合靶向定量

  
  

• 实时数据库搜索：在采集时匹配数据库，提高通量

  
  

这些创新技术共同构成了Orbitrap Exploris 480的智能驱动分析框架，使研究人员能够从复杂样品中提取更多有价值的信息。

软件生态系统与用户体验

Orbitrap Exploris 480质谱仪配备了强大的软件生态系统，大大提升了用户体验和数据解析能力：

通用方法编辑器

提供直观的方法编程界面，包含大量预定义且可编辑的模板，如糖基化、代谢物、肽ID、肽定量、PTM、高级TMT、SureQuant方法等。用户可通过简单的拖放操作快速创建并直观显示自己的实验方案，大大降低了方法开发门槛。

Thermo Scientific Almanac

基于网络的应用程序，允许用户实时查看仪器操作和数据采集状态，接收运行状态通知。这一功能为科学家提供了实验室系统使用的可视性，无论他们身在何处。

专业分析软件包

• Proteome Discoverer：全面的蛋白质组学分析平台，支持从原始数据到生物学解释的全流程分析

  
  

• Compound Discoverer：非靶向代谢组学分析解决方案，支持代谢物鉴定和通路分析

  
  

• Chromeleon：高效的LC-MS数据管理系统，简化数据存储和检索流程

  
  

统一的操作体验

Orbitrap Exploris 480的使用者将体验到与赛默飞三合一高分辨质谱(Orbitrap Fusion)仪器共享的通用方法编程接口和离子源的便利。这种一致性简化了实验室内部的知识转移和人员培训，降低了多平台实验室的运行成本。

自助服务能力

仪器设计注重易维护性，易于访问重要的系统组件进行维护。耐用的设计最大限度地减少了对性能相关维护的需求，从而提高了正常运行时间和样品通量。

市场定位与总结

Orbitrap Exploris 480质谱仪的市场定位为研究级质谱系统，主要面向：

• 大型学术研究机构的核心设施

  
  

• 生物制药企业的研发和质量控制部门

  
  

• 专业临床研究中心的转化医学平台

  
  

• 政府监管机构的参考实验室

  
  

其报价区间为500万-1000万人民币，具体价格取决于配置选项。虽然价格不菲，但其的性能和稳定性为研究提供了可靠保障。

与传统质谱仪相比，Orbitrap Exploris 480的主要竞争优势在于：

1. 更小的占地面积：体积仅为前代Q Exactive的一半，节省了宝贵的实验室空间。

   
   

2. 更长的正常运行时间：耐用的设计和增强的自助服务能力减少了停机时间。

   
   

3. 更高的通量：40Hz的扫描速度和智能数据采集策略加快了研究进程。

   
   

4. 更广泛的应用范围：从蛋白质组学到生物制药表征，覆盖了现代生命科学研究的多个前沿领域。

   
   

总结而言，赛默飞Orbitrap Exploris 480质谱仪代表了当前台式高分辨质谱技术，通过创新的硬件设计、智能化的软件系统和丰富的工作流程，为现代生命科学研究提供了强大工具。其"让天才之路更简单"的设计理念，正在使专业级的质谱分析变得更加普及和高效，推动着蛋白质科学、转化医学和生物制药研究的快速发展。