您可知世界上初款商业化的三重四极杆质谱仪是由赛默飞Finnigan推出?占满房间的机器轰鸣声不绝于耳,几十个旋钮的操作更是考验实验者的耐心和体力,计算机是纸条打孔这件事可能远远超过用惯现代电脑的您的想象。当年的黑科技随着时代不断飞速发展,赛默飞在三重四极杆领域仍然保持强劲的创新速度,不断满足未来定量需求。

定量世界总是在变化,今天的分析挑战纷繁复杂,使定量不仅仅是量化目标分析物,同时可能还需要筛选和量化非目标分析物。即使面对直接定量问题,也会因为基质复杂,样品性质差异导致单一平台无法完成所有定量挑战,但未来的定量方式可以。今天采用未来的定量分析方法,您将能够为新的分析挑战提供更好的答案。

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食品安全系列

 点亮日5月(代谢组学)

 

 

 
全系列行业应用方案
 
 

综合性应用支持,让您的定量分析更轻松

未来定量分析让今天的食品更安全

未来定量分析使您能够以比今天拥有更高效率和生产力对食品基质中的目标分析物进行定量。在过去的十年中,为保障食品安全所需检测的农药数量显著增加,农药和食品基质的性质变得越来越复杂。

为了应对这些挑战,分析实验室需要鉴定和量化各种食品基质中的数百种农药。未来的定量为您提供所需的工作流程,以便为食品安全领域更多的分析挑战提供更好的答案。

多快好省,一次定量数百种农兽残

农药为农作物上使用的化学品,用于保护农作物免受害虫的破坏。由于农药应用不当可导致严重的健康问题,因此,检测食品和粮食制品中的农药残留成为常规食品控制中的重要组成部分。欧盟(EU)法规(欧洲法规 396/2005 和委员会指令 2006/125/EC)是现行较严格的法规,其规定了植物源和动物源的多种产品中农药的上限残留限。由于一些食品基质要求的定量限(LOQ)较低,因此,这些法规给分析带来了巨大的挑战。


图:韭菜萃取物中含 250 余种农药的 LCMS/MS 色谱图

  • 采用定时-SRM 模式进行分析时,除色谱运行时间短(15 分钟)外,还可对农药化合物进行良好分离和检测;
  • 在定时-SRM 模式下,在已知化合物保留时间周围较窄的保留时间窗口中,对特定目标化合物进行数据采集;
  • 定时-SRM 显著降低了在一定保留时间窗口中平行监测到的 SRM 离子对数量。为了获得可重现且精密的预期定量限,必须在较短驻留时间内具有良好的仪器性能。

兽药的广义定义是用于保护动物免受疾病感染、促进生长。兽药的不当使用会对动物、环境和人类健康产生不良影响。某些药物的过度使用可在环境中促进抗菌素耐药性,即某些微生物(细菌或病毒)消除或降低药物效力的能力。

欧洲联盟(欧盟)和其他国家已经制定了具体的条例来解决这些日益增长的担忧。欧盟(EU)法规:第2002/657/EC号决议(和修正案)规定了方法验证指南,及欧盟委员会法规37/2010和欧盟理事会法规2377/90(经修订)中规定是现行较严格的法规,其规定了多种产品中兽药的上限残留限。由于一些食品基质要求的定量限(LOQ)较低,因此,这些法规给分析带来了巨大的挑战。


图: 牛肉提取物中含 160余种兽药的LCMS/MS 色谱图

本应用简介描述了一种耐用、敏感、可靠的多残留LC-MS/MS方法工作流程解决方案:

  • 该方案使用TSQ Altis三重四极杆质谱仪对160多种兽药进行分析和定量,使用VetDrugs Explorer收集液在三文鱼(鱼片)、牛肌肉和牛奶中进行分析和定量。
  • 在17分钟内,完成目标兽药在食物基质中被检测和定量。
  • 高效提取过程和LC-MS的高灵敏度允许只进样2μL,提高了稳定性和通量。

离子色谱质谱联用,解决基质复杂挑战

氨基糖苷类抗生素(Aminoglycoside antibiotics, AGs)是临床应用较早的一类抗生素,目前在农业、养殖业及医疗等领域均有广泛的应用。AGs化学结构均由两个或多个氨基糖基团通过糖苷和氨基环多醇键合而成,极性大,易溶于水,脂溶性差,一般无紫外吸收或紫外吸收弱,常规色谱方法保留弱或无保留,目前业内缺少稳定且灵敏的检测方法。人体和禽畜的胃肠道吸收困难,通过肌肉注射后大部分以原药经肾排泄,经过粪肥可能迁移至土壤及周围水体中,最终进入食物链,对动物和人体健康及生态系统构成潜在威胁。


图1 电解再生膜抑制器的实物图


图2 电解再生膜抑制器的工作原理图

本方案采用Thermo Scientific™ Dionex™ ICS 5000与Thermo Scientific™ TSQ Fortis™ 三重四极杆质谱仪联用技术,并巧妙的结合赛默飞离子色谱专利的电解再生膜抑制器技术建立了快速检测动物源食品中14种氨基糖苷类抗生素残留的方法。

  • 消除了昂贵且有毒的衍生化试剂;
  • 样品制备上更加节约分析时间。

未来定量分析让药物开发及检测更简单

未来定量分析不仅仅依靠单一的仪器系统,更是从样品前处理产品、仪器分析,以及各类软件的统一整合,系统性的解决小分子或大分子药物的挑战。无论您是从事药物开发探索领域的工作,还是活跃在管制或非管制环境下,赛默飞解决方案都能多方面地满足来自科学家、分析人员、实验室管理者,以及质量测试专家和信息技术专家的综合需求。

我国是中药资源较丰富的国家,随着我国医药的不断发展,药材及饮片使用量不断增多,中药材产业的发展日益受到人们的重视。然而,为了追求尽可能高的经济效益,在中药种植和保存过程中滥用农药的行为屡见不鲜,这将不利于中药行业的长期稳定发展。

2020版《中国药典》四部通则修订了“0212药材和饮片检定通则”以及“2341 农药残留测定法”。其中“0212药材和饮片检定通则”中明确规定禁用农药种类及限量标准,并在“2341农药残留测定法”中第五法给出禁用农药的具体检测方法,标准中规定使用LC-MS/MS方法检测的化合物有30种。


图:中药禁用农残整体解决方案

赛默飞提供TSQ Fortis与TSQ 9000联合使用整体解决方案

  • 真正降低使用成本;
  • 整体方案基质种类丰富,具备完整工作流,帮助客户迅速上手;
  • 中药农残专项培训,保证客户高效率、高水平、高标准完成日常检测需求。

N-亚硝基二甲胺等基因毒性杂质是指化合物本身直接或间接损伤细胞DNA,产生致突变和致癌的物质。特点是在很低的浓度时即可造成人体遗传物质的损伤,进而导致基因突变并可能促使肿瘤发生。因其毒性较强,对用药的安全性产生了强烈的威胁。已上市药品中发现痕量的基因毒性杂质残留而被召回的案例,时有发生,给药厂造成了巨大的经济损失。


图1: 空白水、LOQ溶液色谱图


图2: 浓度为2 ng/mL重现性图谱

本文建立了基于TSQ Fortis三重四极杆串联质谱仪分析二甲双胍中的N-亚硝基二甲胺的高灵敏度检测方法,定量限为1ng/mL。

  • 重现性好,线性范围宽,适于进行二甲双胍中N-亚硝基二甲胺的日常分析检测;
  • 针对制药行业仪器控制及数据处理软件合规性要求,所有数据完全采用符合法规要求的Chromeleon软件进行处理。

未来组学定量分析加速科研转化

随着科学研究的深入发展,从植物到人体研究都面临非常多的挑战,未来的定量分析不仅可以提供可靠精确地定量结果,更利用整体技术平台,整合解决方案,从未知标志物的筛查到已知标志物定量全领域快速准确研究突破。

代谢物作为在分子水平上对表型进行动态和敏感的测量手段已被广泛接受,使代谢组学成为与病理生理过程相关生物标志物和机制探索研究的前沿,并逐渐在多个领域得到广泛的应用。如疾病研究、食品营养、环境毒理、植物等与人类健康护理密切相关的领域。

传统靶标代谢组学针对已知的少数代谢物进行检测,需要具有一定的研究基础,针对目标代谢物建立合适的方法;而高分辨质谱无需预先知道样本中含有哪些代谢物,只需将样本按照通用的流程进行前处理,利用质谱高分辨质谱的全扫描模式对待测样本进行分析,尽可能多的得到代谢物的信息。如果有一种方法,能将高分辨质谱获得的数据导入三重四极杆方法中,则可以同时获得靶标和非靶标代谢组学研究的优势。这种研究方法称为“拟靶标”代谢组学,是近几年发展的一项新型研究方法,逐渐得到研究者的青睐。


图:拟靶标代谢组学整体解决方案流程图

本文结合Orbitrap ID-X 三合一超高分辨质谱 和 TSQ Quantis三重四极杆质谱的优势,配合智能的Compound Discoverer数据分析,开发了完整的拟靶标代谢组学流程。

  • 将靶标和非靶标代谢组学的优势相结合,具备非靶向代谢组学无偏向性分析的优势,同时可针对高、低丰度代谢物进行优化,从而获得更好的灵敏度、重现性;
  • 在植物和生物样本中分别作了验证,采用此方法与非靶标代谢组学的方法相比,结果发现,两种方法在色谱保留行为,多维统计分析结果均保持一致,表明所建立的拟靶标代谢组学具有非常好的可行性。

未来定量分析让今天的环境更清洁

在世界各地,环境威胁不断演变,合规标准和各项法规随之改变。未来的环境分析定量技术组合不仅设计用于满足当前要求,也同样适用于未来的需求,能够提供可靠而精准的结果,更易于满足合规性并有助于尽可能地降低法规风险。

2019年11月,生态环境部发布水质4种硝基酚类化合物的测定液相色谱-三重四极杆质谱法,标准于2020年4月实施。硝基酚是一类重要且常用的化工原料,作为原材料或中间体被广泛应用。硝基酚在生产和使用过程中,会随工业废水的排放对环境造成污染,使地表水等极易受到污染。硝基酚对人和哺乳动物都有毒性, 在生物体内易被酶转化为亚硝基和羟胺基衍生物, 这些衍生物可生成正铁血红蛋白或亚硝基胺, 前者能与氧结合,后者是致癌物。


图:地表水样品(北京潮白河水样品取样时间2020-3-29)谱图

本方案建立了三重四极杆液质联用仪(TSQ Fortis)分析水中硝基酚类化合物的检测方法。

  • 具有优异的灵敏度和线性范围,同时具备良好的重现性,符合生态环境部标准。

2019年10月,生态环境部发布了水质17种苯胺类化合物的测定液相色谱-三重四极杆质谱法,标准于2020年4月实施。苯胺类化合物作为工业原料被广泛用于多种行业。少量苯胺就能引起急性中毒,同时,持续接触苯胺类物质,还可引起慢性中毒。


图:17种苯胺类物质提取离子流图

本方案建立了三重四极杆液质联用仪(TSQ Quantis)分析17种苯胺类化合物的检测方法。

  • 该检测方法不仅具有优异的灵敏度和线性范围,同时具备良好的重现性,符合生态环境部标准。

全氟化合物(PFCs)是一类具有特殊化学性质的人造化合物,其以表面活性、热稳定性、耐酸性以及疏水疏油性而广泛应用于生产与生活中。PFCs 具有键能很强的C-F键,其极大的稳定性导致该类化合物难以在环境介质中化学降解及生物降解,并且可在生物体内放大、富集,具有生殖毒性、诱变毒性、发育毒性、神经毒性、免疫毒性等多种毒性,是一类具有全身多脏器毒性的环境污染物。中国、欧盟及世界各国都对相关产品中的PFCs提出了限制要求,并陆续发布了相应的检测标准。


图:基质添加20 pg/mL样品提取离子流色谱叠加图

本方法基于TSQ Altis建立了水样中17种全氟化合物同时分析检测的方法。

  • 选择性高,干扰小,稳定性好,优异的灵敏度较好满足国际国内环境法规要求;
  • 该法完全适用于环境中PFCs等有机污染物的快速高效监测分析。

未来定量分析让今天的食品更安全

未来定量分析使您能够以比今天拥有更高效率和生产力对食品基质中的目标分析物进行定量。在过去的十年中,为保障食品安全所需检测的农药数量显著增加,农药和食品基质的性质变得越来越复杂。

为了应对这些挑战,分析实验室需要鉴定和量化各种食品基质中的数百种农药。未来的定量为您提供所需的工作流程,以便为食品安全领域更多的分析挑战提供更好的答案。

多快好省,一次定量数百种农兽残

农药为农作物上使用的化学品,用于保护农作物免受害虫的破坏。由于农药应用不当可导致严重的健康问题,因此,检测食品和粮食制品中的农药残留成为常规食品控制中的重要组成部分。欧盟(EU)法规(欧洲法规 396/2005 和委员会指令 2006/125/EC)是现行较严格的法规,其规定了植物源和动物源的多种产品中农药的上限残留限。由于一些食品基质要求的定量限(LOQ)较低,因此,这些法规给分析带来了巨大的挑战。


图:韭菜萃取物中含 250 余种农药的 LCMS/MS 色谱图

  • 采用定时-SRM 模式进行分析时,除色谱运行时间短(15 分钟)外,还可对农药化合物进行良好分离和检测;
  • 在定时-SRM 模式下,在已知化合物保留时间周围较窄的保留时间窗口中,对特定目标化合物进行数据采集;
  • 定时-SRM 显著降低了在一定保留时间窗口中平行监测到的 SRM 离子对数量。为了获得可重现且精密的预期定量限,必须在较短驻留时间内具有良好的仪器性能。

兽药的广义定义是用于保护动物免受疾病感染、促进生长。兽药的不当使用会对动物、环境和人类健康产生不良影响。某些药物的过度使用可在环境中促进抗菌素耐药性,即某些微生物(细菌或病毒)消除或降低药物效力的能力。

欧洲联盟(欧盟)和其他国家已经制定了具体的条例来解决这些日益增长的担忧。欧盟(EU)法规:第2002/657/EC号决议(和修正案)规定了方法验证指南,及欧盟委员会法规37/2010和欧盟理事会法规2377/90(经修订)中规定是现行较严格的法规,其规定了多种产品中兽药的上限残留限。由于一些食品基质要求的定量限(LOQ)较低,因此,这些法规给分析带来了巨大的挑战。


图: 牛肉提取物中含 160余种兽药的LCMS/MS 色谱图

本应用简介描述了一种耐用、敏感、可靠的多残留LC-MS/MS方法工作流程解决方案:

  • 该方案使用TSQ Altis三重四极杆质谱仪对160多种兽药进行分析和定量,使用VetDrugs Explorer收集液在三文鱼(鱼片)、牛肌肉和牛奶中进行分析和定量。
  • 在17分钟内,完成目标兽药在食物基质中被检测和定量。
  • 高效提取过程和LC-MS的高灵敏度允许只进样2μL,提高了稳定性和通量。

离子色谱质谱联用,解决基质复杂挑战

氨基糖苷类抗生素(Aminoglycoside antibiotics, AGs)是临床应用较早的一类抗生素,目前在农业、养殖业及医疗等领域均有广泛的应用。AGs化学结构均由两个或多个氨基糖基团通过糖苷和氨基环多醇键合而成,极性大,易溶于水,脂溶性差,一般无紫外吸收或紫外吸收弱,常规色谱方法保留弱或无保留,目前业内缺少稳定且灵敏的检测方法。人体和禽畜的胃肠道吸收困难,通过肌肉注射后大部分以原药经肾排泄,经过粪肥可能迁移至土壤及周围水体中,最终进入食物链,对动物和人体健康及生态系统构成潜在威胁。


图1 电解再生膜抑制器的实物图


图2 电解再生膜抑制器的工作原理图

本方案采用Thermo Scientific™ Dionex™ ICS 5000与Thermo Scientific™ TSQ Fortis™ 三重四极杆质谱仪联用技术,并巧妙的结合赛默飞离子色谱专利的电解再生膜抑制器技术建立了快速检测动物源食品中14种氨基糖苷类抗生素残留的方法。

  • 消除了昂贵且有毒的衍生化试剂;
  • 样品制备上更加节约分析时间。

未来定量分析让药物开发及检测更简单

未来定量分析不仅仅依靠单一的仪器系统,更是从样品前处理产品、仪器分析,以及各类软件的统一整合,系统性的解决小分子或大分子药物的挑战。无论您是从事药物开发探索领域的工作,还是活跃在管制或非管制环境下,赛默飞解决方案都能多方面地满足来自科学家、分析人员、实验室管理者,以及质量测试专家和信息技术专家的综合需求。

我国是中药资源较丰富的国家,随着我国医药的不断发展,药材及饮片使用量不断增多,中药材产业的发展日益受到人们的重视。然而,为了追求尽可能高的经济效益,在中药种植和保存过程中滥用农药的行为屡见不鲜,这将不利于中药行业的长期稳定发展。

2020版《中国药典》四部通则修订了“0212药材和饮片检定通则”以及“2341 农药残留测定法”。其中“0212药材和饮片检定通则”中明确规定禁用农药种类及限量标准,并在“2341农药残留测定法”中第五法给出禁用农药的具体检测方法,标准中规定使用LC-MS/MS方法检测的化合物有30种。


图:中药禁用农残整体解决方案

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  • 整体方案基质种类丰富,具备完整工作流,帮助客户迅速上手;
  • 中药农残专项培训,保证客户高效率、高水平、高标准完成日常检测需求。

N-亚硝基二甲胺等基因毒性杂质是指化合物本身直接或间接损伤细胞DNA,产生致突变和致癌的物质。特点是在很低的浓度时即可造成人体遗传物质的损伤,进而导致基因突变并可能促使肿瘤发生。因其毒性较强,对用药的安全性产生了强烈的威胁。已上市药品中发现痕量的基因毒性杂质残留而被召回的案例,时有发生,给药厂造成了巨大的经济损失。


图1: 空白水、LOQ溶液色谱图


图2: 浓度为2 ng/mL重现性图谱

本文建立了基于TSQ Fortis三重四极杆串联质谱仪分析二甲双胍中的N-亚硝基二甲胺的高灵敏度检测方法,定量限为1ng/mL。

  • 重现性好,线性范围宽,适于进行二甲双胍中N-亚硝基二甲胺的日常分析检测;
  • 针对制药行业仪器控制及数据处理软件合规性要求,所有数据完全采用符合法规要求的Chromeleon软件进行处理。

未来组学定量分析加速科研转化

随着科学研究的深入发展,从植物到人体研究都面临非常多的挑战,未来的定量分析不仅可以提供可靠精确地定量结果,更利用整体技术平台,整合解决方案,从未知标志物的筛查到已知标志物定量全领域快速准确研究突破。

代谢物作为在分子水平上对表型进行动态和敏感的测量手段已被广泛接受,使代谢组学成为与病理生理过程相关生物标志物和机制探索研究的前沿,并逐渐在多个领域得到广泛的应用。如疾病研究、食品营养、环境毒理、植物等与人类健康护理密切相关的领域。

传统靶标代谢组学针对已知的少数代谢物进行检测,需要具有一定的研究基础,针对目标代谢物建立合适的方法;而高分辨质谱无需预先知道样本中含有哪些代谢物,只需将样本按照通用的流程进行前处理,利用质谱高分辨质谱的全扫描模式对待测样本进行分析,尽可能多的得到代谢物的信息。如果有一种方法,能将高分辨质谱获得的数据导入三重四极杆方法中,则可以同时获得靶标和非靶标代谢组学研究的优势。这种研究方法称为“拟靶标”代谢组学,是近几年发展的一项新型研究方法,逐渐得到研究者的青睐。


图:拟靶标代谢组学整体解决方案流程图

本文结合Orbitrap ID-X 三合一超高分辨质谱 和 TSQ Quantis三重四极杆质谱的优势,配合智能的Compound Discoverer数据分析,开发了完整的拟靶标代谢组学流程。

  • 将靶标和非靶标代谢组学的优势相结合,具备非靶向代谢组学无偏向性分析的优势,同时可针对高、低丰度代谢物进行优化,从而获得更好的灵敏度、重现性;
  • 在植物和生物样本中分别作了验证,采用此方法与非靶标代谢组学的方法相比,结果发现,两种方法在色谱保留行为,多维统计分析结果均保持一致,表明所建立的拟靶标代谢组学具有非常好的可行性。

未来定量分析让今天的环境更清洁

在世界各地,环境威胁不断演变,合规标准和各项法规随之改变。未来的环境分析定量技术组合不仅设计用于满足当前要求,也同样适用于未来的需求,能够提供可靠而精准的结果,更易于满足合规性并有助于尽可能地降低法规风险。

2019年11月,生态环境部发布水质4种硝基酚类化合物的测定液相色谱-三重四极杆质谱法,标准于2020年4月实施。硝基酚是一类重要且常用的化工原料,作为原材料或中间体被广泛应用。硝基酚在生产和使用过程中,会随工业废水的排放对环境造成污染,使地表水等极易受到污染。硝基酚对人和哺乳动物都有毒性, 在生物体内易被酶转化为亚硝基和羟胺基衍生物, 这些衍生物可生成正铁血红蛋白或亚硝基胺, 前者能与氧结合,后者是致癌物。


图:地表水样品(北京潮白河水样品取样时间2020-3-29)谱图

本方案建立了三重四极杆液质联用仪(TSQ Fortis)分析水中硝基酚类化合物的检测方法。

  • 具有优异的灵敏度和线性范围,同时具备良好的重现性,符合生态环境部标准。

2019年10月,生态环境部发布了水质17种苯胺类化合物的测定液相色谱-三重四极杆质谱法,标准于2020年4月实施。苯胺类化合物作为工业原料被广泛用于多种行业。少量苯胺就能引起急性中毒,同时,持续接触苯胺类物质,还可引起慢性中毒。


图:17种苯胺类物质提取离子流图

本方案建立了三重四极杆液质联用仪(TSQ Quantis)分析17种苯胺类化合物的检测方法。

  • 该检测方法不仅具有优异的灵敏度和线性范围,同时具备良好的重现性,符合生态环境部标准。

全氟化合物(PFCs)是一类具有特殊化学性质的人造化合物,其以表面活性、热稳定性、耐酸性以及疏水疏油性而广泛应用于生产与生活中。PFCs 具有键能很强的C-F键,其极大的稳定性导致该类化合物难以在环境介质中化学降解及生物降解,并且可在生物体内放大、富集,具有生殖毒性、诱变毒性、发育毒性、神经毒性、免疫毒性等多种毒性,是一类具有全身多脏器毒性的环境污染物。中国、欧盟及世界各国都对相关产品中的PFCs提出了限制要求,并陆续发布了相应的检测标准。


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全系列产品性能提升
 
 

分段式四级杆

优势:增强离子传输效率和一致性,确保仪器间分析结果可重现和更高通量需求下的长期稳定运行。

增强型双模式离散打拿极电子倍增管检测器

优势:增加倍增器的表面积从而延长其使用寿命,保持良好的线性和动态范围。

OptaMax NG离子源

优势:自动化所有气体和电压连接,方便易用。优化喷雾位置,以获得HESI或APCI模式的理想性能。

变色龙软件系统

优势:方法模板,自动调用,应对方法开发的挑战。仪器方法自动开发,参数自动转化,加速仪器使用效率。

具有轴向 DC 电场的主动碰撞池

优势:在同一时间窗口中分析更多的化合物,或通过更好的离子统计获得更好的定量结果,实现超快速选择性反应监测(SRM)。

灵活搭配,拓展应用领域

优势:多种配件灵活搭配,满足高通量、快速检测、合规等多种需求。

OptaMax NG离子源

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优势:自动化所有气体和电压连接,方便易用。优化喷雾位置,以获得HESI或APCI模式的理想性能。

分段式四级杆

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优势:增强离子传输效率和一致性,确保仪器间分析结果可重现和更高通量需求下的长期稳定运行。

增强型双模式离散打拿极电子倍增管检测器

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优势:增加倍增器的表面积从而延长其使用寿命,保持良好的线性和动态范围。

具有轴向 DC 电场的主动碰撞池

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优势:在同一时间窗口中分析更多的化合物,或通过更好的离子统计获得更好的定量结果,实现超快速选择性反应监测(SRM)。

Transcend UHPLC 系统

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VeriSpray™ PaperSpray 离子源

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变色龙软件系统

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OptaMax NG离子源

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分段式四级杆

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增强型双模式离散打拿极电子倍增管检测器

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具有轴向 DC 电场的主动碰撞池

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Transcend UHPLC 系统

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VeriSpray™ PaperSpray 离子源

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变色龙软件系统

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