质谱仪可以测量巨大的病毒颗粒

一个纳米机械质谱仪已经精确地测量了一个巨大的105MDa dna填充病毒颗粒的质量。该系统可以检测单一分子的质量范围从一套常见的质谱技术缺失。

1919年发明的第一台质谱仪通过测量原子的mas来检测原子核中中子数的差异。在过去的一个世纪里，这项技术已经进步到可以测量越来越大的分子。商业仪器现在可以测量大到1MDa的聚合物和蛋白质，而在研究实验室中改进的质谱仪可以测量大到几十个MDa的分子。然而，即使是质量更大的分子也很难测量，因为它们的惰性离子不会因电场或磁场而向探测器偏转。

一个由克利斯朵夫Masselon而且Sebastien Hentz他在法国替代能源和原子能委员会(French Alternative Energy and Atomic Energy Commission)工作，希望创建一个系统来测量缺失的质量范围:MDa到GDa颗粒、许多病毒的大小、大型蛋白质复合物和疾病生物标志物。马塞隆说:“我们真的试图脱离质谱仪的经典设计，找到真正适合将粒子输送到纳米机械探测器的东西。”

首先，研究人员使用纳米电喷雾电离持续电离充满dna的T5病毒颗粒溶液。一旦进入仪器，电离液滴与氦气混合。然后，混合物流过一个空气动力学透镜，这是一个低压室，有一系列三个开口，利用粒子的惯性将它们聚焦成一个紧密的光束。

当混合物通过每个开口时，氦迅速扩散到腔室，而相对缓慢的较大粒子扩散得更慢。当粒子通过每个开口时，它们的路径变得越来越密集，并且由于粒子不能快速扩散，路径保持紧密。

最后，聚焦的粒子束击中一个为这个质量范围量身定制的探测器，这是一个蚀刻在硅芯片上的20个纳米机械谐振器阵列。每个谐振器在两个锚点之间都有一个微小的光束。当病毒落在振动光束上时，光束的振动频率会根据粒子的质量和位置发生可预测的变化。

研究人员测量了数百个充满dna的病毒，发现测量质量的归一化分布以108.4MDa为中心。这个数值略高于计算出的分子质量105.4MDa，这可能是因为在电离过程中引入了盐，Masselon说。

该系统中的空气动力学透镜是将大型物种，特别是像病毒这样的外来物种引入质谱仪的好方法，他说迈克尔Roukes加州理工学院。他首先开发了纳米机械质谱，并与马塞隆和亨茨合作进行早期仪器设计。Roukes认为纳米机械质谱的未来是一种工具，可以从复杂的混合物中测量单个完整的蛋白质复合物，识别细胞中的每个成分，以检测低丰度的疾病生物标志物。

Masselon说，这个新系统的设计也很有用，因为它可以很容易地修改，以使用其他类型的纳米机械探测器，比如探测粒子形状、大小和刚度的探测器。