液相色譜-串聯質譜（LC-MS/MS）技術以其高靈敏度、高特異性和多通道同時快速檢測等優勢在臨床檢驗中發揮出越來越重要的作用。但是, 由于液相色譜-串聯質譜普遍存在基質效應, 給臨床上復雜生物樣品分析方法的建立帶來了不少困擾。基質效應可對方法的定量限、檢出限、線性、準確度和精密度產生嚴重的影響。如何更好降低或消除基質效應的影響，是我們在建立臨床檢驗分析方法時需要重點考慮的問題。

Part.1/什么是基質效應

基質指的是樣品中目標分析物以外的成分，包括流動相組分、樣品中與目標分析物共提取的其他物質等。而基質效應（Matrix Effect，ME）則是在分析檢測時因為基質的存在進而影響了目標分析物在質譜中的離子化過程，使得目標分析物的質譜信號增強或者減弱^[1]。

Part.2/基質效應的產生機制

液相色譜-串聯質譜中的基質效應產生的原因一般認為是目標分析物離子化效率受到基質的影響，一些非揮發性或者難揮發性組分使得目標分析物小液滴在離子化過程中發生了改變，比如可能阻止了噴霧液滴有效氣化、改變噴霧液滴張力和粘度、以及非揮發性鹽或離子對試劑等有較強的離子抑制作用等。基質效用來源于基質中不易揮發的共洗脫成分與目標分析物在噴霧液滴轉移到氣態離子過程發生競爭^[2]。

Part.3/基質效應的來源

基質效應的來源主要分為兩類，一類是內源性物質的干擾，另一類是外源性物質的影響。內源性物質是指生物樣品中存在的有機和無機成分，經前處理后仍存在于提取液中。包括離子顆粒物成分（電解質、鹽類）、強極性化合物（酚類、色素）和各種有機化合物（糖類、胺類、尿素、脂類、肽類及其分析目標物的同類物及其代謝物）。其中磷脂是最主要的內源性組分，其對電噴霧電離（ESI）和大氣壓化學電離（APCI）均會產生離子抑制作用，具有表面活性的甘油磷脂酰膽堿是最強的內源性組分^[3]。外源性物質是在樣品制備或者提取過程中引入的外來物質，如包括塑料和聚合物的殘留、清潔劑（烷基酚）、離子對試劑、有機酸、緩沖液、SPE柱材料、流動相等。在臨檢采樣過程中，我們使用的抗凝管中的肝素鋰等均會產生基質效應。另外，APCI離子化方式比ESI對基質效應更敏感。基質效應不但與離子化方式有關，而且與各個儀器廠家的源設計也有關。

Part.4/基質效應的評估

基質效應的評估目前主要有兩種方法，分別是柱后注射法和萃取后添加法。柱后注射法可以定性地分析基質效應，明確易產生基質效應的色譜時間區域。該方法是通過以一個穩定的流速注射一定濃度的分析物到離子源，質譜以多選擇性反應監測模式運行，當質譜信號穩定時，液相注入空白萃取基質，如果共溶出物對檢測產生基質效應，就可以實時在質譜圖中反應出信號增強或者抑制的現象，為選擇合適的色譜方法提供重要信息。柱后注射法可通過基質效應在一個色譜循環中的出現和消失，清楚地顯示不同樣品前處理的影響、分析柱的適用性和基質效應的作用機制。萃取后添加法是可以定量評估基質效應，通過配制一定濃度的分析物于標準溶液中，然后用處理后的空白基質配制與標準溶液一致濃度的分析物，在同樣條件下進樣分析，比較兩者的信號。從兩者的信號比較可以判斷是基質抑制還是基質增強效應^[4]。

Part.5/基質效應的消除方法

液相色譜-串聯質譜的基質效應是客觀存在的問題，影響基質效應的因素也同樣有很多，如樣品、樣品基質、樣品前處理過程、色譜條件、色譜分離效果、流動相和離子化等。為了更好的消除或降低基質效應的影響，我們可以著重考慮以下幾個方法進行改進。

首先，優化樣品前處理方法。改進樣品提取和純化的方法可以減少提取液中的基質成分，可有效的降低或消除基質效應。目前的樣品前處理方法中，大家普遍認為利用有機溶劑蛋白沉淀法（PPT）或稀釋法處理后的樣品，其基質效應明顯會高于固相萃取（SPE）或者液液萃取（LLE）。對于樣品的凈化方面來說，PPT容易引入產生基質效應的物質，其中包括了很多基質組分和磷脂，當產生較為嚴重的基質效應時，可更換適當提取劑，例如從甲醇體系換為乙腈體系，或者加入適當的酸，改變PH以幫助減少基質效應。當PPT仍不能改善時，可以考慮LLE或者SPE的樣品提取手段，LLE可以很大程度上消除基質組分帶來的基質效應影響。

第二，調整合適的色譜分離條件。由于基質效應的產生是基質組分與待測物同時洗脫，可以修改色譜條件來降低基質效應的影響，通過改變梯度條件，流動相洗脫強度和PH都可以有效的改變待測物的保留時間，使其遠離離子抑制區域。基質效應主要出現在出峰較早的時間段，所以可使分析物的峰有一定的色譜保留，以降低基質效應。采用柱后注射法確定基質效應的出現時間，即可調整色譜條件，使分析物避免在此段時間內出峰。

第三，選用合適的同位素內標。同位素內標不但可抵消質譜離子化時的基質效應，還可消除樣品前處理過程中的差異。如果內標和待測物受到同樣程度的抑制和增強的話，任何離子化條件的變化只會影響到絕對的峰面積，而不會影響待測物和內標的比值，因此可以抵消基質效應的影響，為了最大程度的抵消和降低基質效應，內標應當具有待測物類似的物理化學性質，離子化效率和色譜保留時間，所以在遇到基質效應嚴重，普通內標不能解決時，推薦使用同位素標記內標。

第四，基質標準溶液校正法。采用基質標準溶液校正是對產生的基質效應的補償，以抵消基質效應的影響，是在前處理以及儀器條件無法消除基質效應的情況下的補償措施，以保證檢測結果的準確性。將某種基質樣品按照前處理方法進行提取，凈化、濃縮處理，所得提取物作為基質空白溶液，將標準品配成各濃度的空白基質匹配標液，制作標準曲線，用以對檢測結果進行校正。但一般生物樣本很難得到完全意義上的空白。

第五，選擇合適的API離子源。雖然APCI同樣存在基質效應，但是對于特定的化合物，特別是對于蛋白質沉淀法處理的樣品，若采用 ESI有明顯的基質效應，但可能該基質并不影響APCI的離子化。如果待測物的熱穩定性好而且靈敏度不是問題，那么從ESI轉到APCI是有效降低基質效應的方法。

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參考文獻：

[1]Taylor P J. Matrix effects: the Achilles heel of quantitative high-performance liquid chromatography-electrospraytandem mass spectrometry[J]. Clin Biochem, 2005, 38(4):328-34.

[2]Annesley T M. ion suppression in mass spectrometry[J].Clinical chemistry, 2003, 49 (7):1041-1044.

[3]向平, 沈敏, 卓先義. 液相色譜 -質譜分析中的基質效應[J]. 分析測試學報, 2009, 28(6):753-756.

[4]周劍, 王敏, 楊夢瑞. 液相色譜質譜分析中的基質效應研究[J]. 農產品質量與安全, 2018(1):4.