用于从质谱法输出识别聚合物物种的方法及设备的制造方法_2

文档序号:8491730阅读:来源:国知局
所述一或多个候 选中性分子成分中的每一候选中性分子成分包含所述频谱峰值的所述相应实验质量的质 量测量准确度的范围内的相应质量。
[0028] 在某些实施例中,确定所述第一候选化学式是到所述未识别化合物的中性丢失匹 配进一步包含识别所述第一候选化学式的理想配比法允许所述一或多个候选中性分子成 分中的至少第一候选中性分子成分。识别所述第一候选化学式的理想配比法允许所述第一 候选中性分子成分可包含对于所述第一候选中性分子成分确定所述第一候选化学式中的 每一类型的原子数目大于所述候选中性丢失成分中的每一对应类型的原子数目。
[0029] 在某些实施例中,识别所述第一候选化学式包含:确定以下项中的至少一者:(a) 重复结构单元的化学式,及(b)所述两个或两个以上重复结构单元的估计分子量,其中所 述未识别化合物包含(i)两个或两个以上重复结构单元,及(ii)至少一个末端单元;及至 少部分基于所述质谱法数据且进一步部分基于以下项中的至少一者识别所述未识别化合 物的所述第一候选化学式:(a)所述重复结构单元的所述化学式,及(b)所述估计分子量。
[0030] 在一个方面中,本发明是针对一种系统,其包含处理器;及存储器,其上存储指令, 其中所述指令在由所述处理器执行时使得所述处理器:存取包含未识别化合物的样本的质 谱法数据;至少部分基于所述质谱法数据识别用于所述未识别化合物的至少第一候选化学 式;存取用于所述第一候选化学式的频谱数据;及确定所述第一候选化学式是到所述未识 别化合物的中性丢失匹配。所述中性丢失匹配的所述确定对于所述频谱数据的多个频谱峰 值中的每一者来说可包含:计算所述第一候选化学式的理论质量与对应于所述频谱峰值的 相应实验质量之间的相应质量差,及比较所述相应质量差与一或多个对应中性分子成分中 的每一者的质量以识别对应于所述频谱峰值的一或多个候选中性分子成分。
[0031] 在一个方面中,本发明是针对一种其上存储指令的非暂时性计算机可读媒体,其 中所述指令在由处理器执行时使得所述处理器:存取包含未识别化合物的样本的质谱法数 据;至少部分基于所述质谱法数据识别用于所述未识别化合物的至少第一候选化学式;存 取用于所述第一候选化学式的频谱数据;及确定所述第一候选化学式是到所述未识别化合 物的中性丢失匹配。所述中性丢失匹配的所述确定对于所述频谱数据的多个频谱峰值中的 每一者来说可包含:计算所述第一候选化学式的理论质量与对应于所述频谱峰值的相应实 验质量之间的相应质量差,及比较所述相应质量差与一或多个对应中性分子成分中的每一 者的质量以识别对应于所述频谱峰值的一或多个候选中性分子成分。
[0032] 关于本发明的其它方面描述的实施例的特征也可在本发明的此方面中使用。
【附图说明】
[0033] 通过结合附图参考以下描述将更加明白且更好地了解本发明的前述及其它目标、 方面、特征及优点,其中:
[0034] 图1是用于从质谱法输出识别化学式的实例系统的图;
[0035] 图2A到2C是用于从质谱法输出识别聚合物物种的实例方法的流程图;
[0036] 图3A到3F是用于从质谱法输出识别聚合物物种的系统的实例用户接口的屏幕截 图;
[0037] 图4A及4B是至少部分基于中性丢失识别化学式的实例方法的流程图;
[0038] 图5A及5B是用于使用中性丢失方法识别化合物的系统的实例用户接口的屏幕截 图;
[0039] 图6是用于从质谱法输出识别聚合物物种的实例网络环境的方框图;
[0040] 图7是实例计算装置及实例移动计算装置的方框图;及
[0041]图8A到8D是表明使用中性丢失方法识别化合物的系统的实例使用的一系列屏幕 截图。
[0042] 从下文结合【附图说明】的详述将更加明白本发明的特征及优点,其中相同参考字符 识别全部对应元件。在图中,相同参考数字大体上指示等同、功能上类似及/或结构上类似 的元件。
【具体实施方式】
[0043] 在所述描述中,当设备、装置及系统被描述为具有、包含或包括特定组件时或当过 程及方法被描述为具有、包含或包括特定步骤时,预期此外本发明存在本质上由或由所叙 述组件组成的设备、装置及系统且存在根据本发明的本质上由或由所叙述步骤组成的过程 及方法。
[0044] 应了解,只要本发明保持可操作,步骤次序或用于执行某个动作的次序便无关紧 要。此外,可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
[0045] 如本文中所使用,术语"聚合物"是指高的相对分子质量的分子,所述聚合物的结 构包含实际上或概念上源自于原子的多个重复单元。在一些实施例中,聚合物具有大于约lOODa的平均分子量。在一些实施例中,聚合物具有大于约250Da的平均分子量。在一些 实施例中,聚合物具有大于约500Da的平均分子量。在一些实施例中,聚合物具有大于约 1,OOODa的平均分子量。在一些实施例中,聚合物具有大于约10,OOODa的平均分子量。
[0046] 如本文中所使用,术语"重复单元"是指聚合物分子中发生至少一次的一部分。在 一些实施例中,聚合物中的重复单元具有与用于形成聚合物的单体相同的分子量。
[0047] 如本文中所使用,术语"末端基团"是指包含聚合物分子但是不在重复单元内的化 学式。在一些实施例中,末端基团是线型聚合物的末端基团,在其它实施例中,当前上下文 的末端基团可表示线型或环状聚合物的侧链。末端基团可小于或大于重复单元。
[0048] 作为使用质谱法数据建立化合物的同一性的部分,一些现有软件包涉及在分析候 选分子式时参考所建立的数据库。例如,申请人的AxIONECID(元素成分识别)软件包允 许用户从样本分析确定已知("已知的未知")及未知("未知的未知")化合物的成分。所 述程序基于所观察分子离子的测量确切质量及分子离子同位素分布中的同位素比的相对 丰度计算分析物的元素成分。AxIONECID接着计算分析物的潜在分子式、链接到PubChem 化合物数据库,且列出所述成分的所有可能化合物(及相关结构)。
[0049] 在某些实施例中,本发明涵盖以下发现:虽然用于相对较低分子量(例如小于 1000Da)的分子的现有元素成分识别软件实现了优越的结果,但是仍然极为希望能够有效 地识别较高分子量(例如,聚合物)的分子。如本文中描述,除了其它以外,本发明还提供 一种包含预测聚合物分子的结构或确切质量的步骤的方法,其中所述方法包含聚合物分子 中的一或多个已知重复单元的用户输入。虽然无法已知聚合物末端基团的精确同一性,但 是一或多个已知重复单元的输入足以依高准确度预测母体分子的结构或确切质量。
[0050] 可根据所提供方法使用含有一或多个重复单元的任何聚合物分子。在一些实施例 中,由所提供方法分析的聚合物是只包含一个重复单元的均聚物。在一些实施例中,由所提 供方法分析的聚合物是包含两个或两个以上不同重复单元的共聚物。
[0051] 在某些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是选自由以下项组成的群组:多糖 苷、多核甙酸、多肽、聚碳酸酯、聚酰胺、聚烯烃、聚醚、硅氧烷、聚缩醛、聚缩酮、聚原酸酯、聚 酯、聚芳酰胺及其衍生物。
[0052] 在某些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是选自由以下项组成的群组:多糖、 糖肽、糖脂、及其衍生物。在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是选自由以下项组 成的群组的同多糖:纤维素、淀粉糖、葡聚糖、果聚糖、岩藻多糖、鹿角菜胶、菊糖、果胶、支链 淀粉、肝糖及里瑟南(lixenan)。在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是选自由以 下项组成的群组的杂多糖:琼脂糖、透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、角质素、海藻酸及 肝素。在某些实施例中,可改质此类多糖(例如,载有保护基团或含有来自经氧化剂处理的 开环单元)。
[0053] 在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是选自由以下项组成的群组:聚 (碳酸乙烯酯)、聚(碳酸丙烯酯)、聚(碳酸丙烯酯)_共聚(碳酸乙烯酯)、聚(碳酸丁烯 酯)、聚(碳酸环己烯)、聚(柠檬烯碳酸)及聚(1,2己烯碳酸)。
[0054] 在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是选自由以下项组成的群组的聚酰 胺:尼龙-6、尼龙-6, 6、尼龙-12、尼龙-12, 12及尼龙-11。
[0055] 在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是选自由以下项组成的群组:聚乙 烯、聚(四氟乙烯)、聚丙烯、聚异丁烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚(氯乙烯)、聚(丙烯酸甲 脂)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丁二烯、聚氯丁二烯、顺聚-1,4-异戊间二烯及反聚-1,4-异 戊二烯。
[0056] 在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是选自由以下项组成的群组:聚 (乳酸)、热塑性淀粉、聚(3-羧基丁酸)、聚(4-羧基丁酸)、聚(3-羧基丙酸)、聚羟辛酸 盐、聚(3-羟基戊酸酯)、聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基缬草酸)、聚(对苯二甲酸乙二酯) (PET)、聚(丁烯对苯二酸酯)、如聚(己二酸丁二酯)的生物降解聚酯、聚(己二酸乙烯)、 聚(丁二酸丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对 苯二甲酸丁二醇酯-co-聚己二酸丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇-co-己二酸对苯二 甲酸乙二醇酯)、其它脂肪及芳香烃、聚(乙烯醇)、聚(醋酸乙烯酯)、乙烯乙烯醇聚合物 (EVOH)、聚(己内酯)、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚甲醛、聚二醚酮、聚(四亚甲基醚)二 醇及聚酰胺酯。
[0057] 在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是线型聚合物。在一些实施例中,由 所提供方法分析的聚合物是环状聚合物。在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是 支(化)聚(合)物。在一些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是球状聚合物。在一 些实施例中,由所提供方法分析的聚合物是接枝共聚物。在一些实施例中,由所提供方法分 析的聚合物是梳状聚合物。
[0058] 可根据所提供方法使用聚合物的任何重复单元。在一些实施例中,上述聚合物中 含有此重复单元。在某些实施例中,重复单元是形成聚合物的单体的最小可能单元。例如, 聚二甲基硅氧烷的重复单元是-Si(ch3)2o-。在某些实施例中,重复单元可包含例如共聚物 聚碳酸亚乙基酯中的两个或两个以上单体单元,其中重复单元可为-OC(0) 0 (ch2) 2-,或重复 单元可进一步被分解为单体-oc(o)-及-o(ch2)2-。
[0059] 在一些实施方案中,本发明可针对一种用于从质谱法输出识别聚合物物种的系统 及方法。为辅助识别包含重复一或多次的单元的化合物(例如聚合物结构)的速度及准确 度,可提供一种使用一或多个候选重复单元作为输入的用于化学式识别的软件工具。在一 些实施方案中,软件工具可用来识别具有重复至少三次的重复单元的聚合物物种。使用重 复单元,软件工具可反复地搜索包含重复单元加末端单元结构的化学式,所述结构在阈值 容差内匹配质谱法输出。
[0060] 在一些实施方案中,软件工具接受重复单元结构及对一个或两个末端单元的结构 的限制两者。例如,用户可将构成每一末端单元的元素的数目限制为最大元素数目(例如 10)。在另一实例中,用户可将元素类型限制成特定集合。
[0061] 在一些实施方案中,本发明可针对一种用于至少部分基于中性丢失来识别样本化 合物的化学式的系统及方法。在本文中,中性丢失是指两个质谱峰值之间归因于例如导致 分子式丢失的前期化学过程或气相碎片化的处理而出现的质量差。分子式丢失可归属于至 少一个现有且已报告的中性稳定分子。与离子导向器或离子源中的离子活化的大多数气相 碰撞诱导的解离反应(例如经由在飞行时间(TOF)质谱法的动能尺度方面稍微大于表观活 化能皇的单分子衰变而进行)将表明中性丢失。在这些反应中,例如,产物与反应物之间的 质量差等于某个已知(例如,化学式数据库中报告且存储的)中性分子的质量。在确定候 选化学式与通过质谱法数据识别的化学式的特征之间的匹配程度时,中性丢失分析仪对于 质谱法数据内的每一频谱峰值比较所观察质量差(例如,频谱峰值与相邻频谱峰值之间) 与化学式的数据库内的质量分子成分。例如,中性丢失分析的方法可增加准确度或关于以 下实例缩减化学式的潜在候选库:TOF质谱仪的毛细管-分离器区域中的碰撞诱导解离;成 块代谢物;前期化学反应(例如,质谱法之前的样本中的反应);及关于重复单元的确切质 量的聚合物同一性。
[0062] 参考图1,说明用于从质谱法输出识别化学式的实例系统100。系统100包含质谱 法数据分析服务器102,所述质谱法数据分析服务器102经配置以分析由质谱仪104生成的 质谱法数据110的集合以基于源自于质谱法数据110的信息与化学式数据存储区106内含 有的信息的比较来识别一或多个化学式。用户可经由计算装置1〇8(例如,本地或远程连接 到数据分析服务器102的计算装置或直接连接到质谱法数据分析服务器102的输入/输出 (I/O)外围装置)与质谱法数据分析服务器102介接。
[0063] 在一些实施方案中,操作计算装置108的用户存取在质谱法数据分析服务器102 上执行的质谱法数据分析仪112。在一些实施方案中,用户将由质谱仪104生成的质谱法 数据110供应给质谱法数据分析仪112。在其它实施方案中,用户从可用质谱法数据(例 如,由质谱仪104先前下载、传送或以其它方式可用于数据分析服务器102)选择质谱法数 据110。在一些实施方案中,质谱仪104包含数据分析服务器。例如,数据分析服务器102 可被实施为在质谱仪系统内运行的一或多个计算机处理器。
[0064] 在一些实施方案中,质谱法数据分析仪110从质谱法数据110计算额外数据。例 如,基于质谱法数据110内含有的实验信息、离子的质量_电荷比(例如,被计算为所谓的 "轮廓"频谱中的峰值的几何中心)、峰值的相对强度及/或电荷(例如,基于被视为表示相 同同位素群集的峰值的相对位置)。
[0065] 在一些实施方案中,除了质谱法数据110以外,用户给质谱法数据分析仪112供应 设置数据116。在一些实例中,设置数据116包含质谱法数据分析仪112的一或多个功能的 选择,例如在一些实例中,化学式识别器112a、公式生成器112b及中性丢失计算器112c。
[0066] 例如,化学式识别器112a可分析质谱法数据110以确定包含类似于质谱法数据 110的特征(例如,在相距所述特征的阈值距离内)的质谱法特征的一或多个化学式。在一 些实例中,被提供给化学式识别器112a的设置数据116可包含单同位素峰值的准确质量、 电荷载子、同位素丰度及/或用于识别候选化学式的化学式的数据库。用户可例如通过导 入质谱法数据或通过手动输入数据提供单同位素峰值的准确质量。例如,单同位素峰值的 准确质量可被视为质谱法输出的轮廓峰值的几何中心。基于质谱法输出,在一些实施方案 中,可选择默认电荷载子。在其它实施方案中,用户可(例如基于实验数据或实验化合物的 预期含量)选择电荷载子。在一些实施方案中,同位素丰度(例如,频谱中的相应峰值的相 对或绝对强度)是由来自质谱法数据110的化学式识别器112a导入。在一些实例中,化学 式数据库可包含由国家生物技术信息中心(NCBI)维护的PubChem化合物数据库或由国家 标准技术局(NIS
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