利用飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）实现糖胺聚糖的高灵敏度分析与物种来源鉴别验证研究

　　本研究创新性地验证了飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）技术在糖胺聚糖（GAGs）分析中的应用效能。该方法可在1分钟内完成样本检测，仅需75皮克样本量，通过多元变量分析（MVA）实现了不同动物源肝素（HP）的精准鉴别（灵敏度达0.001 wt%）及污染物检测，为药品安全与生物标志物研究提供了突破性技术方案。

　　

Section snippets

Materials

来自猪粘膜的硫酸乙酰肝素（HS）钠盐（GAG-HS01, Iduron）、猪粘膜硫酸皮肤素（DS）钠盐（平均分子量41,000, GAG-DS01, Iduron）以及马链球菌来源的透明质酸（HA）钠盐（分子量150,000–300,000, 75044, Sigma-Aldrich）均直接使用。肝素（HP）样品（临床原料药）与过硫酸软骨素（OS CS）由多家制药企业捐赠给英国药品和健康产品管理局。牛角膜来源的硫酸角质素（KS）钠盐由乌普萨拉大学Ulf Lindahl与Lena Kjellén教授惠赠。

Specificity – Identification of GAG type

为评估ToF-SIMS分析糖胺聚糖（GAGs）的能力，我们检测了各类GAG及多批次猪、羊、牛源肝素样本。需明确以下术语定义：技术重复（n）指同一样本在单次实验中的多次检测；技术反复（N）指不同实验中对同一样本的检测；生物重复（N_B）指不同来源的样本批次。

Discussion

本研究基于先前工作（Hook et al., 2021），深入探索了ToF-SIMS技术在GAG类型及动物源高灵敏度鉴别中的应用。通过多种多元变量分析（MVA）方法实现定性与半定量分析，重点扩展至多生物重复的肝素样本检测，涵盖猪、牛、羊源肝素以应对药品供应链物种溯源的核心需求。

Conclusion

本研究采用ToF-SIMS技术成功实现了不同糖胺聚糖（GAGs）类型及动物源肝素（HP）的特异性化学鉴别。通过微阵列样本制备方式，实现了每分钟1样本的高速自动化检测，累计分析量超2600次。主成分分析（PCA）模型可准确区分GAG类型，所有样本预测准确率达100%，且能鉴别出不同动物源肝素（灵敏度：牛源污染检测限0.001 wt%，羊源0.01 wt%）。该方法展现了卓越的精密性、鲁棒性与定量能力，为肝素分析提供了全新解决方案。