察微知远，创见全球｜ASMS 2026应用聚焦③： Orbitrap Excedion 开拓分析新境界，助力未来科研征程
发布时间：2026-06-17 15:23 | 点击次数：47
随着生命科学和分析科学研究不断向复杂样品、痕量分析和高通量方向发展，研究人员面临的挑战已不仅仅是检测到目标化合物，更需要在复杂基质中实现低丰度组分的可靠发现、准确鉴定和精准定量。从代谢组学、脂质组学到环境污染物筛查、药物代谢研究以及蛋白质组学，越来越多的应用场景要求质谱平台同时具备高灵敏度、宽动态范围和强大的结构解析能力。
Thermo Scientific™ Orbitrap™ Excedion™ Hybrid Mass Spectrometer 正是在这一背景下推出的新一代高分辨质谱平台。该系统基于先进的 Orbitrap 高分辨率、高质量准确度（HRAM）技术，通过优化离子传输系统、引入增强动态范围（Enhanced Dynamic Range，eDR）扫描模式，并结合智能化数据采集与分析软件，实现从发现研究到定量分析的全面性能提升。其不仅能够提高低丰度化合物的检测能力，还能够在复杂样品中获得更完整、更可靠的结构信息，为多领域研究提供高质量数据支持。
Orbitrap Excedion的更新与应用优势
搭载新一代 Thermo Scientific™ OptaMax™ Plus 离子源，并兼容 OptiSpray™ 离子源及 Thermo Scientific™ FAIMS Pro Duo 接口，满足多样化应用需求。
配备电动力学离子漏斗（Electrodynamic Ion Funnel, EDIF），针对易降解化合物进行优化，实现更高的离子传输效率和检测灵敏度。
增强动态范围（eDR）全扫描技术，在单次扫描中实现高达 5 个数量级的动态范围，帮助同时检测高丰度和低丰度组分。
完整蛋白分析模式支持低压、标准和高压三种压力条件，可根据天然态（Native）或变性条件（Denaturing）自动选择和切换，实现最佳分析性能。
寡核苷酸分析模式同样支持多种压力条件，可针对寡核苷酸、siRNA、ASO 及 mRNA 等样品进行优化，提高分析灵敏度和数据质量。
代谢组学应用：
提升低丰度代谢物发现能力
在非靶向代谢组学研究中，代谢物覆盖度和鉴定置信度直接决定研究结果的深度与可靠性。利用NIST SRM1950标准血浆样品进行评估时，研究人员采用AcquireX™深度扫描工作流程结合eDR模式进行分析。结果显示，MS1层面的代谢物覆盖度提升超过300%，而基于mzCloud谱图库的高置信度代谢物鉴定数量提升约70%。这表明eDR不仅能够发现更多代谢物特征峰，更重要的是能够帮助研究人员获得更多可靠鉴定的代谢物。
临床样品分析中常见的EDTA抗凝剂也为代谢组学研究带来了挑战。由于EDTA离子信号极强，往往会压制其他低丰度代谢物的检测。在EDTA血浆样品中，Leu/Ile、CAR(2:0)和Thr-Asp等重要代谢物的信号容易受到影响。启用eDR后，这些代谢物的信噪比提高约3至5倍，显著增强了低丰度代谢物的检测能力，为生物标志物发现提供更可靠的数据基础。
此外，在NIST血浆样品中分析S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）时，传统全扫描模式下由于信号不足，SAH无法进入AcquireX包含列表，因此无法获得后续MS/MS鉴定。而在eDR模式下，SAH成功进入包含列表并获得高质量mzCloud谱库匹配结果。这一案例充分说明，eDR能够有效降低复杂基质中低丰度代谢物被遗漏的风险。
脂质组学应用：
兼顾覆盖度与结构解析能力
脂质组学研究同样受益于Orbitrap Excedion的高灵敏度和宽动态范围性能。在牛肝脏脂质提取物分析中，研究人员采用25分钟液相梯度、AcquireX智能采集以及LipidSearch软件进行脂质鉴定。结果显示，相较于Orbitrap Exploris 240，Orbitrap Excedion获得的脂质鉴定数量提升约57%。
在单细胞脂质组学研究中，Orbitrap Excedion展现出更明显的优势。以兔肾脏RK1细胞系单细胞样品为例，在纳流液相条件下采用正负离子极性切换模式进行分析。结果显示，单独使用正离子模式可鉴定约350种脂质，负离子模式可鉴定约190种脂质，而正负离子切换模式则可鉴定约540种脂质，总覆盖度提升约33%。更重要的是，正离子模式主要提供脂质类别信息，而负离子模式能够提供脂肪酸链结构信息，两者结合显著提高了脂质结构鉴定的准确性和可信度。
环境污染物分析：
增强未知污染物发现能力
环境与食品安全研究越来越依赖非靶向筛查技术来发现未知污染物和新兴污染物。以全氟和多氟烷基化合物（PFAS）分析为例，研究人员对三种水成膜泡沫灭火剂（AFFF）样品进行了比较研究。结合eDR模式、AcquireX工作流程和Compound Discoverer 软件后，化合物检出数量由1824个增加至8741个，MS/MS覆盖度由1685个增加至6764个，整体提升接近5倍。
更高的检出率进一步转化为更高的鉴定率。与传统Full Scan模式相比，eDR模式获得了更多PFAS诊断碎片、更丰富的mzCloud谱图库匹配结果以及更多基于预测数据库的匹配信息。其中，PFAS 中性丢失筛查数量由611增加至1611，显著增强了未知PFAS及其转化产物的发现能力。
在食品安全领域，研究人员以韭葱样品中的甲氨基阿维菌素B1a（Emamectin B1a）为例进行了验证。该化合物浓度仅为10 ppb，在复杂食品基质中属于典型的痕量分析目标。启用eDR后，其信噪比提升约28倍，充分体现了Orbitrap Excedion在痕量污染物检测中的优势。
药物代谢与DMPK应用：
支持复杂药物分子的研究
随着多肽药物、寡核苷酸药物以及偶联药物的发展，药物代谢与药代动力学（DMPK）研究对质谱平台提出了更高要求。以长效GLP-1受体激动剂司美格鲁肽（Semaglutide）为例，该药物具有复杂的多肽骨架和脂质修饰结构，其体内代谢物丰度低、结构相似度高，分析难度较大。
在小型猪体内研究中，Orbitrap Excedion结合eDR模式能够在给药后60分钟即准确检测到低丰度代谢物，并获得更完整的同位素分布、更准确的电荷态判定以及更高的信噪比。相比传统全扫描模式，eDR显著提高了体内痕量代谢物的发现能力。
在多肽药物定量方面，Orbitrap Excedion利用高分辨率HCD tMS²定量策略对司美格鲁肽和利拉鲁肽进行了分析。在复杂人血浆基质中，其定量下限（LOQ）达到0.05 ng/mL，相较于Orbitrap Exploris 240提升约5倍灵敏度。同时，HRAM tMS²方法无需复杂的MRM方法开发，显著提高了方法建立效率和灵活性。
对于反义寡核苷酸（ASO）药物分析，以福米韦生（Fomivirsen）和诺西那生（Nusinersen）为代表的研究表明，通过多个特征碎片离子累加定量，可实现100 pg/mL的定量下限，并在三个数量级线性范围内保持优异的准确度和精密度。这一性能对于寡核苷酸药物研发和生物分析具有重要意义。
蛋白质组学应用：
实现深度覆盖与精准定量
蛋白质组学研究对质谱平台的要求不仅包括深度覆盖，还包括高通量和高重复性。Orbitrap Excedion结合Vanquish Neo液相系统和μPAC Neo Plus色谱柱构建Velocity DIA工作流程，在500 ng蛋白上样量条件下，最高可实现约11,900个蛋白的鉴定，展现出优异的深度蛋白质组分析能力。
与此同时，该平台支持从12 Samples Per Day（SPD）到96 SPD的多种分析通量模式。在96 SPD高通量条件下，仍可获得超过5500个蛋白的鉴定结果，实现分析深度与样品通量之间的良好平衡。
在无标记定量（LFQ）实验中，针对Human、Yeast和E. coli三种蛋白组混合样品进行评估，结果显示蛋白定量误差（Log₂ Ratio Error）低于0.10，蛋白CV维持在3%至6%之间。这一结果表明，Orbitrap Excedion不仅能够实现深度蛋白覆盖，同时具备优异的定量准确性和重现性，非常适合大规模队列研究和多组学整合分析。
总结
Orbitrap Excedion并非仅仅是一台灵敏度更高的新一代Orbitrap质谱仪，其真正价值在于通过全新的离子传输设计和增强动态范围（eDR）技术，显著提升复杂样品中低丰度化合物的检测、鉴定和定量能力。从代谢组学中的生物标志物发现，到单细胞脂质组学、PFAS非靶向筛查、多肽与寡核苷酸药物分析，再到高通量DIA蛋白质组学研究，Orbitrap Excedion均展现出更高的灵敏度、更宽的动态范围以及更深入的分析覆盖能力。对于需要在复杂样品中获得高置信度结果的研究人员而言，Orbitrap Excedion正在为下一代多组学研究和先进分析应用提供更加可靠的技术支撑。