Новый прототип масс-спектрометра обрабатывает миллиарды молекул одновременно

Исследователи из Университета Рокфеллера представили прототип масс-спектрометра MultiQ-IT, способного охлаждать, удерживать, фильтровать и направлять более миллиарда ионов одновременно. Это в тысячи раз больше, чем могут выдержать современные камеры, что значительно увеличивает динамический диапазон и соотношение сигнал/шум.

Традиционная масс-спектрометрия, хотя и является ключевым методом в биологии, обычно анализирует молекулы последовательно или очень небольшими группами. Это ограничивает возможность обнаружения редких, но важных молекул в сложных образцах, например, при изучении протеома или метаболома отдельной клетки.

«Что произвело революцию в секвенировании ДНК? Не изменения в базовой химии, а возможность одновременного проведения нескольких химических реакций. То же самое произошло и с вычислениями на графическом процессоре, и это именно то, что мы пытаемся сделать с помощью масс-спектрометрии».

говорит Брайан Т. Чейт, руководитель лаборатории

Концепция нового устройства была вдохновлена ​​работой ядерных пор клеток, которые распределяют молекулярный поток через многочисленные крошечные отверстия. Прототип представляет собой кубическую ионную ловушку с сотнями дырок, управляемых электричеством. Ионы, попадая внутрь, сталкиваются с молекулами газа, замедляются и могут сортироваться, удерживаться и направляться в несколько параллельных потоков.

Версия с 486 отверстиями может одновременно удерживать до десяти миллиардов зарядов. Система также улучшает обнаружение, позволяя обычным фоновым молекулам отступать, а также более редким и биологически важным (с многократным зарядом), чтобы остаться. Это увеличивает соотношение сигнал/шум в 100 раз.

«Редкие вещи могут быть важнее, чем более обычные».

отмечает старший научный сотрудник Эндрю Кручински

В настоящее время MultiQ-IT представляет собой экспериментальную версию концепции, а не готовый коммерческий продукт. Исследователи видят в этом основу для создания будущих инструментов, которые могут революционизировать биомедицинские исследования и разработку лекарств, подобно тому, что графические процессоры сделали в вычислениях.