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在藥物研發中，準確解析未知化合物的結構至關重要。氘代交換（HDX）是一種通過追蹤氫（H）被氘（D）替換來揭示分子中可交換氫原子數量的強大技術，能為結構確證提供關鍵線索。然而，傳統的色譜-質譜聯用 HDX 方法往往耗時且試劑消耗大。今天分享的案例展示了開放式采樣端口-質譜聯用（OPSI-CMS）如何革命性地實現快速、簡便、低成本的氘代交換分析，顯著提升結構解析效率！
耗時長： 需要更換色譜系統的水相為 D?O，平衡和運行色譜柱耗費時間。
成本高： 使用大量昂貴的氘代試劑（如 D?O）。
步驟繁瑣： 需要專門的色譜方法和系統配置。
來自阿斯利康（AstraZeneca）的研究團隊創新性地將 OPSI-CMS 技術應用于小分子藥物的氘代交換研究。OPSI-CMS 是一種創新技術，其核心優勢在于：
“即觸即測”： 樣品（固體或溶解在 D?O 中的溶液）只需接觸 OPSI 端口處的溶劑彎月面（通常使用乙腈+0.1%TFA）。
秒級響應： 樣品瞬間溶解/稀釋，并通過文丘里效應被快速吸入電噴霧離子源（ESI），在數秒內即可獲得質譜圖。
樣品量少： 僅需微量樣品。
無需復雜前處理： 省去了繁瑣的色譜分離步驟。
研究者選取了5種具有不同數量可交換氫（1-5個）的標準藥物分子（利血平、硝苯地平、普魯卡因、紅霉素、琥乙紅霉素）進行 OPSI-MS 分析：
先將樣品直接以固體形式或溶解在H?O中用OPSI-MS分析，獲得[M+H]?或[M+Na]?離子質譜圖作為基線。
然后將樣品溶解在D?O中，靜置幾分鐘（對于交換慢的樣品可延長至過夜），再用OPSI-MS分析。
關鍵結果：OPSI-MS成功檢測到了氘代的離子[M+D]?或[M+Na]?（鈉加合物的質量位移+1 Da），其質量數的增加（Δm）對應了各分子理論上的可交換氫數（1, 1, 2, 5, 4個）。[M+D]?通常是譜圖中的基峰。
優勢體現：整個實驗流程（溶解D?O + 分析）可在5分鐘甚至更短時間內完成！分析本身僅需約30秒。同時，D?O用量極少，顯著降低成本。
結論：在譜圖中觀察到了微弱的[M-1]?峰（如利血平明顯），表明存在輕微的不全交換或反交換（氘被環境中的水氫重新替換）。但這不影響通過基峰準確判斷可交換氫總數。在開放實驗室環境中，盡量減少樣品暴露于空氣可減輕反交換。
圖1: OPSI-CMS原理圖
圖2：利血平在固體狀態下產生 m/z 609 的[M+H]+ 離子，使用 D2O 作為稀釋劑時產生 m/z 611 的 [M+D]+ 離子，表明存在一個可交換氫原子。這與理論可交換氫原子數相符。
圖3：硝苯地平在固體狀態下產生 m/z 369 的 [M+Na]+ 離子，使用 D2O 作為稀釋劑時產生 m/z 370 的 [M+Na]+ 離子，表明存在一個可交換氫原子。這與理論可交換氫原子數相符。
圖4：普魯卡因在固體狀態下產生 m/z 237 的 [M+H]+ 離子，使用 D2O 作為稀釋劑時產生 m/z 240 的 [M+D]+ 離子，表明存在兩個可交換氫原子。這與理論可交換氫原子數相符。
圖5：紅霉素在固體狀態下產生 m/z 734 的 [M+H]+ 離子，使用 D2O 作為稀釋劑時產生 m/z 740 的 [M+D]+ 離子，表明存在五個可交換氫原子。這與理論可交換氫原子數相符。
圖6：琥乙紅霉素在固體狀態下產生 m/z 862 的 [M+H]+ 離子，使用 D2O 作為稀釋劑時產生 m/z 867 的 [M+D]+ 離子，表明存在四個可交換氫原子。這與理論可交換氫原子數相符。
OPSI-MS是快速HDX分析的理想工具：該方法能在5分鐘內準確測定小分子藥物中1-5個可交換氫原子的數量。
助力結構解析：獲得的“可交換氫數量”信息是結構確證的關鍵拼圖，可增強基于高分辨質譜和MS/MS數據推斷未知物結構的可信度。
顯著提升效率：相比傳統色譜-HDX方法，節省大量時間（分鐘級 vs 小時級）和昂貴的D?O試劑。
操作簡便：無需改動現有離子源，固體或液體樣品直接上樣，“即觸即測”。
OPSI-MS 為藥物化學家和質譜工作者提供了一把開啟快速解析之門的鑰匙。其簡便、快速、低成本的氘代交換能力，將大大加速藥物研發進程中關鍵信息的獲取，助力更快的研發決策。這項來自阿斯利康的創新應用，展示了 OPSI-CMS 在解決實際分析挑戰中的強大潛力！
參考文獻：
Ray AD, Clemens G, Holman SW. Application of Open Port Sampling Interface–mass spectrometry (OPSI-MS) to deuterium exchange as an aid for structural elucidation. Rapid Commun Mass Spectrom. Accepted. doi: 10.1002/rcm.8536
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