氨基酸（AAs）是蛋白质的基本构建块。它们的构型直接影响肽和蛋白质的生理功能，因此在生物过程中不可或缺。天然存在的氨基酸主要为L型。然而，越来越多的研究表明，D型氨基酸（D-AAs）与各种特定的生理和病理过程密切相关[[1], [2], [3], [4], [5]]。这种关联使得D-AAs成为代谢分析和疾病诊断的潜在生物标志物[[6], [7], [8], [9]]。因此，分离和单独定量氨基酸对映体（L型和D型）至关重要。
近年来，基于生物标志物的细胞分型在癌症分析中发挥了越来越重要的作用。虽然核酸[10,11]、蛋白质抗原[12]和小分子代谢物[13,14]等主流生物标志物有效推动了这一领域的发展，但现有系统在分辨率和特异性方面仍存在局限性。不同细胞类型中手性氨基酸的差异为生物标志物的开发提供了新的潜力。通过建立基于对映体相对比的分析系统，有望为细胞鉴定提供一种新的、基于手性的、更具区分性的基础，从而扩展细胞分型的化学信息基础。
针对手性氨基酸的先进分析方法日益多样化，包括探针识别[15-17]和膜分离[18,19]。探针识别技术利用其对目标对映体的选择性，实现成像检测或通过内置荧光团进行肉眼观察[20,21]。然而，它们的定量准确性和分析物的通用性仍有待进一步提高[22]。膜分离通常通过在电化学传感平台上构建手性识别位点来实现单分子检测的高灵敏度，但在通量方面存在限制[23]。其他方法，如构建金属有机框架[24]或量子点电化学发光芯片[25]，也能实现特定手性氨基酸的检测。尽管如此，在复杂基质中同时检测所有19种氨基酸对映体仍然具有挑战性。
目前，液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）仍是分离和分析手性氨基酸的主要技术[[26], [27], [28], [29], [30]]。然而，使用LC-MS/MS直接分析天然氨基酸仍面临挑战。在色谱分离过程中，氨基酸的强极性导致它们从柱子上快速洗脱[31]，从而导致保留时间短和分离效果差[32]，这影响了手性分辨率。对于质谱分析，一些天然氨基酸在生物样本中的含量极低[33]，并且电离效率低，使得使用传统的电喷雾离子化源难以产生稳定的信号[34]。此外，样本中的蛋白质和脂质[35]等基质成分在电离过程中会与氨基酸竞争电荷，导致目标分析物的电离受到抑制，最终影响定量准确性。衍生化已成为提高氨基酸检测性能的关键预处理策略[36,37]。经典的衍生化试剂，如Marfey试剂[[38], [39], [40]]、FMOC-Cl [41,42]和NBD-F [43,44]，已广泛用于LC-MS/MS分析。然而，它们在衍生化效率和稳定性方面仍存在局限性[[45], [46], [47], [48], [49]]，这些因素影响了分析方法的稳健性和通用性。因此，仍需要开发一种能够在复杂生物基质中高效且稳健地同时准确定量多种手性氨基酸对映体的策略。
本研究采用了丹磺酰氯（Dns-Cl）衍生化策略，该策略以其高衍生化效率、温和的反应条件和快速的动力学特性而闻名。结合自主开发的基于泰科普兰林的手性固定相（通过三唑连接桥接）和串联质谱技术，建立了一种高效的手性LC-MS/MS方法用于氨基酸分析。该方法提高了氨基酸的分离效率和分析灵敏度，成功实现了19对D/L氨基酸对映体的同时分离和分析，检测限范围为0.007至0.27 nmol，线性范围为0.33至33 nmol，RSD值低于6.16%。其中16对对映体被作为独立的手性对进行了定量分析。在使用血清和细胞裂解物等复杂基质进行验证后，该方法被应用于研究MCF-10A、MDA-MB-231和HepG2细胞中的手性氨基酸谱型。结果表明，这些细胞中D型氨基酸普遍积累，尤其是D-Ser、D-Pro和D-Met，这些氨基酸被认为是乳腺癌的潜在生物标志物。天冬酰胺（Asn）在两种癌细胞系中的对映体偏好相反（MDA-MB-231中主要为D型，HepG2中主要为L型）。此外，细胞外液中D型和L型氨基酸水平的变化反映了细胞在吸收和分泌手性氨基酸方面的差异。本研究建立的分析方法为检测复杂样本中的手性氨基酸提供了一种有效的方法，并为肿瘤诊断和手性代谢调控机制的研究提供了新的见解。
