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本发明涉及集成蛋白质前处理和多肽高pH值反相分级的蛋白质组反应器及其应用,所述蛋白质组反应器包括移液枪枪头(1)、强阳离子交换树脂填料(2)和固相萃取膜(3);固相萃取膜(3)填充于移液枪枪头(1)的下端,强阳离子交换树脂填料(2)填充于移液枪枪头(1)下端并位于固相萃取膜(3)之上。本发明提供的蛋白质组反应器集成了蛋白质的预富集、还原、烷基化、酶解、多肽的除盐、洗脱和高pH值反相分级等操作,可用于少量细胞或者组织样品的蛋白质大规模鉴定和定量蛋白质组学中;此外,本发明提供的蛋白质组反应器技术可实现基于自动液体处理平台(例如安捷伦Bravo平台等)的自动化操作,提高样品处理通量和定量分析准确性。