自建电喷雾解吸电离源（DESI）在大分子分析中的应用及离子化机理探索

自建了简易的电喷雾解吸电离源(DESI),优化了DESI源喷口的位置和角度,并将其用于常见多肽和蛋白质的分析。多肽和小质量蛋白质(<20 kDa)可以容易地从表面解吸电离,生成清晰的质谱。而牛血清白蛋白(66.4 kDa)不能产生清晰的多电荷分布的质谱,说明当前DESI源的设计可能存在一个电离的分子量上限。通过比较不同的实验条件并对比ESI-MS,发现溶剂分子的挥发过程对电荷分布以及峰宽均有显著影响,可能是由于ESI更软引起。载样表面的性质对DESI-MS的信号强度有较大影响。金表面的自组装单分子膜(SAM)相对于纯金表面有较好的绝缘性,并有助于产生较强信号,说明来自表面的电子转移(电中和)是电喷雾解吸电离过程中的一个重要因素。该文的研究有助于对DESI-MS的实验条件和载样表面的选择,同时增进了对电喷雾解吸电离机理的了解。     

电喷雾离子源(ESI)中带电液滴的形成与碎裂模拟

基于电喷雾离子源(ESI)中液流的输运行为,构建了相应的物理模型,并利用Fluent软件对电喷雾离子源中带电液滴的形成与裂变过程进行模拟研究.分别考察了毛细管电压、离子源温度和溶液表面张力3个参数对源内液滴粒径分布的影响.模拟结果表明,较大的毛细管电压、较高的离子源温度和较低的表面张力条件下得到的液滴粒径较小,液滴碎裂效果较好.模拟结果与文献报道及经验公式结果一致.     

电化学电喷雾电离源控制系统的研制

控制系统是电化学电喷雾电离源的核心部件及研制难点.本研究通过单片机控制数模、模数转换及蓝牙无线通讯模块构建了一套电化学电喷雾电离源(EC/ESI source)的控制系统.利用此系统及一种同轴式探针组成了完整的电化学电喷雾电离源,对9,10-二苯基蒽进行了循环伏安及在线电化学/电喷雾电离质谱(Online EC/ESI-MS)测试.结果表明:此系统具有高达±1 mV的电势控制精度,电流测量精度优于±0.1 μA(增益为0.01 V/μA)或±0.01 μA(增益为0.1 V/μA).本系统具有成本低廉,可在电喷雾高压上安全悬浮,易于操控的特点.     

密闭式电喷雾离子源中流场的分布特征

利用流体力学模拟软件Fluent构建了电喷雾离子源的二维模型，并基于所构建的模型探讨了离子源构型、辅助气引入方式、气体流速对源内流场分布的影响。结果表明，相比于其它两种结构，矩形结构的离子源能够提供较为稳定的流场。通入同轴辅助气和正交方向辅助气都能够起到聚集样品喷雾的效果，但作用效果却并不相同。提高同轴辅助气流速，能够增大喷口处混返区域，改变气流驻点位置。而增大正交方向辅助气流速，虽然同样能够提高源内各处气体流速，但并不会改变喷口处混返区域的大小。以Turbo V离子源为研究对象，考察了喷针位置、辅助气流速对溶液总离子流的影响，实验趋势与模拟结果基本吻合。     

多喷嘴电喷雾阵列离子源对离子迁移谱性能的影响

采用多喷嘴电喷雾阵列作为离子迁移谱仪(IMS)的离子源以提高大气压下离子迁移谱的分析性能.12喷嘴的电喷雾阵列离子源内径为46μm,采用环形排列以提高喷雾电场的均匀度,喷嘴之间的距离为0.5 cm以克服喷嘴之间的电场屏蔽效应.测定了不同比例的甲醇作为ESI溶剂在2～ 30 μL/min流速及2.5～7 kV的喷雾电压下西地那非和苏丹红Ⅱ号的响应值及相应的信噪比.实验结果表明,在优化的条件下,多喷嘴电喷雾阵列可有效的提高ESI对溶液中水含量的容忍度,降低离子化噪音.与此同时,多喷嘴电喷雾阵列可使用更高的ESI流速.在相同的条件下,12喷嘴的电喷雾阵列离子源可提高离子化效率平均达3.8倍.     

辅助电极对纳升电喷雾影响的研究

电喷雾质谱作为一种有效的软电离技术易于和各种液相分离技术如高效液相色谱以及毛细管电泳等技术实现在线联用,已越来越广泛地用于生物大分子的分析鉴定,但常规电喷雾技术要求分析试剂流速一般为1～10μL／min,耗样量大．因而低样品消耗、高灵敏的纳升电喷雾技术的研究越来越受到重视。纳升电喷雾技术因其喷雾头口径较小,产生的泰勒锥体也相应减小,样品分子的去溶剂化和离子化效率大大提高,有文献报道,利用纳升电喷雾技术可检测到10^-18mol级蛋白样品。     

毛细管胶束电动色谱-质谱联用法测定农田水中的氨基甲酸酯类农药的研究

基于月桂酸可以直接进入电喷雾电离源且对氨基甲酸酯类农药在电喷雾电离源的电离强度没有明显的影响,建立了以月桂酸为表面活性剂的毛细管胶束电动色谱-电喷雾质谱联用(MEKC-ESIMS)同时测定7种氨基甲酸酯农药的新方法。在以30 mmol/L月桂酸和120 mmol/L氨水(含12%乙醇(V/V),pH9.5)缓冲溶液作为电解质,30%的异丙醇(V/V)(含2.0 mmol/L的乙酸)作为鞘液的条件下,各组分分离良好;结合固相萃取(SPE),各组分检出限为0.080～0.18μg/L,对农田水样进行测定,回收率为87.2%～93.8%,相对标准偏差为2.9%～8.5%。     

新型纳升级毛细管刻蚀电喷雾质谱接口研究

对普通石英毛细管表面使用氢氟酸刻蚀技术进行刻蚀, 并与商品化鞘流液毛细管电泳-质谱接口(Sheathflow CE-MS interface)结合, 将其改装成一种新型的纳升级电喷雾质谱接口. 玻璃膜接口部分呈多孔结构, 壁厚约10 μm. 以细胞色素c对新型接口加以评价, 样品的流量最低可达到20 nL/min; 在50~500 nL/min流量范围内刻蚀接口具有较高的响应信号. 考察了接触电解质溶液对样品电离的影响; 比较微升级不锈钢接口和新型接口的蛋白质检测结果发现, 在流速为200 nL/min时, 检测灵敏度可以提高3.6倍.     

四种N-杂环卡宾钯配合物的电喷雾质谱研究

利用电喷雾质谱技术研究了四种N-杂环钯卡宾配合物,优化出较适宜检测的电喷雾质谱条件极性较高的溶剂(如乙腈),较低的离子源温度,样品浓度以1.0×10-4mol/L左右为宜,使用较低锥孔电压(5~35V).在此实验条件下,在全扫描电喷雾正离子谱中都会出现[M-I CH3CN] 及[M-I] 的质谱峰.通过源内碰撞诱导电离(CID)技术进一步分析样品在溶液中的性质.实验说明ESI不仅可作为一种分析工具,也可作为获得更多信息的一种方法,来研究有机金属基团在溶液中的性质.     

月桂酸毛细管胶束电动色谱-质谱测定农田水中的三嗪类农药

基于月桂酸可以直接进入电喷雾电离源,且对三嗪类农药在电喷雾电离源的电离强度没有明显的影响,建立了以月桂酸为表面活性剂的毛细管胶束电动色谱-电喷雾质谱联用(MEKC-ESIMS)同时测定8种三嗪类农药的新方法。在以40 mmol/L月桂酸和140 mmol/L氨水作为缓冲溶液、70%的异丙醇(含3.0mmol/L的醋酸铵)作为鞘液的条件下,各组分分离良好;结合固相萃取(SPE)技术对农田水样进行测定,各组分检出限为0.040~0.10μg/L;回收率在87.2%~97.3%之间。     

偶氮胂Ⅲ的电喷雾质谱行为

采用电喷雾质谱法研究了偶氮胂Ⅲ离子化过程. 结果发现,偶氮胂Ⅲ易于在电喷雾电离过程中通过去质子化作用形成带有单电荷或双电荷负离子. 考察了酸度和醋酸根等离子对偶氮胂Ⅲ电喷雾电离的影响. 结果表明,偶氮胂Ⅲ在弱酸性条件下有利于形成负离子. 提出了偶氮胂Ⅲ在电喷雾电离源中通过去质子化作用形成负离子的可能机理,并用串联质谱法研究了所形成不同价态离子的裂解规律. 结果表明,电喷雾串联质谱法能方便快捷地研究偶氮胂Ⅲ的电离行为和所形成不同价态离子的性质,其检测限达0.74×10 -15 g.     

电喷雾离子源原理与研究进展

电喷雾离子源(ESI)是蛋白质组学研究采用的LC-MS/MS中最常用的接口之一,其作为一种软电离技术,具有可直接测定热不稳定化合物、形成多电荷离子等特征,在蛋白质组学研究中具有独特优势.本文介绍了电喷雾离子源(ESI)的工作原理与研究进展,并对各种新型离子化方法与应用进行了系统评述.     

蛋白质非共价化合物的电喷雾质谱研究

介绍了近几年来利用电喷雾离子化质谱技术研究蛋白质的基本构象及蛋白质非共价化合物的基本化学信息的进展。许多研究表明,电喷雾质谱在研究蛋白质的复杂结构和功能方面有十分广阔的前景。文中列举了若干实例说明了电喷雾离子化质谱技术在分析蛋白质非共价化合物的应用和一般方法。     

硫逐磷酸酯和二硫代磷酸酯的电喷雾电离质谱

研究了9种硫逐磷酸酯及二硫代磷酸酯的电喷雾电离（ESI）质谱并归纳了谱图特征。根据碰撞诱导解离（CID）的结果,讨论了其在ESI质谱的规律。     

芹菜素的电喷雾萃取电离串联质谱

采用实验室自制的电喷雾萃取电离源(EESI),结合串联质谱(MSn)技术,对芹菜素这一典型的黄酮类活性化合物的质谱行为进行了研究。实验表明,在正、负离子检测模式下,该化合物均能得到较好的EESI-MS信号,且在负离子检测模式下灵敏度更高。通过对比芹菜素的EESI-MS和电喷雾电离质谱(ESI-MS)谱图发现,芹菜素在EESI-MS和ESI-MS中的裂解规律相似,但是EESI是一种比ESI更软的电离模式。根据对芹菜素EESI-MS特征碎片离子的分析,提出了芹菜素在EESI-MS中裂解的基本规律,为EESI-MS技术用于分析、鉴定复杂基质中痕量芹菜素奠定了理论和实验基础。     

超声喷雾电离源的研制与表征

研制了超声喷雾电离源(SSI)。采用核糖核酸A、溶菌酶等样品和商品化的线性离子阱质谱仪对该电离源进行了表征。实验发现,对于生物大分子,超声喷雾电离质谱(SSI-MS)能够获得与电喷雾质谱(ESI-MS)类似的多电荷离子。但与同等条件下ESI-MS所获得的谱图相比,SSI主要获得低价态的多电荷离子。在此基础上,系统考察了SSI-MS各主要操作参数对不同价态蛋白质多电荷离子信号强度的影响,并提出了SSI离子化的可能机理。结果表明,在喷雾气压3.4~3.6 MPa、喷雾口到质谱入口的距离4~6 mm、离子传输管温度250~300℃、样液流速50~100μL/min、2%~5%甲酸酸性且不含甲醇的条件下,各价态蛋白质离子信号强度及信号分布均达到最优;而离子传输管温度越高,喷雾压力越大或溶剂中甲醇等挥发性成分越高,则越有利于低价态离子的形成。     

硫逐磷酸酯和二硫代磷酸酯的电喷雾电离质谱lectrosprayIon

研究了9种硫逐磷酸酯及二硫代磷酸酯的电喷雾电离 (ESI)质谱并归纳了谱图特征。根据碰撞诱导解离 (CID)的结果 ,讨论了其在ESI质谱的规律。     

电喷雾解吸电离质谱法用于临床尿样的直接分析

将电喷雾解吸电离质谱(DESI-MS)用于临床尿样的分析, 优化了电喷雾溶剂流速、电喷雾电压和喷雾锥距离等重要参数. 采用普通滤纸作为样品载体, 在不需要样品预处理的前提下同时快速测定了临床尿样中的钾、钠、尿素、尿酸、丙酮酸和肌苷等多种成分, 并对各种成分的主要离子进行了串联质谱鉴定. DESI-MS在进行多组分同时测定时不需要进行样品预处理, 缩短了测定时间, 单个样品的分析时间不到1 min. 同时, 采用内标法对所测定组分进行了半定量分析.     

电喷雾萃取电离质谱法检测1-羟基芘

采用电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)分析致癌性环境有机污染物多环芳烃(PAHs)生物标志物1-羟基芘(1-OHP),探究1-OHP在EESI源中电离的可行性,考察ESI溶剂和样品溶液组成对方法灵敏度的影响,初步建立I-OHP的EESI MS半定量分析方法.结果表明,溶液中1-OHP能够在EES1源中有效电离,生成准分子离子[M-H]- (m/z 217),并得到其二级质谱特征碎片离子[M- H- CO]- (m/z 189);水、甲醇、乙醇、正丙醇和正丁醇5种ESI溶剂中,使用甲醇时,离子峰m/z 217信噪比最大.样品溶液中甲醇含量越高,离子峰m/z 217强度越强.离子峰m/z 217强度与1-OHP浓度在10～200 μg/L内的线性相关性相对最好;相关系数(R)0.982;相对标准偏差(RSD)为3.4％～14.0％(n=5);定量下限约为10 μg/L(S/N=10);单次检测时间小于0.5 min.     

电喷雾/光电离双源型小型离子阱质谱仪的研制

构建了一套电喷雾/紫外灯双电离源离子阱质谱仪系统,用于气体和液体样品的快速检测.仪器采用非连续大气压进样技术,通过夹管阀装置来同时完成电喷雾离子和中性气态样品的采集和传输.所配备的两种电离源适合不同的分析对象,在应用上具有一定的互补性,其中电喷雾源用于溶液中极性化合物的电离,而紫外电离源主要用于分析气态有机物.本研究选择了苯甲醚、甲苯、2,4-二甲基苯胺、精氨酸、利血平和阿斯巴甜等不同类型的样品,测试了仪器在使用不同电离模式下的工作性能.结果表明,电喷雾源和紫外光电离源可用于不同类型样品的电离,在分析2,4-二甲基苯胺时还能分别生成不同类型的分子离子.两种电离源在工作时互不干扰,既能单独使用,也能同时开启,可根据检测需求随意切换工作模式,获得更全面的样品成分信息.双离子源设计是扩展小型质谱仪应用范围的一种有效途径,这种方案不会明显增加仪器的体积,却能提供更多样化的分析功能,满足对不同类型样品的检测需求.