CN102539515A - 常温常压表面辅助激光解吸附质谱的高灵敏度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常温常压表面辅助激光解吸附质谱的高灵敏度检测方法，属于质谱技术领域。本发明采用石墨作为离子化过程中能量传导材料，利用激光解吸附等离子离子化质谱装置可检测各类小分子化合物。与现有技术相比，本发明检测灵敏度高。
Description
技术领域
本发明属于质谱技术领域，具体涉及常温常压表面辅助激光解吸附质谱的高灵敏度检测方法。
背景技术
常温常压质谱(Ambient Mass Spectrometry，AMS)由于其无需样品制备，可在大气压下进行，以及对所要分析的样品表面无选择性，已逐渐发展成为一种较成熟的质谱技术。电喷雾解吸附离子化(Desorption Electrospray Ionization，DESI)，实时直接分析(Direct Analysis inReal Time，DART)，电喷雾激光解吸附离子化(Electrospray Laser Desorption/Ionization，ELDI)，低温等离子体探针(Low-Temperature Plasma Probe，LTP)，纸喷雾离子化(Paper SprayIonization)等等，为小分子和生物分子的检测提供了一种更为简便的途径。以红外激光解吸亚稳态原子诱发化学电离(Infrared Laser Ablation Metastable-Induced Chemical Ionization，IRLAMICI)为例，该方法同时结合了红外激光，DART两种技术，提高了质谱的空间分辨率。然而，科学工作这一直追求灵敏度更高，操作更简便的质谱方法。而IR-LAMICI的质谱方法，在激光解吸表面分子的过程中，由于激光的能量不能够十分有效的被分子吸收，解吸效率低，从而导致质谱灵敏度差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常温常压表面辅助激光解吸附质谱的高灵敏度检测方法，该方法采用石墨作为离子化过程中能量传导材料，利用激光解吸附等离子离子化质谱装置检测各类小分子化合物，检测灵敏度高。
本发明提供的激光解吸附质谱的检测方法，具体包括：
1.首先在滤纸任意表面涂覆一层石墨层，利用毛细管将液体样品点在石墨层表面；
2.将涂好样品的滤纸固定在三维移动平台；
3.利用激光解吸附质谱检测装置对滤纸表面的分析物进行检测分析。
本发明所述的激光解吸附质谱检测装置的核心组件(图1)由实时直接分析离子源、三波长脉冲激光器以及质谱质量检测器组成，其中，三波长脉冲激光器，用于将吸附在石墨表面的样品分子解吸附为气相样品分子；实时直接分析离子源，用于产生亚稳态的氦原子，氦原子与空气中的水分子作用产生水分子离子，继而水分子离子与气相样品分子之间发生质子交换，随后进入质谱质量检测器进行检测。
实时直接分析离子源出口与质谱质量检测器接口可在同一直线，三维移动平台位于该直线的下方3～5mm，石墨涂覆表面的滤纸固定在三维移动平台。
本发明的积极进步效果在于：a.通过比较发现石墨对于分析物检测灵敏度有显著的提高；b.对于不同结构有机小分子具有普适性；c.不同激光波长下，均存在此效应；d.操作非常简单，没有复杂的样品处理过程，整个流程耗时只需几分钟。
下面通过该装置对不同化合物的分析证明本发明的有益效果和实用性。
如图2所示，实验中将滤纸分为两个区段，一半未用石墨涂层，称为“白段”；另一半用石墨涂层，称为“黑段”。以十四酸为例，负离子模式下，当激光扫到白段时，未能检测到十四酸离子；当激光扫到黑段时，质荷比为227的离子(即十四酸失去质子后产生的离子)信号迅速升高。对该实验重复三次，结果表明涂覆的石墨对十四酸的检测至关重要：没有石墨的区段便不会有离子产生。在正离子模式下，对于4-氨基安替吡啉的分析也得到相同的结论。因此，根据化合物性质的不同，共选取五十一种化合物，分别在正离子模式或负离子模式下，验证该装置对不同结构化合物检测的普适性。结果表明，无论是直链化合物如十四酸，环状化合物如甲睾酮，芳香类化合物如4-氨基安替吡啉，大共轭类化合物如罗丹明B，石墨的存在都会大大增强其检测灵敏度。以癸二酸和十八胺为例，在未涂石墨的区段，信噪比小于1；而在涂覆石墨的区段，癸二酸的信噪比达到352，十八胺达到593。在本装置中虽未对每种化合物的检测限进行系统的研究，对于蒽酮，检测限可以达到25pg。
附图说明
图1实验装置示意图；
图2是表面涂覆石墨前后的质谱响应变化，左侧：a)十四酸分子的提取离子流图(EIC)，b)涂石墨前质谱图，c)涂石墨后的质谱图；右侧：d)4-氨基安替吡啉的提取离子流图，e)涂石墨前的质谱图，f)涂石墨后的质谱图；
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
一.样品的制备。
1.将滤纸剪裁为长×宽为100mm×5mm的长方形，将滤纸固定于一玻璃片，在滤纸表面用铅笔轻轻涂覆一层石墨层；
2.玻璃点样毛细管(长×内径为100mm×0.5mm)吸取液体样品溶液，点样于涂覆铅笔的滤纸表面，每点一次约一微升。
二.样品的检测分析过程。
1.将制备好的样品固定于三维移动平台；
2.打开三波长脉冲激光器(参数见表1)，激光器所发射的激光与解吸附表面的夹角为45℃，待激光能量稳定后，红外激光，可见激光，紫外激光分别在能量约为5mJ，2mJ，1mJ的条件下，将吸附在石墨表面的样品分子解吸附为气相分子；三位移动平台的移动速率为1.5mm/s。
3.与此同时，打开实时直接分析离子源(参数见表二)，在氦气流速为1.0m3/h，常温或者400℃下，产生亚稳态的氦原子，氦原子与空气中的水分子作用产生水分子离子，继而水分子离子与气相样品分子之间发生质子交换，由于实时直接分析离子源出口与质谱质量检测器接口在同一直线，产生的样品分子离子最终进入安捷伦离子阱质谱检测器进行检测。
表1激光参数
表2实时直接分析离子源参数
| 放电真电压 | 6000V |
| 格栅电极电压 | 350V |
| 加热温度 | 常温或者400℃ |
| 工作气体 | 氦气 |
| 气体流速 | 1.0m3/h |
最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (5)
1.一种激光解吸附质谱的检测方法，具体包括：
1)在滤纸任意表面涂覆一层石墨层，利用毛细管将液体样品点在石墨层表面；
2)将上述涂好样品的滤纸固定在三维移动平台；
3)利用激光解吸附质谱装置对滤纸表面的分析物进行检测。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，在滤纸表面用铅笔轻轻涂覆一层石墨层。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，所述激光解吸附质谱装置包括：实时直接分析离子源、三波长脉冲激光器和质谱质量检测器，其中，三波长脉冲激光器，用于将吸附在石墨表面的样品分子解吸附为气相样品分子；实时直接分析离子源，用于产生亚稳态的氦原子，氦原子与空气中的水分子作用产生水分子离子，继而水分子离子与气相样品分子之间发生质子交换，随后进入质谱质量检测器进行检测。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，实时直接分析离子源出口与质谱质量检测器接口在同一直线，三维移动平台位于该直线下方3～5mm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述质谱质量检测器为安捷伦离子阱质谱检测器。
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