CN104081494A - 静电喷雾电离方法 - Google Patents

静电喷雾电离方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104081494A
CN104081494A CN201380004908.3A CN201380004908A CN104081494A CN 104081494 A CN104081494 A CN 104081494A CN 201380004908 A CN201380004908 A CN 201380004908A CN 104081494 A CN104081494 A CN 104081494A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrostatic spray
insulation board
electrode
spray ionization
ionization method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380004908.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104081494B (zh
Inventor
H·H·吉拉尔特
刘宝红
陆钰
乔亮
R·萨尔托
E·托博尔金
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Original Assignee
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL filed Critical Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Publication of CN104081494A publication Critical patent/CN104081494A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104081494B publication Critical patent/CN104081494B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/10—Ion sources; Ion guns
    • H01J49/16—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission
    • H01J49/165—Electrospray ionisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/0255—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns spraying and depositing by electrostatic forces only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/0027—Methods for using particle spectrometers
    • H01J49/0031—Step by step routines describing the use of the apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J49/00—Particle spectrometers or separator tubes
    • H01J49/02—Details
    • H01J49/04—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components
    • H01J49/0431—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for liquid samples

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

在一种对绝缘板(2)上的液层喷雾的静电喷雾电离方法中，将该板安放在两电极(1,4)之间。提供恒定高压电源(3)，并且通过在电极(1,4)之间施加所述电源而用电路对绝缘板(2)上的液层(7)的表面进行局部充电和放电。

Description

静电喷雾电离方法
技术领域
本发明涉及一种静电喷雾电离方法。
背景技术
早在1749年，当Nollet描述一个通过施加了静电的金属孔的喷雾现象时，电喷雾就已开始被研究了(Nollet JA.1749.Recherches sur les causesparticulières des phénomènes électriques.Recherches sur les causesparticulières des phénomènes électriques,1ère edn.Chez les frères Guerin,Paris)。20世纪80年代以来，电喷雾离子化(ESI)技术已被广泛应用于从溶液中实现大分子软电离，用于质谱(MS)分析。[Yamashita M,Fenn JB.1984.Electrospray ion-source-another variation on the free-jet theme.JournalOf Physical Chemistry88:4451-59]。
电喷雾离子化原理包括是从毛细管或微通道末端喷出带电微液滴，以及从这些微液滴中形成气相离子。当在与待喷雾溶液接触的电极以及放在毛细管或微通道末端附近的对电极(counter electrode)(如质谱仪)之间施加一个高压差时，可以从毛细管或微通道末端发射出细喷雾状的带电微液滴，这些微液滴会飞向对电极。微液滴在飞行过程中由于溶剂挥发和/或库伦爆炸从而收缩体积，最终形成溶液中样品的气相带电离子。
目前，对于从带电微液滴中形成气相离子有两种机理。第一种称之为电荷保留模型(Charged Residue Model,CRM)。根据这个模型，会形成半径约1nm的极小微液滴，其中只包含一个被分析物离子。当溶剂从这一微液滴中挥发掉之后，就形成了一个气相离子。第二种机理认为可以从微小而含高电荷的微液滴中实现离子蒸发(Ion Evaporation,IE)。该模型认为，当微液滴半径足够小时(r<10nm)，可以实现来自微液滴的离子发射。[DoleM,Mack LL,Hines RL,Chemistry DO,Mobley RC,et al.1968.Molecularbeams of macroions.The Journal of Chemical Physics49:2240-49；Mack LL,Kralik P,Rheude A,Dole M.1970.Molecular beams of macroions.II.TheJournal of Chemical Physics52:4977-86；Iribarne JV,Thomson BA.1976.Onthe evaporation of small ions from charged droplets.The Journal of ChemicalPhysics64:2287-94]
在经典的电喷雾离子化质谱(ESI-MS)中，电高压施加在一个与微通道或毛细管中的溶液接触的电极上。质谱仪作为对电极。当电流通过电喷雾发射装置时，电极/溶液界面和离子检测器上均会发生电化学反应。在正离子模式下，该电极作为氧化反应发生的阳极。与之相反，在负离子模式下，该电极作为还原反应发生的阴极。发生这些电极反应确保了溶液的电中性。[Abonnenc M,Qiao LA,Liu BH,Girault HH.2010.Electrochemical Aspectsof Electrospray and Laser Desorption/Ionization for Mass Spectrometry.InAnnual Review of Analytical Chemistry,Vol3,pp.231-54.Palo Alto:AnnualReviews]。
最近，Cooks等人报道了一种诱导的或感应的电喷雾离子化方法。[Huang G,Li G,Ducan J,Ouyang Z,Cooks RG.2011.Synchronized InductiveDesorption Electrospray Ionization Mass Spectrometry.AngewandteChemie-International Edition50:2503-06；Huang G,Li G,Cooks RG.2011.Induced Nanoelectrospray Ionization for Matrix-Tolerant and High-ThroughputMass Spectrometry.Angewandte Chemie-International Edition50:9907–10]。脉冲高压波形施加在距一个纳升级电喷雾发射器(nanospray emitter)2mm的电极上，从而在发射器内部诱导形成电压用于样品电喷雾离子化。脉冲电源提供的脉冲高压为10-5000Hz以及0-8kV。与经典ESI相比，在诱导电喷雾离子化的过程中，高压不是直接加到样品溶液上的，因而无电极反应发生。Zhang等人也报道了类似的通过交流(AC)电高压实现的诱导电喷雾离子化。[Peng Y,Zhang S,Gong X,Ma X,Yang C,Zhang X.2011.ControllingCharge States of Peptides through Inductive Electrospray Ionization MassSpectrometry.Analytical Chemistry DOI:10.1021/ac2024969]。
电喷雾离子化是一种普遍的电离技术，已被广泛应用于生物分子并和多种质量分析器结合，如离子阱(IT)，飞行时间(TOF)，四级杆，傅里叶变换离子回旋共振(FT-ICR)和IT-轨道阱(IT-Orbitrap)。
发明内容
本发明提供了一种从绝缘板上液体层喷射微液滴的方法，这一液体层可以是固着在绝缘板上的液滴、绝缘板上方的悬滴液滴、在绝缘板中微孔中的液滴、或在绝缘板上多孔基质中的液体。该方法包含了对液层表面进行局部离子充电。对这一界面充电需要用两个电极。一个放在绝缘板的后面。另一个对电极放在液层对面，通过气体或仅仅是空气把它们隔开。当在电极和对电极之间加以电压时，整个体系就形成了两个串联的电容。第一个电容为金属(即电极)-绝缘体-溶液电容，没有净直流电流(DC)可流经该电容。第二个电容处于液层处，为溶液-气体-金属(对电极)电容。当聚积在第二个电容上的电荷过大时，液层的局部表面张力不足以阻止发射带电微液滴，此时，第二个电容可被视为并联了一个二极管的漏电电容。当然，这种静电方法基于电容的放电，不可能维持一个稳态的电喷雾。
本发明的一个方面是一个利用恒定高压电源控制电容充放电的电路，以实现脉冲喷雾离子化方法，此方法可在单一脉冲模式或一系列可调间隔和持续时间的连续脉冲模式下操作。
本发明提供了一种静电喷雾电离方法，该方法基于使用恒定高压电源和一电路对绝缘板上的液体层进行连续充放电，该液体层可以是固着在绝缘板上的液滴、在绝缘板上微孔中的液滴、或在绝缘板表面多孔基质中的液体。
本发明使用恒定高压电源与两个开关相连实现对电容的重置(reset)。当正高电压施加于绝缘板后的电极上时，喷雾立即发生，电极上的正电荷仍然保持，但是部分液层内的正电荷喷出，这意味着喷雾时液体内部会聚积过量负电荷。为了解决这一问题，可以断开置于电极和电源之间的第一个开关，同时闭合连接置于第一电极和公共端或地面之间的第二个开关，使电容内的正电荷释放。断开一个开关与闭合另一个开关之间的时间是本发明的一个重要方面。当第二个开关闭合时，之前积聚在溶液中的负电荷可以通过负电荷喷雾释放。当液层达到电中性时，这一充放电周期可以重新开始。这两个开关的动作由电脑控制。总之，当第一个开关闭合从而在电极上施加正高压时，会发生正离子电喷雾至对电极(可为质谱仪)。接着，打开第一个开关且保持第二个开关打开，体系为开路电路，没有电喷雾发生。之后闭合第二个开关，会发生负离子电喷雾至质谱仪上，直到液层恢复电中性。或者，当闭合第一个开关将负高压施加至电极上时，会发生负离子电喷雾至对电极(可为质谱仪)上。打开第一个开关且保持第二个开关打开，体系为开路电路，没有电喷雾发生。之后闭合第二个开关，会发生正离子电喷雾至对电极(可为质谱仪)上，直到液层恢复电中性。
电极和液层之间存在的绝缘体可以防止电极表面发生氧化还原反应。由于传统电喷雾方法中的电化学反应会破坏样品，因此与传统电喷雾方法相比，该方法具有显著的优势。本发明装置中的恒压高压电源可以是电池，因而该装置可作为小型便携式质谱仪的离子源。
该方法可用于绝缘陶瓷或聚合物板上沉积的液滴的静电喷雾。可以对该板加工形成特殊的图案用毛细管力以保持液滴。可以在该绝缘板上加工微孔或微孔阵列用于保持液滴。可以在该板上部分地铺上陶瓷或聚合物制成的多孔基质。
由于在需要时喷雾可通过开关进行控制，本方法中无多余数据溢出质谱仪。本发明的一个关键是单脉冲可使非常少量的样品发生喷雾，如沉积在绝缘板、微孔或多孔基质上的液滴。
附图说明
下面结合附图，现通过例子详细地描述本发明的原理和应用，其中：
图1为通过使用恒定高压电源驱动静电喷雾电离诱发液滴充放电的电路示意图。
图2为当正高压加至电极时，图1中装置在静电喷雾过程中电荷积累的示意图。
图3为正高压下，正电荷喷雾期间的等效电路图。
图4为一个控制开关的波形图例。
图5为微孔阵列以及从给定微孔产生静电喷雾的高压电极的示意图。
图6中的(a，b)为总阳离子流(TTC)对时间的函数，(c，d)为正电压下正离子模式检测到的血管紧缩素Ⅰ的质谱图。
图7为负电压下负离子模式检测到的液滴内醋酸根离子的质谱图。
图8示出对电极和地之间在单脉冲静电喷雾电离期间测得的电流。
图9为正电压下负离子模式检测到的液滴内醋酸根离子的质谱图。
图10为负电压下正离子模式检测到的液滴内血管紧缩素Ⅰ的质谱图。
图11为正电压下正离子模式检测到的液滴内肌红蛋白的质谱图
图12示出通过机械喷雾适合质谱分析的溶剂，使已干液滴阵列再湿润。
图13示出从绝缘板上凝胶层内的溶液实现静电喷雾。
图14为正电压下正离子模式检测到的多孔基质内的血管紧缩素Ⅰ的质谱图。
图15示出MS分析放置在绝缘板上的凝胶内的蛋白，该凝胶上盖有带孔的塑料板。
图16为正MS模式下，BSA胰蛋白酶解产物通过固相pH梯度(IPG)胶条上等电点聚焦(IEF)分离后的质谱图。
图17示出毛细管电泳分离后的板上样品收集。
图18中的(a，b)为肌红蛋白胰蛋白酶解产物的毛细管电泳紫外(CE-UV)图，(c)为9号分样的静电喷雾电离质谱图，(d)为10号分样的静电喷雾电离质谱图。
图19示出静电喷雾电离质谱对置于绝缘层上的纸上的样品进行检测，绝缘层下放有一电极。
图20分别为放于绝缘板上的无尘纸上的(a)50％甲醇/49％水/1％乙酸溶液内250nM血管紧缩素Ⅰ和(b)50％甲醇/49％水/1％乙酸溶液内1600nM细胞色素c通过本发明得到的质谱图，绝缘板下放有一电极。
图21为喷于无尘纸上的香水通过静电喷雾电离质谱获得的质谱图，纸放于绝缘板上，绝缘板下放有一电极。
具体实施方式
以下为本发明更详细的描述。
图1为装置图，包含接触或靠近绝缘板2的电极1，绝缘板2上电解质溶液7的液层沉积为液滴。电极1可为接触或靠近绝缘板的金属电极。通过闭合开关5，打开第二开关6，可以将高电位差3加于电极1和对电极(counterelectrode)4之间。结果微液滴8喷出。在质谱测量中，质谱仪取代了对电极4。
如图2和图3所示，当电极1和4之间加以高压时，形成了两个串联的电容。第一个电容C1形成在电极1和绝缘板上的电解质溶液7之间，另一个电容C2在电解质溶液7和对电极4之间，气隙作为绝缘体。当施加的电压足够高时，液滴的表面张力不能够维持液体，静电喷雾随之发生，从而对第二电容放电，如图3中的等效电路图所示，其中二极管用来表示对第二个电容进行放电的喷雾电流。
如图4所示，可通过调节图上所示的时间延迟来优化静电喷雾离子电离性能。开关的控制通过限定如图所示的时间参数t1、t2、t3和t4来实现。
如图5所示，当使用液滴阵列或微孔阵列时，电极1或绝缘板2可安装在x，y平台上以定位每个微孔。电源3可为任意恒定高压电源，包括电池供电的电源。对电极4可为金属板，但对质谱实验来说，它是质谱仪本身。
图5为绝缘材料(如聚合物、陶瓷、玻璃等)上钻出的微孔阵列。阵列可机械钻出或用经典微加工技术如激光烧蚀、光刻、热压等实现。当电极1置于单个微孔后时，图1所示的电路可用以引发由此微孔产生静电喷雾。或者，可以在绝缘板上穿孔，从而从背面填充样品。在此情况下，电极1覆盖有一层绝缘层。也可以在板上形成阵列孔作为盖板12放于绝缘板2上的样品上，如液层、生物样品切片、多孔基质11或凝胶，用来对静电喷雾的区域进行定位，以提高质谱13对样品成像的空间分辨率(如图15所示)。绝缘板2可安装在x，y平台上，实现质谱13对样品表面的扫描。
图12为由溶液对放置于绝缘板上的干燥样品进行加湿的系统。这对于难以喷雾的水溶液是有利的。这里，在原始的液体挥发后，干燥的样品可再次溶解在更适于质谱的混合溶剂中，如水-甲醇或水-乙腈。这一加湿步骤可通过液滴分配器9喷射溶液10来实现。
如图13所示，当液层保持在多孔基质11内时，电极1可有一个锐利的尖端将电场和电荷聚焦至液层的局部。电极1或绝缘板2可安装在x，y平台上对多孔基质进行扫描。用这种方式可对多孔基质内的样品进行质谱成像。多孔基质可用于电泳分离，如等电聚焦蛋白或肽段分离，在此情况下，可在电泳分离或电泳聚焦过程中直接对样品进行喷雾。
图17示出在绝缘板2上进行样品收集。样品通过毛细管电泳(CE)进行分离。毛细管14的一端涂有银墨(silver ink)，用于同时进行样品收集和CE分离。CE分离时银墨涂覆保持接地15。
当样品为溶液且沉积于无尘纸16上时，溶液被迅速吸入纸的纤维结构中，不会形成液滴。可在溶剂完全蒸发前将该无尘纸16放在绝缘板2上进行静电喷雾电离。绝缘板2可安装在x，y平台上，实现用质谱对纸进行扫描。
例1：微孔阵列内液滴的静电喷雾电离
如图5所示，液滴在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基底(1mm厚)上的阵列微孔内，微孔通过激光烧蚀形成。孔的直径范围从100至3000μm，深度范围从10至400μm。微孔被血管紧缩素(angiotensin)Ⅰ溶液(0.1mM在99％水/1％乙酸中)的液滴所覆盖。PMMA基底安装在质谱仪入口前的x，y平台上。铂电极放于基底后面，使得孔正对质谱仪入口以引发静电喷雾电离。电装置如图1所示(正高压)。通过移动基底，不同液滴内的样品可通过静电喷雾电离被离子化以用于质谱分析。
图6(a，b)为质谱检测器上总阳离子流(TCC)的时间函数图。TCC响应上观测到的每个峰各对应于从一个样品液滴中产生的静电喷雾电离过程。正直流高压用于引发静电喷雾电离。TCC信号的每个峰内只有一个样品的质谱图，如图6(c)和(d)所示。质谱图上可观察到双重和三重质子化的血管紧缩素Ⅰ离子。
当将MS转成负离子检测模式同时保持施加正直流高压时，静电喷雾电离产生的醋酸根离子可以被MS检测到，如图7所示。这一现象表明了静电喷雾离子化中可同时发生正、负电喷雾的原理。
当金属板代替质谱仪作为对电极时，可测量对电极和地之间由静电喷雾电离产生的电流。如图8所示，正直流高压加于电极1时，可观测到正喷雾电流。虚线表示所加电压。静电喷雾电离使用的溶液为99％水/1％乙酸。6kV的正高压被用于引发静电喷雾。当铂电极接地并切断电源时，可立刻检测到负喷雾电流。通过对正负电流积分，发现正和负喷雾给出相同数量的电荷。测得的静电喷雾电流也证明了我们提出的静电喷雾电离过程中电容充电-放电的理论。通过改变电源的极性，阴离子电喷雾可在电容充电时发生，而阳离子电喷雾则在电容放电时发生。如图9和图10所示，当负高压用于引发静电喷雾电离时，醋酸根阴离子和血管紧缩素Ⅰ阳离子可分别在负离子和正离子模式下被质谱检测到。
蛋白溶液沉积在绝缘板上通过静电喷雾电离被离子化并被质谱检测。3μl肌红蛋白溶液(50μM在99％水/1％乙酸中)沉积在绝缘板的微孔内。如图1所示的电装置用于引发静电喷雾电离。单次喷雾产生的肌红蛋白质谱图如图11所示。结果表明，静电喷雾电离可以引发沉积在绝缘板上的蛋白溶液离子化，并被质谱仪检测到。可以对图5中微孔阵列中的溶液用图1所示的电装置直接进行静电喷雾电离，产生的离子谱图如图6、7、9、10和11所示。
例2：从湿润聚合物凝胶中实现液相静电喷雾电离
湿润的聚丙烯酰胺凝胶(0.5mm厚)浸在血管紧缩素Ⅰ的溶液(0.07mM在99％水/1％乙酸内)内。1小时后将凝胶置于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基底(1mm厚)上。PMMA基底安装在质谱仪入口前的x，y平台上。铂电极放在PMMA基底的后面，可使湿润的凝胶正对质谱仪入口，从而引发静电喷雾电离。电装置如图1所示(正高压)。通过移动基底，来自凝胶不同位置的样品可通过静电喷雾电离被质谱分析。
正直流高压用于引发静电喷雾电离。用图1所示的电路可从图13所示的聚丙烯酰胺凝胶中产生如图14所示的离子。质谱图上可观察到单重和双重质子化的血管紧缩素Ⅰ离子.
例3：聚合物凝胶内等电点聚焦分离的样品的静电喷雾电离
按标准过程制得的BSA酶解产物在多孔基质11即聚丙烯酰胺胶条(pH4至7)上进行等电点聚焦分离，如图15所示。在补水1小时后，胶条置于Agilent Fractionator3100分离器的托盘上，多孔框置于胶条上从而使得上样(sample loading)更加容易。5μl BSA酶解产物(56μM)被加载在凝胶上。在如下条件下进行等电点聚焦：最大电流＝150μA，电压最高达4000V,4小时内电量最高达到10kVh。
含有肽段的胶条放于塑料薄膜(GelBond PAG膜，0.2mm厚)上，作为绝缘板2。酸性缓冲液(1μl，50％甲醇，49％水和1％乙酸)液滴沉积在凝胶上。电极1放在塑料薄膜后面，正对液滴，以引发静电喷雾电离。电极通过开关5与直流高压(6.5kV)电源相连，通过开关6接地。图4所示的系统用于控制开关从而使开关的工作同步。
钻有孔(直径1mm)的塑料盖板12可置于凝胶上，如图15所示，便于在扫描胶条表面时按照本发明对静电喷雾电离的区域进行定位。这种盖板可提高质谱扫描凝胶时的空间分辨率。
Thermo LTQ Velos线性离子阱质谱仪13用于检测静电喷雾电离产生的离子，质谱仪(MS)始终接地。MS内部电源的喷雾电压设为0。MS分析采用了增强的离子阱扫描速率(10000amu/s)。在对BSA的酶解产物进行分析时，峰的质荷比可被读出以便与BSA酶解后所有可能产生的肽段的分子量进行相比。在比较的过程中，可以使用一些在线的数据分析工具，如ExPASy(www.expasy.org)的FindPept和FindMod。
静电喷雾电离施行于胶条的不同位置，用于分析分离后的肽段。加在凝胶上的四个液滴的鉴定结果如图16所示，包含一个接近阳极的位置(pH＝4),一个pH约为5.8的位置，一个pH约为6.2的位置和一个接近阴极的位置(pH＝7)。分别有28、13、19和13条肽段从这四个不同的位置中被检测到，鉴定得到的肽段有很好的等电点匹配。结合从这4处得到的结果，BSA酶解产物的序列识别覆盖度为74％。
图16为BSA胰蛋白酶解产物(5μl，56μM)用IPG胶条进行IEF分离后在正离子模式下的质谱图。离子从凝胶的不同区域通过静电喷雾电离产生。脉冲正高压(6.5kV)加于电极上，1μl酸性缓冲液(50％甲醇，49％水和1％乙酸)沉积在凝胶上。得到的质谱峰可能与单、双或三电荷离子相对应。星号标识的为BSA肽段峰。
例4：沉积在塑料基底上的毛细管电泳分离的样品的静电喷雾电离
肌红蛋白胰蛋白酶解产生的肽段混合物作为毛细管电泳(CE)分离耦合本发明静电喷雾电离的样品。首先在Agilent7100CE系统(Agilent,Waldbronn,德国)上进行肌红蛋白胰蛋白酶解产物(每次进样150μM，21nL)的标准CE分离连接UV检测。从BGB分析仪器公司((瑞士)购买的未处理的熔融石英毛细管14(50μm内直径，375μm外直径，有效长度51.5cm，总长60cm)用于CE分离，如图17所示。10％乙酸溶液，pH＝2，作为背景电解质。样品在42mbar的压力下注射20s。分离操作在恒压30kV下进行。
之后，毛细管在检测窗口处切断，涂上离出口超过10cm的导电银层(Ercon,Wareham,MA,USA)，然后固定在CE装置外部。用自制的机械系统在绝缘聚合物板2上进行分离馏分的直接收集，对同一样品进行相同的CE分离。银涂层在CE分离时接地15。
所有液滴干燥后，聚合物板2放于电极和质谱仪入口之间。1μL酸性缓冲液(1％乙酸在49％水和50％甲醇(MeOH)内)沉积在各个样品点上，溶解肽段用于质谱检测。
图18为分离肽段的CE-UV结果。将迁移时间在3.5到8.5分钟(min)的肽段收集至聚合物板2上，形成18个样品点，如图18(b)所示。图18(c)和(d)为样品馏分9和10的质谱图，其中每个谱图上都能清晰地看到一个肽段。结合所有的18个馏分，本发明的静电喷雾电离质谱共检测到15个不同的肽段。
例5：纸上样品的静电喷雾电离
蛋白和肽段沉积在无尘纸16上，如图19所示。液滴被迅速吸入纸的纤维结构中。含样品的无尘纸置于电极1和质谱仪13之间的绝缘板2上。将高压加在电极上，在溶剂完全从无尘纸16上蒸发前，样品可以被离子化进行质谱检测。在静电喷雾电离过程中，没有液滴在纸表面形成。
细胞色素c和血管紧缩素Ⅰ的线性离子阱质谱检测限分别为1.6μM和250nM，如图20所示。样品准备在包含50％甲醇、49％水和1％乙酸的缓冲液内。
将Givenchy女士香水喷在无尘纸上，通过本发明的静电喷雾电离质谱检测香水成分，如图21所示。

Claims (16)

1.一种对绝缘板上的液层喷雾的静电喷雾电离方法，该方法包含在两电极之间安放绝缘板、提供恒定高压电源、通过在所述电极之间施加所述电源而用电路对所述绝缘板上的液层的表面进行局部充电、并对所述表面进行放电。
2.根据权利要求1所述的静电喷雾电离方法，其中一个电极放于部分被待喷雾的液层覆盖的绝缘板后，另一个电极为质谱仪提供的对电极。
3.根据权利要求1所述的静电喷雾电离方法，其中在所述绝缘板上刻绘图案用于保持所述液层为液滴或液滴阵列。
4.根据权利要求1所述的静电喷雾电离方法，其中在所述绝缘板中通过微加工得到微孔或微孔阵列用于保持液滴或液滴阵列。
5.根据权利要求1所述的静电喷雾电离方法，其中在所述绝缘板上制作微穿孔用于保持液滴或液滴阵列，并且所述电极上覆盖有绝缘层。
6.根据权利要求1所述的静电喷雾电离方法，其中所述绝缘板部分地被多孔基质覆盖用于保持所述液层。
7.根据上述任何权利要求所述的静电喷雾电离方法，其中所述电极通过两个开关交替地与所述恒定高压电源相连以对所述绝缘板内或所述绝缘板上的液层充电用于引发静电喷雾，以及与公共电位如地相连从而对液层－空气界面进行放电。
8.根据权利要求7所述的静电喷雾电离方法，其中对所述两个开关进行同步控制。
9.根据上述任何权利要求所述的静电喷雾电离方法，其中当正电势加于第一个电极时质谱仪检测到正离子，在切断电势并将所述电极连接公共电位后检测到负离子。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的静电喷雾电离方法，其中当负电势加于第一个电极时质谱仪检测到负离子，在切断电势并将所述电极连接公共电位后检测到正离子。
11.根据上述任一权利要求所述的静电喷雾电离方法，其中在所述绝缘板上保持液滴阵列，所述绝缘板或与高压连接的电极被安装在x-y定位系统上，从而对所述阵列的液滴依次进行喷雾。
12.根据上述任一权利要求所述的静电喷雾电离方法，其中在所述绝缘板上使液滴阵列干燥，之后通过机械喷雾或通过液滴分配器利用适合静电喷雾质谱的混合溶剂使之再湿润。
13.根据权利要求6所述的静电喷雾电离方法，其中所述多孔基质为包含用于喷雾的分析样品的凝胶层、凝胶层阵列或凝胶层胶条。
14.根据权利要求13所述的静电喷雾电离方法，其中凝胶为聚丙烯酰胺凝胶或含有固定基的聚丙烯酰胺凝胶，或琼脂糖凝胶，所述凝胶均已被或正在用于电泳分离。
15.根据权利要求1所述的静电喷雾电离方法，其中在一个绝缘薄板中刻绘出微孔或微孔阵列，并将其置于绝缘板上的液层、生物样品切片、多孔基质、或凝胶上，以对静电喷雾开始的区域进行定位以提高空间分辨率。
16.根据上述任何权利要求所述的静电喷雾电离方法，其中所述绝缘板安装在x-y定位系统上，用于对所述绝缘板上液层、生物样品切片、多孔基质或凝胶内的分子进行质谱成像。
CN201380004908.3A 2012-01-06 2013-01-04 静电喷雾电离方法 Expired - Fee Related CN104081494B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261583932P 2012-01-06 2012-01-06
US61/583,932 2012-01-06
PCT/EP2013/050122 WO2013102670A1 (en) 2012-01-06 2013-01-04 Electrostatic spray ionization method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104081494A true CN104081494A (zh) 2014-10-01
CN104081494B CN104081494B (zh) 2016-12-28

Family

ID=47521025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380004908.3A Expired - Fee Related CN104081494B (zh) 2012-01-06 2013-01-04 静电喷雾电离方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9087683B2 (zh)
EP (1) EP2801103B1 (zh)
CN (1) CN104081494B (zh)
WO (1) WO2013102670A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105772262A (zh) * 2015-01-09 2016-07-20 丰田自动车株式会社 静电涂覆设备及导电性检查方法
CN107884470A (zh) * 2017-12-28 2018-04-06 上海海洋大学 超快速红酒鉴定方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9500572B2 (en) 2009-04-30 2016-11-22 Purdue Research Foundation Sample dispenser including an internal standard and methods of use thereof
BR112015018484A2 (pt) 2013-01-31 2017-07-18 Purdue Research Foundation métodos de analisar o petróleo bruto
EP2965344B1 (en) * 2013-03-05 2021-02-17 Micromass UK Limited Charging plate for enhancing multiply charged ions by laser desorption
US9620344B2 (en) 2013-06-25 2017-04-11 Purdue Research Foundation Mass spectrometry analysis of microorganisms in samples
WO2015154719A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-15 The University Of Hong Kong Method and system of atmospheric pressure megavolt electrostatic field ionization desorption (apme-fid)
US10978284B2 (en) 2015-03-06 2021-04-13 Micromass Uk Limited Imaging guided ambient ionisation mass spectrometry
GB2555921B (en) 2015-03-06 2021-09-15 Micromass Ltd Endoscopic tissue identification tool
CA2978048A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Micromass Uk Limited Liquid trap or separator for electrosurgical applications
CN107646089B (zh) 2015-03-06 2020-12-08 英国质谱公司 光谱分析
EP3265823B1 (en) 2015-03-06 2020-05-06 Micromass UK Limited Ambient ionization mass spectrometry imaging platform for direct mapping from bulk tissue
CN108700590B (zh) 2015-03-06 2021-03-02 英国质谱公司 细胞群体分析
WO2016142683A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Micromass Uk Limited Improved ionisation of gaseous samples
WO2016142679A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Micromass Uk Limited Chemically guided ambient ionisation mass spectrometry
EP3800657A1 (en) 2015-03-06 2021-04-07 Micromass UK Limited Desorption electrospray ionisation mass spectrometry ("desi-ms") and desorption electroflow focusing ionisation ("deffi-ms") analysis of biological samples on swabs
GB2551669B (en) 2015-03-06 2021-04-14 Micromass Ltd Physically guided rapid evaporative ionisation mass spectrometry ("Reims")
US10777397B2 (en) 2015-03-06 2020-09-15 Micromass Uk Limited Inlet instrumentation for ion analyser coupled to rapid evaporative ionisation mass spectrometry (“REIMS”) device
US11282688B2 (en) 2015-03-06 2022-03-22 Micromass Uk Limited Spectrometric analysis of microbes
EP4257967A3 (en) 2015-03-06 2024-03-27 Micromass UK Limited Collision surface for improved ionisation
CA2978042A1 (en) 2015-03-06 2016-09-15 Micromass Uk Limited Tissue analysis by mass spectrometry or ion mobility spectrometry
GB201517195D0 (en) 2015-09-29 2015-11-11 Micromass Ltd Capacitively coupled reims technique and optically transparent counter electrode
US20170266929A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Racing Optics, Inc. Rigid Display Shield
US11454611B2 (en) 2016-04-14 2022-09-27 Micromass Uk Limited Spectrometric analysis of plants
CN113366606A (zh) 2019-02-01 2021-09-07 Dh科技发展私人贸易有限公司 进行相关化学制图的系统和方法
CN113227794A (zh) * 2019-06-06 2021-08-06 复旦大学 用于蛋白质序列分析的方法和装置
CN117545999A (zh) 2021-06-22 2024-02-09 豪夫迈·罗氏有限公司 用于检测样品中的至少一种分析物的方法
WO2023104771A2 (en) 2021-12-07 2023-06-15 Deutsches Krebsforschungszentrum Stiftung des öffentlichen Rechts An automated system for providing at least one sample for electrospray ionization in a mass spectrometer system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050056776A1 (en) * 2000-06-09 2005-03-17 Willoughby Ross C. Laser desorption ion source
CN101073137A (zh) * 2004-03-30 2007-11-14 普渡研究基金会 用于解吸电喷雾离子化的方法和系统
WO2007128751A2 (en) * 2006-05-02 2007-11-15 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Masks useful for maldi imaging of tissue sections, processes of manufacture and uses thereof
WO2010127059A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Purdue Research Foundation Ion generation using wetted porous material
CN102232238A (zh) * 2008-10-13 2011-11-02 普度研究基金会 用于转移离子以供分析的系统和方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4408034C1 (de) 1994-03-10 1995-07-13 Bruker Franzen Analytik Gmbh Verfahren zur massenspektrometrischen Analyse von Proben aus 2D-Gel-Elektrophoreseplatten mit matrixunterstützter ionisierender Laser-Desorption
GB9514335D0 (en) * 1995-07-13 1995-09-13 The Technology Partnership Plc Solids and liquids supply
US5808300A (en) 1996-05-10 1998-09-15 Board Of Regents, The University Of Texas System Method and apparatus for imaging biological samples with MALDI MS
US6110343A (en) 1996-10-04 2000-08-29 Lockheed Martin Energy Research Corporation Material transport method and apparatus
GB0010957D0 (en) 2000-05-05 2000-06-28 Novartis Ag Compound & method
GB0103516D0 (en) 2001-02-13 2001-03-28 Cole Polytechnique Federale De Apparatus for dispensing a sample
US7037417B2 (en) 2001-03-19 2006-05-02 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne Mechanical control of fluids in micro-analytical devices
GB0226160D0 (en) 2002-11-08 2002-12-18 Diagnoswiss Sa Apparatus for dispensing a sample in electrospray mass spectrometers
US7335897B2 (en) * 2004-03-30 2008-02-26 Purdue Research Foundation Method and system for desorption electrospray ionization
GB0700475D0 (en) 2007-01-10 2007-02-21 Cole Polytechnique Federale De Ionization device
GB0712795D0 (en) 2007-07-02 2007-08-08 Ecole Polytechnique Federale De Solid phase extraction and ionization device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050056776A1 (en) * 2000-06-09 2005-03-17 Willoughby Ross C. Laser desorption ion source
CN101073137A (zh) * 2004-03-30 2007-11-14 普渡研究基金会 用于解吸电喷雾离子化的方法和系统
WO2007128751A2 (en) * 2006-05-02 2007-11-15 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Masks useful for maldi imaging of tissue sections, processes of manufacture and uses thereof
CN102232238A (zh) * 2008-10-13 2011-11-02 普度研究基金会 用于转移离子以供分析的系统和方法
WO2010127059A1 (en) * 2009-04-30 2010-11-04 Purdue Research Foundation Ion generation using wetted porous material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105772262A (zh) * 2015-01-09 2016-07-20 丰田自动车株式会社 静电涂覆设备及导电性检查方法
CN105772262B (zh) * 2015-01-09 2018-03-02 丰田自动车株式会社 静电涂覆设备及导电性检查方法
CN107884470A (zh) * 2017-12-28 2018-04-06 上海海洋大学 超快速红酒鉴定方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20150001389A1 (en) 2015-01-01
US9087683B2 (en) 2015-07-21
EP2801103A1 (en) 2014-11-12
EP2801103B1 (en) 2018-10-03
CN104081494B (zh) 2016-12-28
WO2013102670A1 (en) 2013-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104081494B (zh) 静电喷雾电离方法
JP7183346B2 (ja) イオン生成と、不連続の大気インターフェースの周期との同期
US8378295B2 (en) Atmospheric pressure ion source performance enhancement
US8525105B2 (en) Atmospheric pressure ion source performance enhancement
GB2410370A (en) Desorption and ionization of analyte molecules from a sample support
EP2965344B1 (en) Charging plate for enhancing multiply charged ions by laser desorption
WO2011071182A1 (ja) エレクトロスプレーによるイオン化方法および装置，ならびに分析方法および装置
US10854440B2 (en) Ion source
US7880148B2 (en) Reverse-Taylor cone ionization systems and methods of use thereof
Dayon et al. Multitrack electrospray chips
Lu et al. A simplified electrospray ionization source based on electrostatic field induction for mass spectrometric analysis of droplet samples
CN105470097B (zh) 一种夹层喷雾离子源装置及离子化方法
CN108680619B (zh) 一种电化学-质谱联用装置及其使用方法
Chen et al. Application of probe electrospray ionization for biological sample measurements
Crotti et al. Aspects of the role of surfaces in ionization processes
Cooks et al. Systems and methods for relay ionization
RU2537961C2 (ru) Способ транспорта ионов из полярной жидкости в вакуум и устройство для его осуществления
Haulenbeek Exploration of the effects of electrospray deposition spraying parameters and incident laser wavelength on matrix assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry
Bökman Analytical aspects of atmospheric pressure ionisation in mass spectrometry
Archer An Investigation into the Versatility of a Titanium: Sapphire Regenerative Amplifier Laser System for Ambient Mass Spectrometry
Balakin et al. Polymer track membranes for atmospheric pressure field extraction of ions from liquid solutions
Matiur Development of novel ionization methods for mass spectrometry using the high pressure ion source and their applications to biological molecules

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20161228

Termination date: 20210104

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee