CN108072689A - 一种用于离子迁移谱的定量分析方法 - Google Patents

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李海洋
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Abstract

本发明公开了一种用于离子迁移谱检测样品的准确定量分析方法。本方法以离子迁移谱技术为基本检测技术，在待测目标样品中添加内标试剂，记录连续采集迁移谱谱图。在目标物线性浓度范围内配制不同浓度的样品，分析离子迁移谱检出信号。即拟合目标成分浓度与检出信号之间的标准曲线方程。本方法更加准确的实现了离子迁移谱的定量分析,避免了光电离模式导致的日间检出信号差异，解决了日间实验重复性问题。本方法可操作性强，可实现数据自动分析，可广泛用于离子迁移谱快速检测临床给药后病人人体血药浓度的定量分析。

Description

一种用于离子迁移谱的定量分析方法
技术领域
本发明涉及了一种用于离子迁移谱快速检测样品浓度的准确定量分析方法。本方法以离子迁移谱技术为基本检测技术，在待测目标样品中添加内标标准试剂，离子迁移谱定性分析分别获得迁移时间基础上，把目标样品成分和内标成分分别检出，记录连续采集迁移谱谱图。拟合目标成分浓度与检出信号之间的标准曲线方程。通过标准曲线方程计算未知样品浓度。本方法步骤简单、重复性好，可广泛用于离子迁移谱快速检测样品的定量分析，避免日间变化导致的分析数据有差异。
背景技术
离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry，IMS)技术是20世纪70年代出现的一种快速分离检测技术，与传统的质谱、色谱仪器相比，具有结构简单，灵敏度高，分析速度快，结果可靠的特点。近年来光电离离子迁移谱技术得到发展，然而其添加dopant技术导致定量分析的稳定性未能得到很好的应用。目前我们研究的IMS已经广泛用于化学战剂、毒品、爆炸物探测、环境监测、有毒气体监测、火灾监测、水污染监测、食品监测和医疗等领域。样品气体在离子化室电离产生分子、离子。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入漂移区。在与逆流的中性漂移气体分子不断碰撞的过程中，由于这些离子在电场中各自迁移速率不同，使得不同的离子得到分离，先后到达收集极被检测。因此通过迁移时间就可确定分析目标物质的存在。然而通过离子迁移谱图进行定量分析由于线性范围比较窄，目前文献报道多是通过信号峰强度高低来进行定量，数据分析相关性不高。
目前质谱、色谱仪器已经广泛应用于定量分析领域。定量分析仪器多数是应用峰面积或峰高来确定相应物质的浓度。而离子迁移谱的定量分析由于自身原因还没能像质谱、色谱仪器那样得到应用。随着离子迁移谱应用检测的范围越来越广，分析检测定量的需求也越来越备受关注。
发明内容
本发明的目的是提供一种简便、快速、易于修正的离子迁移谱定量检测分析方法。这种用于离子迁移谱的定量分析方法的步骤为：
准确配制5个以上含不同浓度待检测物质的标准样品溶液；取体积A的标准品溶液和体积A的内标标准试剂混合，室温(20-30℃)挥干溶剂后，进离子迁移谱分析；把和内标成分分别检出，记录连续采集的离子迁移谱谱图；分析离子迁移谱谱图，拟合目待物质浓度与检出信号之间的标准曲线方程；
取体积A的溶剂溶解后的未知浓度样品与体积A的等内标标准试剂混合，室温(20-30℃)挥干溶剂后进样分析；记录连续采集的离子迁移谱谱图；
未知浓度样品数据结果代入标准曲线方程，即可以计算待测目标样品中待检测物质的浓度数值。
待检测物质的样品浓度范围比较窄，一般是0.5-50ppm；对于高浓度应该选择溶剂稀释法降低浓度至离子迁移谱线性浓度范围内。
内标的选择应该与待测目标成分属于同一化学类别；针对离子迁移谱技术有相似的化学检出信号，同时检出信号迁移时间可完全分离且互不干扰。
内标的浓度应该选择线性范围内的一个中间浓度，且实际操作添加量与目标取样体积等体积。
待检测物质为血液中依托咪酯、丙泊酚、七氟烷、异氟烷、麻醉剂药物，常用有机溶剂为氯仿、乙酸乙酯、内标为苯酚、邻苯二甲酸二壬酯或邻苯二甲酸二癸酯。
所述记录连续采集的离子迁移谱谱图，可以是连续记录单张迁移谱谱图，也可以是整个解析过程的离子迁移谱谱图；数据处理选择记录目标样品信号和内标信号的最大峰强度，或是分别的热解析过程计算面积。
计算样品最大信号强度与内标最大信号强度(也可以是解析信号峰计算面积)比值，比值与样品浓度之间拟合的关系式即为拟合生成标准曲线方程。根据标准曲线方程，可以计算未知样品浓度数值。
这种定量分析方法的成功研发必将会指导离子迁移谱在分析领域的广泛应用，可快速、准确的进行定量分析。
本发明的优点如下：
1.结合本发明建立的定量分析方法，比起以前选择离子迁移谱信号峰强度做定量的分析方法，添加内标做校准后，数据重复性提高。
2.本测量方法简便、快速、易于修正。数据准确性获得提高。标准曲线生成后可以建库保存后续使用，消除了dopant浓度变化导致的日间差异，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为10ppm依托咪酯连续测定20次的离子迁移谱信号强度值变化；
图2为添加内标法测定的10ppm依托咪酯连续测定20次的离子迁移谱信号强度比值变化；
图3为对0.5-12.5ppm的血中依托咪酯检测，以最大信号峰强度对依托咪酯浓度拟合的标准曲线；
图4为对0.5-12.5ppm的血中依托咪酯用本发明中的分析方法检测，以最大信号峰强比值对依托咪酯浓度拟合的标准曲线；
具体实施方式
实施例中所述离子迁移谱仪：以电离源为灯电离源，丙酮做dopant。所述的离子迁移谱仪主要包括进样装置，离子迁移管检测器(含电离源、反应区、离子门、迁移区、信号接收与检测系统)，信号处理系统和气路干燥系统。进样装置主要包括热解析器、采样纸和载气输送管路，载气输送管路由四氟管或金属管和流量计组成。
实施例1
准确配制依托咪酯浓度为10ppm的血液样品，氯仿做溶剂，1∶1体积比，4000rmp、离心5min提取。血液为医院提供的离体血浆。实验时迁移管温度保持在100℃，进样器温度200℃，载气(净化空气)、漂气(净化空气)气流分别为300mL/min、400mL/min。每个样品平行3次重复试验。
进样方法：取10ppm提取液10μl滴入进样载片待检区，再加入10μl、10ppm邻苯二甲酸二壬酯氯仿溶液，于室温(20-30℃)挥干溶剂后进入离子迁移谱检测仪进样器进样分析，依据检测信号出峰迁移时间确定待测药物出峰迁移时间和内标迁移时间。
记录30S内连续采集的离子迁移谱谱图，记录每个样品依托咪酯信号最大峰强度，计算每个样品依托咪酯信号与邻苯二甲酸二壬酯信号的最大峰强度比值，每个浓度三次重复取平均值。
如图1和2，通过离子迁移谱图确定依托咪酯进样分析的迁移时间在4.6ms，内标峰在7.0ms。图1为10ppm依托咪酯连续测定20次的离子迁移谱信号强度值变化；图2为添加内标法测定的10ppm依托咪酯连续测定20次的离子迁移谱信号强度比值。
离子迁移谱信号强度值反应依托咪酯的浓度，图1可以看出依托咪酯信号日间变化非常大，最大值约是平均值的3倍。然而图2选择本发明的方法，选择用内标做校准后，数据偏差在10％以内。说明有内标做校准的依托咪酯测试分析方法重复性明显稳定、可靠。
实施例2
准确配制依托咪酯浓度分别为0.5，1，2.5，5，10，12.5ppm的血液样品，氯仿做溶剂，1∶1体积比，4000rmp、离心5min提取。血液为医院提供的离体血浆。实验时迁移管温度保持在100℃，进样器温度200℃，载气(净化空气)、漂气(净化空气)气流分别为300mL/min、400mL/min。每个浓度的样品平行3次重复试验。
进样方法：取0-20ppm浓度范围内待测药物标准品氯仿提取液10μl滴入进样载片待检区，再加入10μl、10ppm邻苯二甲酸二壬酯氯仿溶液，于室温(20-30℃)挥干溶剂后进入离子迁移谱检测仪进样器进样分析，依据检测信号出峰迁移时间确定待测药物出峰迁移时间和内标迁移时间。
记录30S内连续采集的离子迁移谱谱图，计算不同浓度依托咪酯信号与邻苯二甲酸二壬酯信号的最大峰强度比值，每个浓度三次重复取平均值。不同浓度对应的比值与样品浓度之间拟合的关系式即为拟合生成标准曲线方程。未知血药浓度的血液样品，按照上述相同条件和方法用离子迁移谱检测仪分析；依据标准曲线方程，计算未知浓度数值。
图3和4为对0.5-12.5ppm的血中依托咪酯检测进行不同方式定量分析的结果图。图3为对0.5-12.5ppm的血中依托咪酯检测，以最大信号峰强度对依托咪酯浓度拟合的标准曲线；图4为对0.5-12.5ppm的血中依托咪酯用本发明中的分析方法检测，以最大信号峰强度对内标比值与依托咪酯浓度拟合的标准曲线；
依托咪酯进样分析确定的定性分析的迁移时间在4.6ms，内标峰迁移时间在7.0ms。在其它前处理实验条件、仪器参数都保持一致时，图3连续实验拟合的标准曲线方程为Y＝446.32+193.76·X，相关系数R＝0.9500。图4拟合的标准曲线方程为Y＝0.2615+0.1273·X，相关系数R＝0.9809。
基于上述结果，本发明中的添加内标校准用于离子迁移谱的定量分析方法，明显线性相关性更优；而且日间实验也得到有效校准。

Claims (7)

1.一种用于离子迁移谱的定量分析方法，其特征在于：准确配制5个以上含不同浓度待检测物质的标准样品溶液；取体积A的标准品溶液和体积A的内标标准试剂混合，室温(20-30℃)挥干溶剂后，进离子迁移谱分析；把和内标成分分别检出，记录连续采集的离子迁移谱谱图；分析离子迁移谱谱图，拟合目待物质浓度与检出信号之间的标准曲线方程；
取体积A的溶剂溶解后的未知浓度样品与体积A的等内标标准试剂混合，室温(20-30℃)挥干溶剂后进样分析；记录连续采集的离子迁移谱谱图；
未知浓度样品数据结果代入标准曲线方程，即可以计算待测目标样品中待检测物质的浓度数值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：待检测物质的样品浓度范围比较窄，一般是0.5-50ppm；对于高浓度应该选择溶剂稀释法降低浓度至离子迁移谱线性浓度范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：内标的选择应该与待测目标成分属于同一化学类别；针对离子迁移谱技术有相似的化学检出信号，同时检出信号迁移时间可完全分离且互不干扰。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：内标的浓度应该选择线性范围内的一个中间浓度，且实际操作添加量与目标取样体积等体积。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述记录连续采集的离子迁移谱谱图，可以是连续记录单张迁移谱谱图，也可以是整个解析过程的离子迁移谱谱图；数据处理选择记录目标样品信号和内标信号的最大峰强度，或是分别的热解析过程计算面积。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于：计算样品最大信号强度与内标最大信号强度(也可以是解析信号峰计算面积)比值，比值与样品浓度之间拟合的关系式即为拟合生成标准曲线方程；根据标准曲线方程，可以计算未知样品浓度数值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：待检测物质为血液中依托咪酯、丙泊酚、七氟烷、异氟烷、麻醉剂药物，常用有机溶剂为氯仿、乙酸乙酯、内标为苯酚或邻苯二甲酸二壬酯。
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