CN112863995A - 一种电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高效率质谱离子源技术领域，具体为一种电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法。本发明方法包括在毛细管内预先灌注填充物，再与使用与传统方法相同的技术制作石英毛细管喷针，可以一步得到喷口处通透、且喷口内径小的喷针。将本方法制作的内径20μm的喷针与商业化75μm喷针相比较，对于同一标准样品，其信号强度可以提高4.5倍。

Description

一种电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法
技术领域
本发明属于高效率质谱离子源技术领域，具体涉及电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法。
背景技术
在进行蛋白质组分析时，常用到色谱-质谱连用技术（LC-MS）。随着对分析灵敏度的要求越来越高，传统的毫升、微升级的高效液相色谱（HPLC）已经不能满足需求。近年来迅速发展的纳升级的超高效液相色谱（UPLC）拥有更低的流动相流速、更好的分离效率和更少的样品消耗量，有着传统技术所不能达到的分析结果。对于诸如少量细胞甚至单细胞的特殊分析需求，其蛋白拷贝数很少，必须要使用低流速才能对其蛋白质组进行鉴定。而随着流动相流速的降低，在色谱与质谱的接口，即离子源处，被分析物的离子化过程也有着不同的过程，一些用于传统毫升、微升级离子源的辅助手段对于纳升级离子源不再有相同的作用。
现有的制作电喷雾离子源石英毛细管喷针的方法主要采用的是使用机械磨制和拉制两种主要方法。对于小内径的石英毛细管喷针主要使用机械拉制的方法。其技术原理为，使用激光或电火花等方法加热石英毛细管，待石英毛细管软化后通过机械拉开毛细管两端，即可获得两根顶部呈锥形的毛细管喷针。但此时的毛细管喷针由于高温加热的原因，其顶部会发生封闭，使液体无法通过进行喷雾。为使毛细管喷针顶部通透，主要有物理方法和化学方法：物理方法为将喷针顶部轻轻在硬质表面敲击，使喷针顶部破碎。化学方法为使用氢氟酸溶液腐蚀喷针顶部，将原本封闭的喷针顶部打开。在喷针顶部通透后，即可安装在电喷雾离子源装置上与色谱柱相连，产生电喷雾进行质谱分析。
但上述使毛细管喷针通透的两种方法均有其明显不足之处：物理方法会使石英毛细管喷针顶部破碎，造成喷口内径扩大，达不到理想的喷雾效果。化学方法由于人手操作的重复性差，其喷口内径难以控制，且经氢氟酸腐蚀的喷口部分结构疏松，其使用寿命更短。因此，开发一种能够弥补上述缺点的新型制作石英毛细管喷针的方法是非常必要的。
发明内容
为了解决上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种不需额外打开封闭喷针顶部的新型制作电喷雾离子源纳喷雾喷针的方法。
本发明提供的电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法，具体步骤为：
（1）截取适当长度毛细管；适用于纳升级离子源的毛细管喷针长度为10~15cm，每次拉制可获得2根喷针，故截取长度取30cm；
（2）烧去中段涂层；石英毛细管外壁涂有高分子涂层，保护石英部分并使毛细管具有韧性；拉制喷针时需要激光直接照射石英管壁，因此需将高分子涂层烧去；方法为将毛细管中部置于火焰上部，缓慢旋转毛细管以使燃烧充分，烧去中部2cm长度的涂层即可；毛细管置于火焰外焰处有利于涂层的充分燃烧，过分接近内焰容易使燃烧不充分造成积碳；所用火焰温度不可过高，以防止石英熔融；若燃烧不充分，碳化残渣可用沾有甲醇的无尘纸擦去；
（3）灌注填充物；采用微升微量进样器向毛细管内灌注去离子水；
具体操作如下：取一250微升微量进样器，吸取250微升去离子水，将该微量进样器连接于一两通阀一端；使用约100微升去离子水冲洗两通阀，将残余污染物冲出；将上述毛细管连接于两通阀另一端；继续注入100微升去离子水，使毛细管内充满并冲去可能残留的灰尘；
（4）固定毛细管；将毛细管夹持于微管拉制仪器中部，烧去涂层的开口部分对准激光照射位置；
（5）设定仪器参数后启动微管拉制仪，仪器自动拉制得到喷针；
（6）在合适的参数下，可以直接获得喷口通透的毛细管喷针。
由于适用于纳升级离子源的毛细管喷针长度为10~15cm，步骤（1）中，截取毛细管长度为30cm时，每次拉制可获得2根喷针。
本发明中，所使用毛细管为IDEX公司 Tub Fused Silica 360μm ×20μm ×2m。
本发明中，所用仪器为：1、Scientific Glass Technology公司 SHORTIX毛细管切割工具。2、Sutter Instrument公司MODEL P-2000 Micropipette Pullers微管拉制仪。
本发明可以一步制备得到喷口处通透，且喷口内径小的喷针。将该方法制作的内径20μm的喷针与商业化75μm喷针相比较，对于同一标准样品，其信号强度可以提高4.5倍。
本发明中，由于中空毛细管内有填充物，在毛细管被激光加热时，内壁不会由于熔融而粘连。在毛细管被机械力拉开时，可以始终保持喷针喷口通透，如图1所示。如未添加填充物的情况下，由于激光加热，使用较高加热参数，所得到的喷针内部毛细管内壁发生粘连，使其内部不再通透，如图2所示（图中使用了较为极端的条件，常规情况下不会出现如此大范围的粘连）。图3为已添加填充物的情况下，使用与图2相同条件得到的喷针内部显微照片。由图中可见，在与图2相同情况下，毛细管内壁并未粘连。图4为使用本发明方法所得到的毛细管喷口显微照片。将使用本发明方法后得到的喷针置于显微镜载物台上，由于显微镜光源照射毛细管造成其内部液体膨胀，在其喷口处可见一液滴，证明使用本方法可以一步得到喷口通透的喷针。
附图说明
图1为本发明原理的示意图。
图2为未添加填充物的情况下，使用较高加热参数所得到的喷针内部显微照片。
图3为已添加填充物的情况下，使用与图2相同条件得到的喷针内部显微照片。
图4为使用本发明方法所得到的毛细管喷口显微照片。
具体实施方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1：采用预先在毛细管内灌注填充物的方法，经过一步拉制直接获得喷口通透的毛细管喷针。具体方法为：
（1）截取适当长度毛细管；适用于纳升级离子源的毛细管喷针长度约为10~15cm，每次拉制可获得2根喷针，故截取长度取30cm；
（2）烧去中段涂层；石英毛细管外壁涂有高分子涂层，保护石英部分并使毛细管具有韧性；拉制喷针时需要激光直接照射石英管壁，因此需将高分子涂层烧去；方法为将毛细管中部置于火焰上部，缓慢旋转毛细管以使燃烧充分，烧去中部2cm涂层即可；毛细管置于火焰外焰处有利于涂层的充分燃烧，过分接近内焰容易使燃烧不充分造成积碳；所用火焰温度不可过高，以防止石英熔融；若燃烧不充分，碳化残渣可用沾有甲醇的无尘纸擦去；
（3）灌注填充物；取一250微升微量进样器，吸取250微升去离子水，将该微量进样器连接于一两通阀一端；使用约100微升去离子水冲洗两通阀，将残余污染物冲出；将上述毛细管连接于两通阀另一端；继续注入100微升去离子水，使毛细管内充满并冲去可能残留的灰尘；
（4）固定毛细管；将毛细管夹持于微管拉制仪器中部，烧去涂层的开口部分对准激光照射位置；
（5）设定仪器参数后启动微管拉制仪，仪器自动拉制得到喷针；
（6）在合适的参数下，可以直接获得喷口通透的毛细管喷针。
实施例2：将实施例1得到的20μm石英毛细管喷针与商业化75μm喷针用于标准肽样品的电喷雾离子化质谱检测，并进行比较。在本实施例中所使用的仪器为：1、ThermoScientific公司LTQ Orbitrap XL质谱，电喷雾电压为2kV；2、Thermo Scientific公司EASY-nLC 1000 纳升级液相色谱，喷雾流速为30nL/min。所使用的商业化喷针为PicoTipEmitter Silica Tip FS360-75-10-N无填料喷针。所用标准样品为浓度为10-7mol/L的pk10标准肽（其氨基酸序列为PHPFHFFVYK）样品。
（1）通过优选得到拉制参数为（HEAT=350,VEL=40）的喷针在30nL/min下有最佳的电喷雾离子化效果。调整喷针喷口与质谱进样锥之间相对位置。得到其最佳喷雾位置时平均信号强度为7.77×106。
（2）取商业化75μm喷针，对于同一样品进行喷雾。在其最佳喷雾位置其平均信号强度为1.72×106。
（3）计算可以得到通过本发明方法得到的20μm喷针相比于商业化75μm喷针，其信号强度增强了4.5倍。

Claims (4)

1.一种电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）截取适当长度石英毛细管；
（2）去除石英毛细管中段涂层；采用火焰燃烧法去除石英毛细管中段长度为2cm的外壁涂有的高分子涂层；
（3）灌注填充物；采用微升微量进样器向石英毛细管内灌注去离子水；
（4）固定石英毛细管；将石英毛细管夹持于微管拉制仪器中部，烧去涂层的开口部分对准激光照射位置；
（5）设定仪器参数后启动微管拉制仪，仪器自动拉制得到喷针；
（6）在合适的参数下，可以直接获得喷口通透的毛细管喷针。
2.根据权利要求1所述的电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法，其特征在于，步骤（1）中，截取毛细管长度为30cm时，每次拉制可获得2根喷针。
3.根据权利要求1所述的电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法，其特征在于，步骤（2）中所述采用火焰燃烧法去除石英毛细管外壁涂有的高分子涂层，具体操作如下：将毛细管中部置于火焰上部，缓慢旋转毛细管以使燃烧充分，烧去中部2cm长度的涂层。
4.根据权利要求1所述的电喷雾离子源纳喷雾喷针的制作方法，其特征在于，步骤（3）中所述采用微升微量进样器向石英毛细管内灌注去离子水，具体操作如下：取一250微升微量进样器，吸取250微升去离子水，将该微量进样器连接于一两通阀一端；使用约100微升去离子水冲洗两通阀，将残余污染物冲出；将上述毛细管连接于两通阀另一端；继续注入100微升去离子水，冲去毛细管内可能残留的灰尘，并使毛细管内充满离子水。
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