CN114496717A - 电喷雾的激发装置及离子化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电喷雾的激发装置及离子化方法，涉及质谱分析技术领域，利用电荷发生装置，诱导毛细管产生电喷雾。具体来说，利用导电包覆材料收集电荷发生模块产生的电荷，并将其作用于喷雾毛细管，使溶剂发生电喷雾电离产生离子进入质谱器检测。本发明能在高压和喷雾溶剂不接触的情况下产生电喷雾，有效避免了电极与溶剂接触而发生的电化学副反应和分析物的氧化还原反应。同时，本发明的电喷雾流速可以低至皮升级，对于超微量样品也可以获得足够长的分析时间，采集到丰富的质谱信号。本发明操作步骤简单，灵敏度高，稳定性强。

Description

电喷雾的激发装置及离子化方法
技术领域
本发明涉及光生化分析技术领域，具体的说，涉及一种电喷雾的激发装置及离子化方法。
背景技术
常规的电喷雾装置使用高压电极与喷雾溶剂相接触的方法产生电喷雾，过程中伴随有电极周围的电化学反应，并且会使得部分分析物发生氧化还原反应，从而使得质谱谱图更加复杂。此外，电极与喷雾溶剂相接触的离子化技术，如纳升电喷雾的流速在纳升级别，对于诸如单细胞水平分析等皮升级样品的分析来说采集时间过短，采集不到足够的化合物质谱信息。
现有的高压与喷雾溶剂隔离的电喷雾装置主要有脉冲高压诱导纳升电喷雾1和脉冲直流电喷雾2。但是第一种技术需要特殊的供电电源，第二种技术需要精细的电极放置位点要求。
因此，亟需新开发一种经济耐用，简单稳定的装置以实现对超微量样品的长时间、高样品经济性分析。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种电喷雾的激发方法。
本发明的具体技术方案如下：
根据本发明的第一技术方案，提供一种电喷雾的激发装置，所述激发装置包括离子入口、喷雾毛细管、导电包覆材料和电荷发生装置，所述电荷发生装置包括大气压化学电离电荷发生装置、电喷雾电离电荷发生装置、介质阻挡放电电荷发生装置中的一种，所述电荷发生装置对应所述导电包覆材料位置布设，所述导电包覆材料包覆所述喷雾毛细管，所述喷雾毛细管对应所述离子入口位置布设。
作为优选，所述喷雾毛细管的材料为硼硅酸、石英、不锈钢中的一种。
作为优选，所述导电包覆材料包括金属、金属薄膜、导电液体或其他导电电解质中的一种及其组合。
作为优选，通过所述离子入口连接检测质谱仪，所述检测质谱仪包括飞行时间质谱仪、四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、轨道阱质谱仪、傅里叶回旋共振质谱仪和电磁双聚焦质谱仪中的一种。
作为优选，通过调节电荷发生装置产生电荷和喷雾毛细管孔径，调节喷雾流速。
根据本发明的第一技术方案，提供一种利用如上所述电喷雾的激发装置进行离子化的方法，包括：
将待测物引入所述电喷雾的激发装置中所述喷雾毛细管中的尖端部中；
将所诉喷雾毛细管尖端置于质谱仪的离子入口附近；
利用所述导电包覆材料收集所述电荷发生模块产生的电荷，并将其作用于所述喷雾毛细管，使溶剂发生电喷雾电离产生离子进入质谱仪检测。
作为优选，所述方法应用于小分子、蛋白、多肽的离子化。
根据本发明实施例的一种电喷雾的激发方法，利用电荷发生装置，诱导毛细管产生电喷雾。本发明能在高压和喷雾溶剂不接触的情况下产生电喷雾，有效避免了电极与溶剂接触而发生的电化学副反应和分析物的氧化还原反应。同时，本发明的电喷雾流速可以低至皮升级，对于超微量样品也可以获得足够长的分析时间，采集到丰富的质谱信号。本发明操作步骤简单，灵敏度高，稳定性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为本发明装置测试微量血细胞样品的(a)色谱图(b)质谱图。
图3为本发明装置测试单根植物腺毛的(a)背景质谱图(b)样品质谱图。
图4为本发明装置在电荷发生装置为(a)介质阻挡放电电离(b)电喷雾电离(c)大气压化学电离时1ng利血平的响应质谱图；(d)导电包覆材料为饱和食盐水和(e)没有导电包覆材料下的1ng/mL利血平的质谱图。
其中，1-离子入口，2-喷雾毛细管，3-导电包覆材料，4-大气压化学电离电荷发生装置，5-电喷雾电离电荷发生装置，6-介质阻挡放电电荷发生装置。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定发明。
现在结合说明书附图对本发明做进一步的说明。
一种电喷雾的激发方法，运用一种电喷雾的激发装置，如图1所示，所述激发装置包括离子入口1、喷雾毛细管2、导电包覆材料3和电荷发生装置，所述电荷发生装置包括大气压化学电离电荷发生装置4、电喷雾电离电荷发生装置5、介质阻挡放电电荷发生装置6中的一种及其组合，所述电荷发生装置对应所述导电包覆材料3位置布设，所述导电包覆材料3包覆所述喷雾毛细管2，所述喷雾毛细管2对应所述离子入口1位置布设，包括以下步骤：利用导电包覆材料收集电荷发生模块产生的电荷，并将其作用于喷雾毛细管，使溶剂发生电喷雾电离产生离子进入质谱器检测。
本发明实施例中，以电喷雾电离作为电荷发生器，导电材料增大电荷的接收面积，产生的电荷离子作用于正对质谱离子入口的喷雾毛细管，从而使喷雾毛细管产生电喷雾。初步的验证实验中，在细胞级样品上具有较好的分析能力。在少量(约几十个)红细胞中，得到了丰富的磷脂信号。从大鼠抽取的新鲜血液，经过离心，PBS清洗后，于显微镜下用～1um尖端的喷雾毛细管吸入大约20-40个血细胞(～600pL)，再吸取体积～1nL的50％乙腈。于所述装置上测试，质谱图中显示出了丰富的磷脂信号(图2b)，并且信号的持续时间长(图2a)，经计算喷雾流速在200pL/min左右。
对于微小组织样品，也能得到较好的分析。植物腺毛在植物生理中发挥着重要作用，分析腺毛中的代谢物有助于理解植物的发生发展。常规的做法是通过显微切割，得到大量的腺毛组织，然后进行溶剂提取等操作，最后上机分析。但是切割收集腺毛是一个费时费力的过程，常常占据分析时间的3/4以上。我们将单个的构树腺毛于显微镜下摘取并放置到毛细管中，然后对毛细管补充少量的甲醇。于所述装置上进行质谱分析，在较短的时间内即可得到腺毛中含有的代谢物信息(图3a和图3b)。
此外，针对蛋白样品也具有较好的分析能力。于所述装置中几分钟内完成的分析，与常规几十上百分钟的LCMS的肽图匹配能力相当。用牛血清白蛋白经过胰酶16h孵育消解后，加入乙腈离心，取上清液，用本发明装置直接分析，Q-Orbitrap mass spectrometer(QExactive,Thermo Scientific,USA)ddMs2采集模式下，以60s的动态排除时间下采集数据5min，可以得到丰富的肽段二级碎片。经MaxQuant软件分析，其肽段匹配结果与常规30min梯度洗脱的肽段匹配高分辨LCMS实验数据相当，如下表1所示。
表1本发明实施例对比常规LCMS肽段匹配结果
Figure BDA0003475894090000041
Figure BDA0003475894090000051
另外，本发明实施例还通过实验还对比了不同的电荷发生装置对于装置的影响。喷雾毛细管正对质谱的离子入口，然后由电荷发生器产生的电荷诱导产生电喷雾，锡箔纸作为导电包覆材料。实验对比了大气压化学电离、电喷雾电离，介质阻挡放电电离产生的电荷作用于喷雾毛细管，都呈现出较好的质谱响应(图4a-图4c)。同时，导电包覆材料只要具有良好的导电性能，均能发挥收集更多电荷的功能，从而使得信号质量获得提升。实验中测试了导电材料为锡箔纸或者饱和食盐水(图4d)的信号没有明显差异，而没有加导电包覆材料(图4e)的信号响应值较低。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.一种电喷雾的激发装置，其特征在于，所述激发装置包括离子入口、喷雾毛细管、导电包覆材料和电荷发生装置，所述电荷发生装置包括大气压化学电离电荷发生装置、电喷雾电离电荷发生装置、介质阻挡放电电荷发生装置中的一种，所述电荷发生装置对应所述导电包覆材料位置布设，所述导电包覆材料包覆所述喷雾毛细管，所述喷雾毛细管对应所述离子入口位置布设。
2.根据权利要求1所述的电喷雾的激发装置，其特征在于，所述喷雾毛细管的材料为硼硅酸、石英、不锈钢中的一种。
3.根据权利要求1所述的电喷雾的激发装置，其特征在于，所述导电包覆材料包括金属、金属薄膜、导电液体或其他导电电解质中的一种及其组合。
4.根据权利要求1所述的电喷雾的激发装置，其特征在于，通过所述离子入口连接检测质谱仪，所述检测质谱仪包括飞行时间质谱仪、四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、轨道阱质谱仪、傅里叶回旋共振质谱仪和电磁双聚焦质谱仪中的一种。
5.根据权利要求1所述的电喷雾的激发装置，其特征在于，通过调节电荷发生装置产生电荷和喷雾毛细管孔径，调节喷雾流速。
6.利用权利要求1-5任一项所述电喷雾的激发装置进行离子化的方法，其特征在于，包括：
将待测物引入所述电喷雾的激发装置中所述喷雾毛细管中的尖端部中；
将所诉喷雾毛细管尖端置于质谱仪的离子入口附近；
利用所述导电包覆材料收集所述电荷发生模块产生的电荷，并将其作用于所述喷雾毛细管，使溶剂发生电喷雾电离产生离子进入质谱仪检测。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法应用于小分子、蛋白、多肽的离子化。
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