EP4666310A1 - Interface et procédé de préparation de matériel pour son transfert dans un spectromètre de masse - Google Patents

Interface et procédé de préparation de matériel pour son transfert dans un spectromètre de masse

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EP4666310A1
EP4666310A1 EP24709810.6A EP24709810A EP4666310A1 EP 4666310 A1 EP4666310 A1 EP 4666310A1 EP 24709810 A EP24709810 A EP 24709810A EP 4666310 A1 EP4666310 A1 EP 4666310A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
venturi system
nebulizer
biological material
outlet
nebulisate
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.)
Pending
Application number
EP24709810.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe SAUDEMONT
Gwendal JOSSE
Michel Salzet
Isabelle Fournier
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.)
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Centre Hospitalier Universitaire de Lille
Universite de Lille
Original Assignee
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Centre Hospitalier Universitaire de Lille
Universite de Lille
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 Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM, Centre Hospitalier Universitaire de Lille, Universite de Lille filed Critical Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Publication of EP4666310A1 publication Critical patent/EP4666310A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01J49/0468—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components with means for heating or cooling the sample
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    • H01J49/045—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 with means for introducing as a spray, a jet or an aerosol with means for using a nebulising gas, i.e. pneumatically assisted
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    • H01J49/0459—Arrangements for introducing or extracting samples to be analysed, e.g. vacuum locks; Arrangements for external adjustment of electron- or ion-optical components for solid samples
    • H01J49/0463—Desorption by laser or particle beam, followed by ionisation as a separate step
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    • 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
    • H01J49/168—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field-, thermionic- or photo-emission field ionisation, e.g. corona discharge

Definitions

  • the present disclosure relates to the field of mass spectrometer interfaces. More particularly to an interface and a method for preparing biological material for its transfer into a mass spectrometer.
  • cancer is diagnosed based on information collected by imaging methods.
  • imaging methods e.g. CT scan, MRI
  • these high-resolution methods do not provide sufficient information, particularly for identifying malignant proliferations.
  • other methods e.g. nuclear imaging techniques
  • nuclear imaging techniques whose images are of lower resolution can, however, provide relevant information on the proliferation of the disease.
  • one or more of these imaging methods in combination must be used to identify and localize a cancer.
  • Malignant (i.e. tumor) tissues differ from healthy tissues in several respects. Tumors, in fact, have a very different molecular composition, ranging from the distribution of small metabolic constituents and lipids to the expression of different proteins. These molecular characteristics can be used for the visualization of tumors by different imaging techniques including molecular imaging of tissues by infrared spectrophotometry or mass spectrometry. Among these methods, mass spectrometry can serve as the basis for an in situ, in vivo tissue identification tool, by analyzing the different molecular compositions of the different tissues.
  • Mass spectrometry ionization methods were initially developed for the analysis of gaseous or volatile materials.
  • One of the disadvantages of these ionization methods is that they do not allow the analysis of non-volatile compounds which represent approximately more than 90% of the molecules relevant for the analysis of pathological tissues.
  • Desorption ionization methods use an analytical beam to promote desorption and ionization.
  • the analytical beam comprises entities of different composition (atoms, molecules, atomic or molecular ions, photons, etc.) that are directed onto the sample surface and sent with a variable energy level.
  • the Fast Atom Bombardment (FAB) desorption/ionization method uses high-energy inert gas atoms to bombard the sample to be analyzed, allowing it to be pulverized and ionized
  • the Secondary Ions Mass Spectrometry (SIMS) method consists of bombarding the surface of the sample to be analyzed with a highly accelerated ion beam. The sample is then pulverized, and part of the pulverized material is ionized.
  • these techniques have the disadvantage of requiring high vacuum conditions. The samples are therefore introduced into the high vacuum enclosure of the mass spectrometers, which implies strong restrictions on the composition and geometry of the samples, and also requires special systems for introducing them.
  • Examples of such ambient methods include Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry (REIMS), which uses a heated collision surface to produce ions from an aerosol; Extractive Atmospheric Pressure Photo-Ionization (EAPPI), which uses an ultrasonic nebulization system to nebulize and vaporize samples that are then mixed with a gaseous dopant and interact with photons in the ambient environment to ionize analytes in the gas phase; Easy Ambient Sonic Spray Ionization (EASI), which uses a stream of nebulized solvent directed against a surface, the solvent interacting and carrying away analytes by evaporation during which the analyte is ionized and released into the gas phase; and Droplet Assisted Inlet Ionisation (DAII) which brings aqueous droplets into contact with particles suspended in the air, upon entering the mass spectrometer, these droplets being heated, their rapid evaporation leads to the formation of molecular ions.
  • REIMS
  • DESI Desorption Electrospray Ionization
  • Methods belonging to the first group generally start with the homogenization and lysis of a certain amount of tissue, followed by a selective extraction of the group of compounds of interest.
  • the compounds are separated by electrophoresis or chromatography, and then analyzed by mass spectrometry.
  • mass spectrometry cannot be used for instant identification of tissues, they provide valuable information on the marker molecules characteristic of a particular type of tissue, the variations in their relative abundance and the signaling pathways in which these molecules are involved.
  • Rapid molecular fingerprinting of tissues by mass spectrometry is generally obtained by the methods described above and in particular the desorption/ionization methods (SIMS, MALDI) and AIMS.
  • the present disclosure aims to provide a solution to the situation.
  • the interface further comprises:
  • the heater is configured to heat the transfer tube
  • the corona discharge needle is located at the outlet of the transfer tube
  • the venturi system is configured to receive the aerosolized material through one of its inlets and is connected to the nebulizer through the other of its inlets leading to solvation of the aerosolized material by the nebulizate in the venturi system.
  • the interface according to the first aspect of the invention makes it possible to break up the aggregates of material molecules originating from the sample collection site in the form of an aerosol and to ionize or improve the ionization efficiency of this material.
  • the material solvates in the droplets of the nebulizate and desolvates when it passes through the transfer tube surrounded by the heating cartridge.
  • This solvation-desolvation makes it possible to disaggregate the material molecules in order to improve the ionization carried out by the corona discharge.
  • This is delivered by the corona discharge needle which is located downstream of the transfer tube.
  • This improvement in ionization i.e. the increase in the conversion rate of neutral material molecules into charged molecules makes it possible to increase the sensitivity of the analysis carried out by the mass spectrometer.
  • the method further comprises:
  • FIG. 1 shows a diagram of the interface according to the first aspect of the invention with the material delivery flow and the venturi system output flow being collinear.
  • FIG. 2 shows a partial cross-sectional diagram of the venturi system and the nebulizer according to the first aspect of the invention.
  • FIG. 3 shows a diagram of the interface according to the first aspect of the invention with the nebulisate flow and the outlet flow of the venturi system collinear.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the method according to the second aspect of the invention.
  • the present invention proposes according to a first aspect an interface 1 for preparing material, in particular biological material, for its transfer into a mass spectrometer, the material being in aerosol form, the interface comprising:
  • venturi system 2 with two inlets 21, 22 and one outlet 23,
  • the interface 1 further comprises:
  • nebulizer 5 to generate a nebulisate
  • the corona discharge needle 4 is located at the outlet of the transfer tube 6, and
  • the venturi system 2 is configured to receive the material in aerosol form through one of its inlets 21, 22 and is connected to the nebulizer 5 through the other of its inlets 21, 22 leading to the solvation of the material in aerosol form by the nebulizate in the venturi system 2.
  • the material that is ionized in the interface 1 is in the form of particles, in particular particles of aggregated, ablated or desorbed biological tissues. The ablation or desorption can in particular be carried out by a laser.
  • the biological tissues from which the biological material is taken can be any tissue of biological origin with or without transformation such as plant tissues (including cellulose-based materials), animal tissues including human tissues (for example: nervous tissues, muscle tissues, epithelial tissues or connective tissues), or even microorganisms (for example: bacteria, viruses, yeasts).
  • the biological material is thus mainly composed of aggregates of biomolecules (proteins, metabolites, lipids, etc.). They generally contain very few charges.
  • non-biological materials mention may be made of drugs, xenobiotics, inorganic materials, metallic, organometallic or plastic compounds. In the following, the description will refer to biological materials. However, the description also covers the case of non-biological materials.
  • the samples to be analyzed are in the form of an aerosol comprising solid particles, in particular aggregates of molecules of biological material, in a gaseous medium.
  • This gaseous medium may in particular be a mixture comprising a gas which may be air, nitrogen, carbon dioxide, helium or other rare gas and water vapor.
  • the interface 1 according to the first aspect comprises a nebulizer 5 for generating a nebulizate.
  • the nebulizer 5 is a device for transforming liquids into a cloud of extremely fine particles. It makes it possible to decompose solutions and/or suspensions into an aerosol comprising droplets of the solution and/or suspension. This aerosol is also called a nebulisate, a term which will be used subsequently.
  • the nebulizer 5 is any means allowing a liquid to be suspended in a gas.
  • the nebulizer 5 can be chosen from a pneumatic nebulizer, a membrane nebulizer, a pressure nebulizer, a saturated vapor nebulizer and an ultrasonic nebulizer.
  • a pneumatic nebulizer is a nebulizer that uses a flow of compressed gas to remove droplets from a liquid and form a nebulizate.
  • a membrane nebulizer is a nebulizer using a membrane perforated with small holes and vibrating, the nebulisate being created by forcing the liquid to pass through the membrane.
  • a pressure nebulizer is a nebulizer in which a liquid under pressure is forced through a very small orifice to generate the nebulisate.
  • a saturated steam nebulizer is a nebulizer in which a gas is passed through a heated or room temperature liquid, the gas becoming charged with vapor and droplets of this liquid in the form of a nebulizate which is then carried to the outlet.
  • An ultrasonic nebulizer is a nebulizer applying ultrasound to a liquid to make it vibrate at high frequency, thus generating droplets of this liquid and forming the nebulisate.
  • the nebulizer 5 may also be a nano-electronebulizer or a micro-electronebulizer.
  • the ionization device 2 is a nano-electronebulizer.
  • the description is subsequently made in relation to a pneumatic nebulizer, but it also applies to other types of nebulizer.
  • the pneumatic nebulizer is the most commonly used type of nebulizer. It is also known as an atomizer. It generally comprises a means for conveying a flow of compressed gas at high speed which is sent around a needle from which the liquid to be nebulized emerges. The passage of the gas results in the formation of the nebulizate by fragmentation of the liquid.
  • the pneumatic nebulizer 5 may comprise an emitter 51 from which the nebulizate is generated, a solvent delivery tube 52 and a gas delivery tube 53.
  • the solvent delivery tube 52 and the gas delivery tube 53 are connected to a base 55 on a first side thereof and from which the emitter 51 extends from the other side opposite the first side.
  • the emitter 51 may comprise a tube 511 terminated in a point and a hollow needle 512.
  • the tube 511 and the hollow needle 512 are coaxial.
  • the tip of the hollow needle 512 protrudes from the tip of the tube 511.
  • the solvent delivery tube 52 is fluidly connected to the interior of the hollow needle 512 while the gas delivery tube 53 is fluidly connected to the space between the tube 511 and the hollow needle 512.
  • the tip of the tube 511 and the tip of the hollow needle 512 form the tip of the nebulizer 5 through which the nebulizate is generated.
  • the smaller the inner diameter of the hollow needle 512 the smaller the size of the droplets of the nebulizate. It generally has an inner diameter of between 50 and 200 ⁇ m.
  • the emitter 51 is configured so that the flow rate of the nebulisate generated at the outlet of the nebulizer 50 is between 100 nL/min and 2 mL/min. In some cases, the flow rate may be from 100 nL/min to 500 nL/min. In other cases, the flow rate may be from 100 pL/min to 2 mL/min.
  • the solvent delivery tube 52 is used to deliver the solvent to the nebulizer 5 and the gas delivery tube 53 is used to deliver the gas to the nebulizer 5.
  • the gas is used to spray the solvent into fine droplets to form the nebulisate.
  • the nebulisate is thus in the form of an aerosol of fine droplets of solvent included in the gas which is conveyed by the gas conveying tube 53.
  • the interface 1 may further comprise a nebulization connector 54 in which the nebulizer 5 is placed, the nebulization connector 54 comprises an outlet 541 connected to the venturi system 2.
  • the nebulization connector 54 makes it possible to partially receive the nebulizer 5 and to fluidly connect it to the venturi system 2.
  • the nebulization connector 54 preferably has a shape optimized for the efficient transfer of the nebulizate towards the inside of the venturi system 2, for example the shape is frustoconical (in particular its internal surface) whose side with the smallest section is at the level of the inlet of the venturi system 2 and receives inside it the tube 511 and the hollow needle 512 of the nebulizer 5 and makes it possible to concentrate the flow of nebulizate towards the inside of the venturi system 2.
  • the nebulization connector 54 extends from the base of the base 55 of the nebulizer 5 and beyond its tip, thus forming a nebulization chamber 56 between the tip and its end.
  • the distance between the inlet 21, 22 of the venturi system 2 and the tip of the nebulizer 5 can be between 1 and 50 mm, preferably 2 and 10 mm, always preferably 3 and 5 mm.
  • the interface 1 according to the first aspect comprises a venturi system 2.
  • the venturi system 2 comprises two inlets 21, 22 and an outlet 23.
  • the two inlets 21, 22 are connected to the transport tube 7 of the biological material and to the nebulizer 5.
  • the interface 1 comprises the nebulization connector 54, it is the nebulization connector 54 which is connected to an inlet 21, 22 of the venturi system 2 and not the nebulizer 5.
  • the nebulisate generated by the nebulizer 5 is sent to the venturi system 2.
  • the flow of the nebulisate makes it possible to prime the venturi system 2.
  • a depression is created inside the venturi system 2 and makes it possible to suck the biological material in the form of an aerosol inside the venturi system 2.
  • the nebulisate also makes it possible to break up the aggregates of biological material in order to isolate the different molecules of biological material. These molecules of biological material solvate in the droplets of the nebulisate.
  • the solvent conveyed by the solvent conveying tube 52 is chosen such that the separation of the aggregates of biological material as well as the solvation of the molecules of biological material in the solvent droplets is efficient.
  • the solvent may be neutral with respect to the molecules of biological material. Its main function being the solvation of the molecules of biological material, it is necessary that the solvent does not alter them so as not to alter the subsequent analysis carried out by the mass spectrometer. However, there are cases where the alteration of the molecules is desired.
  • the solvent can be chosen so as to alter the molecules of the biological material and promote the observation of certain species.
  • the solvent can be chosen from: an organic solvent; a volatile compound; polar molecules; non-polar molecules; water; one or more alcohols (methanol, ethanol, isopropanol, propanol, butanol, pentanol); acetone; acetonitrile; tetrahydrofuran; ethyl acetate; ethylene glycol; dimethyl sulfoxide or dimethylformamide; methyl-tert-butyl-ether, an aldehyde; a ketone; hexane; chloroform.
  • this solvent may include a supercharging agent, a mass measurement (“lockmass”) compound or a calibration compound.
  • the compressed gas conveyed by the gas conveying tube 53 is chosen in such a way that it has no impact on the biological material. Since solvation is carried out between the molecules of biological material and the solvent droplets, the compressed gas must be neutral with respect to the molecules of biological material so as not to alter them and therefore not to alter the analysis of the mass spectrometer.
  • the gas can interact with the molecules of the biological material and/or the solvent, for example ammonia to promote proton transfer.
  • the compressed gas may be chosen from nitrogen and compressed air, preferably the gas is nitrogen.
  • the venturi system 2 may comprise a routing connector making it possible in particular to receive a routing tube 7 of the biological material in aerosol form.
  • This routing tube 7 may be in the present interface.
  • the routing tube is part of the laser sample collection equipment.
  • the delivery tube 7 may have a cylindrical shape with a diameter of between 1 and 12 mm, preferably between 1 and 8 mm, or even between 1 and 5 mm.
  • the delivery tube 7 is long and flexible enough to allow the operator to aspirate the ablated biological material, regardless of the operating area and its difficulty of access and so that the interface 1 and the mass spectrometer are not too close to the operating area. Since the delivery tube 7 may possibly be in contact with an open surgical wound, it is made in this case of a material that can be made sterile and used in the operating room.
  • the delivery tube 7 is made of a plastic or thermoplastic material chosen from polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polytetrafluoroethylene (PTFE) for example.
  • PC polycarbonate
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PVC polyvinyl chloride
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the venturi system 2 has in particular a shape such that, in operation, the flow coming from the biological material delivery tube 7 and the flow coming from the nebulizer 5 are transverse, or even orthogonal, to each other.
  • the orthogonality of the flows of biological material and nebulisate allows in particular a better solvation of the biological material by the nebulisate. Indeed, the fact that the flows are orthogonal allows a good probability of impact of the aggregates of biological material with the droplets of the nebulisate thus making it possible to increase the separation of the aggregates of biological material. A greater proportion of molecules of biological material solvated in the droplets of nebulisate makes it possible to increase the proportion of molecules of isolated biological material.
  • the venturi system 2 may have a T shape, alternatively it may have a Y shape.
  • the T-shape is characterized by two main axes.
  • the venturi system 2 can thus comprise a longitudinal through channel 24 with an inlet and an outlet corresponding respectively to one of the inlets 21 of the venturi system 2 and to the outlet 23 thereof and a second channel 25 with an inlet corresponding to the other inlet 22 of the venturi system 2 and connected to the longitudinal through channel 24, the longitudinal through channel 24 and the second channel 25 being orthogonal to each other.
  • the venturi system 2 has a shape such that, in operation, the flow coming from the biological material conveying tube and the flow coming from the nebulizer 5 are transverse.
  • the second channel can be transverse to the longitudinal through channel and in particular forms an angle of between 20 and 120° with the latter, preferably between 30° and 110, more preferably 80° and 100°, for example 90°.
  • the destination of the inlets 21, 22 of the venturi system 2 is not fixed. It is thus possible to interchange the different flows between the two inlets 21, 22.
  • the inlet 21 corresponds to one of the ends of the longitudinal through channel 24 and the inlet 22 to the end of the second channel 25.
  • the delivery tube 7 and the nebulizer 5 can be arranged in such a way that, in operation, the flow at the outlet of the venturi system 2 is colinear with the flow coming from the delivery tube 7 of the biological material.
  • the conveying tube 7 is connected to the inlet 21 and the nebulizer 5 to the inlet 22 in particular via the nebulization connector 54 arranged at this location.
  • This configuration corresponds to the interface 1 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the flow coming from the conveying tube 7 is collinear with the longitudinal through channel 24 and the flow of nebulizate from the nebulizer 5 is collinear with the second channel 25 of the venturi system 2.
  • the conveying tube 7 and the nebulizer 5 may be arranged in such a way that, in operation, the flow at the outlet of the venturi system 2 is collinear with the flow coming from the nebulizer 5.
  • the flow of biological material coming from the conveying tube 7 is collinear with the second channel 25 of the venturi system 2 and the flow coming from the nebulizer 5 is collinear with the longitudinal through channel 24.
  • the nebulizer 5 is connected to the inlet 21 via in particular the nebulization connector 54 arranged at this location, and the routing tube 7 to the inlet 22.
  • This configuration corresponds to the interface 1 shown in FIG. 3.
  • the longitudinal through channel 24 may have a first circular section at the inlet 21, a second section at the outlet 23 of the channel and a third circular section in an intermediate zone 241 between the inlet 21 and the outlet 23.
  • the ratio between the third circular section and the first circular section may be between 0.25 and 0.75, preferably 0.35 and 0.65, more particularly 0.5.
  • the ratio between the third circular section and the second circular section may be between 0.25 and 0.75, preferably 0.35 and 0.65, more particularly 0.5.
  • the first section and the second section may be identical or different. In the latter case, the second section may be smaller or larger than the first section.
  • the intermediate zone 241 thus has a smaller circular section than at the inlet 21 and at the outlet 23 of the longitudinal through channel 24 of the venturi system 2. It is this difference in section which is at the origin of the Venturi effect. This difference in section causes a depression at the level of the zone where the section is the smallest.
  • the tube 7 for conveying the biological material having one end at atmospheric pressure, this depression causes the suction of the biological material from the ablation zone.
  • the smaller the ratio between the third circular section and the first or second circular section the greater the depression.
  • the flow speed at the level of the intermediate zone 241 of the longitudinal through channel 24 is much greater than that at the inlet 21 and at the outlet 23 of the through channel 24. This increase in the flow speed makes it possible to tend towards a more turbulent flow regime than at the inlet 21 or at outlet 23 of the venturi system 2, thus improving the separation of aggregates of biological material into isolated molecules of biological material and therefore the solvation of these molecules.
  • the second channel can open into the intermediate zone of the longitudinal through channel.
  • the second channel of the venturi system 2 may have a nebulisate inlet portion and an end portion for connection to the longitudinal through channel.
  • the inlet portion has a longitudinal axis that is not colinear with that of the connection portion.
  • the reference axis for the second channel is that of the inlet portion.
  • the longitudinal axis of the connection portion is configured so that the nebulization inlet flow F2 and the aerosol flow F3, at their intersection, form an acute angle, for example between 10 and 80°, preferably between 20 and 50°, always preferably between 25 and 40°, for example approximately 30°. This angle may advantageously correspond to the passage slope between the first section and the third section.
  • the venturi system 2 may further comprise a suction adjustment part 26 arranged in the longitudinal channel passing through at the outlet of the venturi system 2.
  • the suction adjustment part 26 may have the shape of a tube with a circular section whose external diameter allows it to be inserted into the venturi system 2. It may have an annular protrusion 261 on its external surface forming a collar in order to block the insertion of the suction adjustment part 26 by contact of the annular protrusion 261 against the edge corresponding to the outlet 23 of the venturi system 2, thus ensuring the projection of the suction adjustment part 26 out of the venturi system 2.
  • This suction adjustment part 26 may have a fourth circular section smaller than the second circular section in order to reduce the circular section at the outlet of the longitudinal through channel to adjust the suction of the biological material by varying the depression created by the venturi system 2.
  • the ratio between the fourth circular section and the second circular section may be between 0.5 and 1.5, preferably between 0.5 and 0.89, always preferably 0.6 and 0.8, more particularly 0.7.
  • the venturi system 20 may be made entirely or partly of a material chosen from metal (eg stainless steel, titanium, brass, aluminum, or their alloys) or plastic (polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy (PFA), fluorinated ethylene propylene (FEP), polylactic acid (PLA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyethylene terephthalate glycol (PETG), or mixtures thereof).
  • metal eg stainless steel, titanium, brass, aluminum, or their alloys
  • plastic polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoroalkoxy (PFA), fluorinated ethylene propylene (FEP), polylactic acid (PLA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyethylene terephthalate glycol (PETG), or mixtures thereof).
  • PEEK polyetheretherketone
  • the interface 1 according to the first aspect comprises a transfer tube 6 connected to the outlet 23 of the venturi system 2, a heater 3 configured to heat the transfer tube 6 and one or more corona discharge needles 4 (hereinafter the singular is used) to ionize the biological material in the form of an aerosol exiting the outlet of the transfer tube 6.
  • the transfer tube 6 makes it possible to transfer the biological material solvated in the solvent droplets at the outlet 23 of the venturi system 2 to the corona discharge needle 4.
  • the transfer tube 6 is colinear with the transverse longitudinal channel of the venturi system 2.
  • the transfer tube 6 may have a circular section with a diameter of between 2 and 8 mm, preferably 2 and 5 mm, more particularly 3 mm. It may be made of a material chosen from metal (stainless steel, titanium, brass, aluminum), glass or high temperature resistant plastic such as polyethylene ketone (PEEK) or polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • metal stainless steel, titanium, brass, aluminum
  • PEEK polyethylene ketone
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the heater 3 may be a heating cartridge located around the transfer tube 6 allowing the biological material to be heated in the form of a solvated aerosol in order to desolvate the biological material.
  • the heating cartridge 3 may be configured to deliver heat of between 40 and 500°C, preferably between 100 and 300°C, more particularly 250°C.
  • the heating cartridge 3 can be replaced by other types of heating such as heating internal to the transfer tube 6 (for example a heating grid), microwave heating arranged around the transfer tube 3 or an ultrasonic disruptor.
  • the corona discharge needle 4 makes it possible to ionize the biological material in the form of a desolvated aerosol by delivering a corona discharge.
  • the corona discharge needle 4 is arranged in such a way that the flow of desolvated biological material at the outlet of the transfer tube 6 is transverse to the direction in which the corona discharge needle 4 points or parallel thereto, for example the angle formed by the flow of desolvated biological material and the plasma plume is from 0° to 90°, preferably from 20° to 60°, still preferably from 40° to 50°.
  • the corona discharge is thus delivered to the flow of desolvated biological material.
  • the corona discharge needle 4 can be conventionally composed of tungsten but can also be composed purely or of an alloy of one or more metals among silver, gold, platinum, iron, nickel and lithium in order to create interactions with analytes in the gas phase. This can improve the quality of analyte detection, particularly by improving detection sensitivity.
  • the interface 1 may further comprise a current source 41 for powering the corona discharge needle 4 in order to deliver the corona discharge, in particular at an absolute voltage of between 2 and 10 kV.
  • the ionized molecules of biological material can be transferred to the mass spectrometer in order to be analyzed.
  • the improvement of the ionization of the biological material by the interface makes it possible in particular to increase the analysis signal of the mass spectrometer and therefore to improve the performance of the system by facilitating the identification of the molecules which are analyzed.
  • the operator analyzing the signal is better able to identify the composition of the biological tissues and to identify the presence or absence of pathological or abnormal elements.
  • the invention proposes, according to a second aspect, a method for preparing material, in particular biological material, for its transfer into a mass spectrometer comprising:
  • the method further comprises:
  • Step S1 comprises the delivery of the biological material in aerosol form.
  • the biological material is in the form of aggregates of molecules as explained above.
  • the flow of biological material may have a flow rate of between 0.5 L/min and 5 L/min, preferably 1 L/min.
  • the transport of biological material can be achieved by a pressure difference generated by the venturi system.
  • Step S2 comprises injecting a nebulisate comprising solvent droplets into the venturi system.
  • the nebulisate is injected into the venturi system. It primes the venturi system by creating the vacuum that allows the biological material to be sucked up and conveyed to the venturi system.
  • the nebulisate comprising solvent droplets can be generated by a nebulizer, preferably a pneumatic nebulizer.
  • a pneumatic nebulizer sprays an aerosol comprising the solvent droplets dispersed in a carrier gas.
  • the carrier gas makes it possible to generate the nebulisate.
  • the solvent can be chosen from: one or more organic solvents; one or more volatile compounds; one or more polar molecules; one or more non-polar molecules; water; and mixtures thereof.
  • organic solvents mention may be made of alcohols (e.g.
  • this solvent may be made acidic or basic; include a supercharging agent, a mass measurement (“lockmass”) or calibration compound.
  • the nebulisate may be ejected at a flow rate of between 100 nL/min and 2 mL/min. In some cases, the flow rate may be from 100 nL/min to 500 nL/min. In other cases, the flow rate may be from 100 pL/min to 2 mL/min.
  • the generation flow rate makes it possible to adjust the depression created in the venturi system in order to modify the speed of delivery of the biological material in aerosol form.
  • Step S3 comprises the solvation in the venturi system of the biological material in aerosol form in the solvent droplets of the nebulisate.
  • Step S3 may be carried out in such a way that the flow of biological material and the flow of nebulisate are orthogonal to each other.
  • the nebulization inlet flow F2 and the aerosol flow F3, at their intersection form an acute angle, for example between 10 and 80°, preferably between 20 and 50°, always preferably between 25 and 40°, for example approximately 30°. This angle may advantageously correspond to the passage slope between the first section and the third section.
  • Step S4 can be carried out at a temperature between 40 and 500°C, preferably 100 and 300°C.
  • the flow inside the transfer tube and the temperature can be chosen so as to ensure a heat transfer between 50 and 300°C, preferably 250°C.
  • Step S5 This temperature range makes it possible to maximize the proportion of biological material that is desolvated during step S4.
  • the proportion of desolvated material at the end of step S4 may be between 60 and 100%, preferably between 90 and 100%.
  • Step S5 comprises the ionization of the biological material by a corona discharge delivered at the outlet of the transfer tube.
  • the biological material molecules are ionized by a corona discharge delivered by a corona discharge needle at the outlet of the transfer tube.
  • the voltage at which the corona discharge is delivered affects the proportion of desolvated biological material molecules that are ionized.
  • the corona discharge delivered may be in absolute terms between 2 and 8 kV, preferably 5 kV.
  • a corona discharge delivered at this voltage makes it possible to maximize the proportion of biological material molecules that are ionized during step S5.
  • step S5 the molecules of biological material are ionized and ready to be transferred to the mass spectrometer in order to be analyzed.
  • the method according to the second aspect of the invention makes it possible to improve the ionization of the molecules of biological material and by extension the quantity of signal that can be analyzed by the mass spectrometer and therefore the quality of the analysis.

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Abstract

L'invention concerne une interface de préparation de matériel biologique pour son transfert dans un spectromètre de masse. L'interface comprend un tube d'acheminement du matériel biologique sous forme d'aérosol, un système venturi avec deux entrées et une sortie, une cartouche chauffante, une aiguille de décharge corona pour ioniser le matériel biologique sous forme d'aérosol, un nébuliseur pour générer un nébulisat et un tube de transfert connecté à la sortie du système venturi. L'interface est disposée de sorte que la cartouche chauffante est placée autour du tube de transfert, l'aiguille de décharge corona est située à la sortie du tube de transfert et le système venturi est connecté au tube d'acheminement du matériel biologique et au nébuliseur par les deux entrées conduisant à la solvatation du matériel biologique sous forme d'aérosol par le nébulisat dans le système venturi.

Description

Description
Titre : Interface et procédé de préparation de matériel pour son transfert dans un spectromètre de masse
Domaine technique
[0001] La présente divulgation relève du domaine des interfaces de spectromètre de masse. Plus particulièrement d’une interface et d’un procédé de préparation de matériel biologique pour son transfert dans un spectromètre de masse.
Technique antérieure
[0002] Dans tout domaine de la biologie et de la médecine, l'identification de spécimens qu’ils soient dans un état physiologique ou physio-pathologique revêt une importance cruciale notamment dans le cadre du diagnostic, pronostic et le traitement des maladies.
[0003] Par exemple, le cancer est diagnostiqué sur la base d’informations récoltées par des méthodes d’imagerie. Ces méthodes d’imagerie (e.g. tomodensitométrie, IRM) peuvent fournir des images à haute résolution, mais ces méthodes haute résolution ne permettent pas d’obtenir suffisamment d’informations notamment sur l’identification des proliférations malignes. À l’inverse, d’autres méthodes (e.g. techniques d’imagerie nucléaires) dont les images sont de plus basse résolution peuvent en revanche fournir des informations pertinentes sur la prolifération de la maladie. Généralement, une ou plusieurs de ces méthodes d’imagerie en combinaison doivent être utilisées pour identifier et localiser un cancer.
[0004] Un diagnostic précis des tissus pathologiques ou anormaux est obtenu généralement par histologie, branche de la biologie concernant l’étude des tissus biologiques, ou par cytologie, branche de la biologie concernant l’étude des cellules.
[0005] Ces méthodes d’imagerie et d’analyse permettent de diagnostiquer efficacement des tissus pathologiques ou présentant des anomalies. Cependant, ces méthodes ne permettent pas d’obtenir des informations sur la localisation des tissus malins durant l’action chirurgicale.
[0006] Une manière de contourner ce problème est d’effectuer un examen histopathologique d’un tissu retiré durant l’opération. Il consiste à réaliser un diagnostic en extemporanée ainsi qu’à observer si les frontières du tissu malin sont bien définies dans le tissu prélevé. Ce procédé est très répandu malgré différents désavantages comme une demande en temps (20 à 50 minutes habituellement suivant les cas et les établissements) tout en gardant le patient en salle opératoire. D’autres méthodes sont utilisées, comme la sonographie ou la fluoroscopie par rayon X. Malgré des résultats utiles, ces méthodes ne sont pas assez sensibles pour permettre d’identifier la présence d’un nombre limité de cellules malignes.
[0007] Les tissus malins (i.e. tumoraux), se démarquent des tissus sains à plusieurs égards. Les tumeurs, en effet, présentent une composition moléculaire très différente, allant de la distribution de petits constituants métaboliques et lipides à l'expression de protéines différentes. Ces caractéristiques moléculaires peuvent être utilisées pour la visualisation des tumeurs par différentes techniques d’imagerie dont l'imagerie moléculaire des tissus par spectrophotométrie infrarouge ou spectrométrie de masse. Parmi ces méthodes, la spectrométrie de masse peut servir de base à un outil d'identification tissulaire in situ, in vivo, en analysant les différentes compositions moléculaires des différents tissus.
[0008] Les méthodes d'ionisation par spectrométrie de masse ont été initialement développées pour l'analyse des matières gazeuses ou volatiles. L'un des inconvénients de ces méthodes d'ionisation est qu'elles ne permettent pas d'analyser les composés non volatils qui représentent environ plus de 90 % des molécules pertinentes pour l’analyse des tissus pathologiques.
[0009] À partir des années 1940, de nouvelles méthodes de production des ions ont été développées permettant la production d’ions en phase gazeuse directement à partir d’un échantillon solide. Ces méthodes pour la plupart font appel à un processus de désorption/ionisation. Les méthodes d'ionisation par désorption emploient un faisceau analytique pour promouvoir la désorption et l’ionisation. Le faisceau analytique comprend des entités de composition différente (atomes, molécules, ions atomiques ou moléculaires, photons, etc.) qui sont dirigées sur la surface de l'échantillon et envoyés avec un niveau d’énergie variable.
[0010] Par exemple, la méthode désorption/ionisation par bombardement d’atomes accélérés (Fast Atom Bombardment (FAB)) utilise des atomes de gaz inertes à haute énergie afin de bombarder l’échantillon à analyser, permettant de le pulvériser et de l’ioniser, la méthode de spectrométrie de masse d’ions secondaires (Secondary Ions Mass Spectrometry (SIMS)) consiste à bombarder la surface de l'échantillon à analyser avec un faisceau d'ions hautement accéléré. L'échantillon est alors pulvérisé, et une partie de la matière pulvérisée est ionisée. Ces techniques présentent cependant le désavantage de nécessiter des conditions de vide poussé. Les échantillons sont donc introduits dans l’enceinte sous vide poussé des spectromètres de masse, ce qui implique de fortes restrictions sur la composition et la géométrie des échantillons, et nécessite également des systèmes spéciaux d'introduction de ceux-ci. [0011] La question du besoin de méthodes d'ionisation par désorption fonctionnant dans des conditions atmosphériques a été soulevée. Le fonctionnement à pression atmosphérique et plus spécifiquement en conditions ambiantes (Ambiant Ionization Mass Spectrometry (AIMS)) présente notamment les avantages d’une procédure d’analyse plus rapide et plus flexible ainsi que l’absence de pré-traitements des échantillons comme une extraction de composés d’intérêt. De plus les systèmes biologiques, y compris les organismes vivants, peuvent être étudiés de manière in vivo et in situ. Tout cela permet l'application de ces méthodes (AIMS) pour l'identification in situ des tissus.
[0012] Parmi ces méthodes en conditions ambiantes, il est possible de citer par exemple la méthode de spectrométrie de masse à ionisation par évaporation rapide (Rapid Evaporative Ionization Mass Spectrometry - REIMS) qui utilise une surface de collision chauffée pour assurer la production des ions à partir d’un aérosol ; la photoionisation extractive à pression atmosphérique (Extractive Atmospheric Pressure Photo-Ionisation - EAPPI) qui utilise un système de nébulisation par ultrasons pour nébuliser et vaporiser des échantillons qui sont alors mélangés avec un dopant gazeux et interagissent avec des photons en milieu ambiant pour permettre l’ionisation des analytes en phase gazeuse ; l’ionisation simple par pulvérisation ultrasonique en conditions ambiantes (Easy Ambient Sonic spray Ionisation - EASI) qui utilise un flux de solvant nébulisé dirigé contre une surface, le solvant interagissant et emportant des analytes par une évaporation pendant laquelle l’analyte est ionisé et libéré en phase gazeuse ; et l’ionisation d’entrée assistée par gouttelettes (Droplet Assisted Inlet Ionisation - DAII) qui met en contact des gouttelettes aqueuses et des particules en suspension dans l’air, à leur entrée dans le spectromètre de masse, ces gouttelettes étant chauffées, leur évaporation rapide conduit à la formation d’ions moléculaires.
[0013] Plus récemment, la méthode de désorption-ionisation par électronébulisation (Desorption Electrospray Ionisation (DESI)) a été développée. Cette méthode utilise des gouttelettes de solvant chargées comme faisceau d’analyse. La méthode DESI répond à toutes les attentes associées aux méthodes d'ionisation ambiante, et a ouvert ainsi la porte à l'analyse par spectrométrie de masse d'objets variés en termes de composition moléculaire, de taille et de géométrie.
[0014] L'étude des tissus au moyen de la spectrométrie de masse a été poursuivie de deux manières fondamentalement différentes. La première approche était axée sur la caractérisation, longue, mais aussi exhaustive que possible, des molécules présentes dans les tissus par des stratégies basées sur l’extraction de familles particulières de composés (métabolites, lipides, protéines, etc.) et couplant la spectrométrie de masse à des méthodes séparatives (e.g. la chromatographie gazeuse ou liquide), tandis que la seconde s'est concentrée sur une analyse rapide et sans extraction ni séparation, similaire à de la prise d'empreintes moléculaire rapide et directe.
[0015] Les méthodes appartenant au premier groupe commencent généralement par l'homogénéisation et la lyse d'une certaine quantité de tissu, suivies d'une extraction sélective du groupe de composés d'intérêt. Les composés sont séparés par électrophorèse ou chromatographie, puis analysées par spectrométrie de masse. Bien que ces méthodes ne puissent pas être utilisées pour une identification instantanée des tissus, elles fournissent des informations précieuses sur les molécules marqueurs caractéristiques de tel ou tel type de tissu, les variations de leur abondance relatives et les voies de signalisation dans lesquelles ces molécules sont impliquées.
[0016] La prise d'empreinte moléculaire rapide des tissus par spectrométrie de masse est généralement obtenue par les méthodes décrites ci-dessus et en particulier les méthodes de désorption/ionisation (SIMS, MALDI) et AIMS.
[0017] La désorption et l'ionisation d'échantillons non-volatils en phase condensée par l’utilisation de lasers est recherchée depuis la fin des années 1960. La plupart des méthodes de désorption laser entraîne la formation d’agrégats de molécules de tailles variées, très majoritairement neutres ; c'est pourquoi ces méthodes ont souvent été associées à des techniques de post-ionisation. La post-ionisation a été traditionnellement effectuée par impact électronique (Electron Impact (El)) ou par ionisation chimique (Chemical Ionization (Cl)). Plus récemment, une approche utilisant la post-ionisation par électronébulisation (Electrospray Ionisation (ESI)) des espèces gazeuses obtenues par ablation laser des échantillons (Laser Ablation Electrospray Ionization (LAESI)) a été introduite. Ces méthodes présentent toutefois l’inconvénient soit de ne pas réussir à casser totalement les agrégats de molécules, soit de ne pas présenter de rendement d’ionisation permettant d’obtenir une meilleure sensibilité et la profondeur du signal analysable par le spectromètre de masse.
[0018] Il existe ainsi toujours un besoin de fournir une interface appropriée pour préparer l’échantillon à l’analyse après son prélèvement et avant transfert dans un spectromètre de masse (notamment au niveau de l’analyseur de masse) permettant de casser les agrégats de molécules et d’améliorer l’ionisation des molécules des échantillons (/.e. post-ionisation).
Résumé
[0019] La présente divulgation vise à apporter une solution à la situation.
[0020] Il est proposé selon un premier aspect une interface de préparation de matériel, notamment biologique, pour son transfert dans un spectromètre de masse, le matériel étant sous forme d’aérosol (neutre ou partiellement ionisé), l’interface comprenant : - un système venturi avec deux entrées et une sortie,
- une chauffe,
- une aiguille de décharge corona pour ioniser le matériel sous forme d’aérosol, caractérisée en ce que l’interface comprend en outre :
- un nébuliseur pour générer un nébulisat,
- un tube de transfert connecté à la sortie du système venturi, et en ce que :
- la chauffe est configurée pour chauffer le tube de transfert,
- l’aiguille de décharge corona est située à la sortie du tube de transfert, et
- le système venturi est configuré pour recevoir le matériel sous forme d’aérosol par l’une de ses entrées et est connecté au nébuliseur par l’autre de ses entrées conduisant à la solvatation du matériel sous forme d’aérosol par le nébulisat dans le système venturi.
[0021] L’ interface selon le premier aspect de l’invention permet de casser les agrégats de molécules de matériel provenant du site de prélèvement d’échantillons sous forme d’aérosol et d’ioniser où d’améliorer le rendement d’ionisation de ce matériel. Dans le système venturi, connecté au nébuliseur et au tube d’acheminent, le matériel se solvate dans les gouttelettes du nébulisat et se désolvate lorsqu’il traverse le tube de transfert entouré de la cartouche chauffante. Cette solvatation-désolvatation permet de désagréger les molécules de matériel afin d’améliorer l’ionisation réalisée par la décharge corona. Celle-ci est délivrée par l’aiguille de décharge corona qui est située en aval du tube de transfert. Cette amélioration de l’ionisation, c’est-à-dire l’augmentation du taux de conversion des molécules de matériel neutres en molécules chargées permet d’augmenter la sensibilité de l’analyse réalisée par le spectromètre de masse.
[0022] Selon un second aspect, il est proposé un procédé de préparation de matériel, notamment biologique, pour son transfert dans un spectromètre de masse comprenant :
- l’acheminement du matériel sous forme d’aérosol vers un système venturi, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre :
- l’injection d’un nébulisat comprenant des gouttelettes de solvant dans le système venturi,
- la solvatation dans le système venturi du matériel sous forme d’aérosol dans les gouttelettes de solvant du nébulisat,
- le chauffage du matériel solvaté dans les gouttelettes de solvant du nébulisat à travers un tube de transfert connecté à une sortie du système venturi, et
- l’ionisation du matériel par une décharge corona délivrée à la sortie du tube de transfert.
Brève description des dessins [0023] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
[0024] [Fig. 1] montre un schéma de l’interface selon le premier aspect de l’invention avec le flux d’acheminement du matériel et le flux de sortie du système venturi colinéaires.
Fig. 2
[0025] [Fig. 2] montre un schéma en coupe partiel du système venturi et du nébuliseur selon le premier aspect de l’invention.
Fig. 3
[0026] [Fig. 3] montre un schéma de l’interface selon le premier aspect de l’invention avec le flux de nébulisat et le flux de sortie du système venturi colinéaires.
Fig. 4
[0027] [Fig. 4] montre une représentation schématique du procédé selon le second aspect de l’invention.
Description des modes de réalisation
[0028] Interface 1
[0029] Il est maintenant fait référence à la figure 1 et à la figure 2.
[0030] La présente invention propose selon un premier aspect une interface 1 de préparation de matériel, notamment biologique, pour son transfert dans un spectromètre de masse, le matériel étant sous forme d’aérosol, l’interface comprenant :
- un système venturi 2 avec deux entrées 21 , 22 et une sortie 23,
- une chauffe 3,
- une aiguille de décharge corona 4 pour ioniser le matériel sous forme d’aérosol, caractérisée en ce que l’interface 1 comprend en outre :
- un nébuliseur 5 pour générer un nébulisat,
- un tube de transfert 6 connecté à la sortie du système venturi 2, et en ce que :
- la chauffe 3 étant configurée pour chauffer le tube de transfert 6,
- l’aiguille de décharge corona 4 est située à la sortie du tube de transfert 6, et
- le système venturi 2 est configuré pour recevoir le matériel sous forme d’aérosol par l’une de ses entrées 21 , 22 et est connecté au nébuliseur 5 par l’autre de ses entrées 21 , 22 conduisant à la solvatation du matériel sous forme d’aérosol par le nébulisat dans le système venturi 2. [0031] Le matériel qui est ionisé dans l’interface 1 se présente sous la forme de particules, notamment de particules de tissus biologiques agrégées, ablatées ou désorbées. L’ablation ou désorption peut notamment être réalisée par un laser. Les tissus biologiques à partir desquels le matériel biologique est prélevé peuvent être n’importe quel tissu d’origine biologique avec ou sans transformation comme des tissus végétaux (y compris des matériaux à base de cellulose), des tissus animaux y compris humains (par exemple : des tissus nerveux, des tissus musculaires, des tissus épithéliaux ou des tissus conjonctifs), ou encore des microorganismes (par exemple : bactéries, virus, levures). Le matériel biologique est ainsi principalement constitué d’agrégats de biomolécules (protéines, métabolites, lipides, etc.). Ils contiennent en général très peu de charges. En ce qui concerne les matériels non biologiques, on peut citer des médicaments, des xénobiotiques, des matériaux inorganiques, des composés métalliques, organométalliques ou plastiques. Par la suite, la description fera référence à des matériels biologiques. Néanmoins, la description englobe également le cas des matériels non-biologiques.
[0032] Lors de l’ablation ou de la désorption, un certain volume de matériel est éjecté en phase gazeuse. Ainsi, lorsque les échantillons à analyser sont prélevées, ils se trouvent sous la forme d’un aérosol comprenant des particules solides, notamment des agrégats de molécules de matériel biologique, dans un milieu gazeux. Ce milieu gazeux peut notamment être un mélange comprenant un gaz pouvant être de l’air, de l’azote, du dioxyde de carbone, de l’hélium ou autre gaz rare et de la vapeur d’eau.
[0033] L’ interface 1 selon le premier aspect comprend un nébuliseur 5 permettant de générer un nébulisat.
[0034] Le nébuliseur 5 est un appareil permettant de transformer des liquides en un nuage de particules extrêmement fines. Il permet de décomposer les solutions et/ou les suspensions en un aérosol comprenant des gouttelettes de la solution et/ou de la suspension. Cet aérosol est aussi appelé nébulisat, terme qui sera utilisé par la suite.
[0035] Le nébuliseur 5 est tout moyen permettant de mettre en suspension un liquide dans un gaz. Le nébuliseur 5 peut être choisi parmi un nébuliseur pneumatique, un nébuliseur à membrane, un nébuliseur par pression, un nébuliseur à vapeur saturée et un nébuliseur à ultrasons. Un nébuliseur pneumatique est un nébuliseur utilisant un flux de gaz comprimé pour arracher des gouttelettes d’un liquide et former un nébulisat. Un nébuliseur à membrane est un nébuliseur utilisant une membrane perforée de petits orifices et vibrante, le nébulisat étant créé en forçant le liquide à passer à travers la membrane. Un nébuliseur par pression est un nébuliseur dans lequel un liquide sous pression est forcé à travers un orifice très réduit pour générer le nébulisat. Un nébuliseur à vapeur saturée est un nébuliseur dans lequel un gaz est passé à travers un liquide chauffé ou à température ambiante, le gaz se chargeant de vapeur et de gouttelettes de ce liquide sous la forme d’un nébulisat qui est ensuite emmené vers la sortie. Un nébuliseur à ultrasons est un nébuliseur appliquant des ultrasons à un liquide pour le faire vibrer à haute fréquence générant ainsi des gouttelettes de ce liquide et formant le nébulisat.
[0036] Le nébuliseur 5 peut encore être un nano-électronébuliseur ou un micro- électronébuliseur. De préférence, le dispositif d’ionisation 2 est un nano-électronébuliseur.
[0037] Par la suite, la description est faite en rapport avec un nébuliseur pneumatique, mais elle s’applique également aux autres types de nébuliseur. Le nébuliseur pneumatique est le type de nébuliseur le plus couramment utilisé. Il est aussi connu sous le nom d’atomiseur. Il comprend généralement un moyen d’acheminement d’un flux de gaz compressé à haute vitesse qui est envoyé autours d’une aiguille de laquelle sort le liquide que l’on cherche à nébuliser. Le passage du gaz entraîne la formation du nébulisat par fragmentation du liquide.
[0038] Le nébuliseur pneumatique 5 peut comprendre un émetteur 51 duquel est généré le nébulisat, un tube d’acheminement de solvant 52 et à un tube d’acheminement de gaz 53. Le tube d’acheminement de solvant 52 et le tube d’acheminement de gaz 53 sont reliés à un socle 55 sur un premier côté de celui-ci et duquel s’étend l’émetteur 51 à partir de l’autre côté opposé au premier côté.
[0039] L’ émetteur 51 peut comprendre un tube 511 terminé en pointe et une aiguille creuse 512. Le tube 511 et l’aiguille creuse 512 sont coaxiaux. La pointe de l’aiguille creuse 512 dépasse de la pointe du tube 511. Le tube d’acheminement de solvant 52 est relié fluidiquement à l’intérieur de l’aiguille creuse 512 alors que le tube d’acheminement de gaz 53 est relié fluidiquement à l’espace entre le tube 511 et l’aiguille creuse 512. La pointe du tube 511 et la pointe de l’aiguille creuse 512 forment l’embout du nébuliseur 5 par lequel le nébulisat est généré. Plus le diamètre intérieur de l’aiguille creuse 512 est petit plus la taille des gouttelettes du nébulisat est petite. Elle présente généralement un diamètre intérieur compris entre 50 et 200 pm. L’émetteur 51 est configuré pour que le débit du nébulisat généré en sortie de nébuliseur 50 soit compris entre 100 nL/min et 2 mL/min. Dans certains cas, le débit peut être de 100 nL/min à 500 nL/min. Dans d’autres cas, le débit peut être de 100 pL/min à 2 mL/min.
[0040] Le tube d’acheminement de solvant 52 permet d’acheminer le solvant vers le nébuliseur 5 et le tube d’acheminement de gaz 53 permet d’acheminer le gaz vers le nébuliseur 5. Le gaz permet de pulvériser le solvant en fines gouttelettes afin de former le nébulisat. Le nébulisat se présente ainsi sous la forme d’un aérosol de fines gouttelettes de solvant comprises dans le gaz qui est acheminé par le tube d’acheminement de gaz 53.
[0041] L’interface 1 peut en outre comprendre un connecteur de nébulisation 54 dans lequel le nébuliseur 5 est placé, le connecteur de nébulisation 54 comprend une sortie 541 connectée au système venturi 2.
[0042] Le connecteur de nébulisation 54 permet de recevoir en partie le nébuliseur 5 et de relier celui-ci fluidiquement avec le système venturi 2. Le connecteur de nébulisation 54 présente de préférence une forme optimisée pour le transfert efficace du nébulisat vers l’intérieur du système venturi 2, par exemple la forme est tronconique (notamment sa surface interne) dont le côté à section la plus faible est au niveau de l’entrée du système venturi 2 et reçoit en son intérieur le tube 511 et l’aiguille creuse 512 du nébuliseur 5 et permettant de concentrer le flux de nébulisat vers l’intérieur du système venturi 2. Le connecteur de nébulisation 54 s’étend à partir de la base du socle 55 du nébuliseur 5 et au- delà de son embout formant ainsi une chambre de nébulisation 56 entre l’embout et son extrémité.
[0043] La distance entre l’entrée 21 , 22 du système venturi 2 et l’embout du nébuliseur 5 peut être comprise entre 1 et 50 mm, de préférence de 2 et 10 mm, toujours de préférence 3 et 5 mm.
[0044] L’ interface 1 selon le premier aspect comprend un système venturi 2. Le système venturi 2 comprend deux entrées 21 , 22 et une sortie 23. Les deux entrées 21 , 22 sont connectées au tube d’acheminement 7 du matériel biologique et au nébuliseur 5. Dans le cas où l’interface 1 comprend le connecteur de nébulisation 54, c’est le connecteur de nébulisation 54 qui est connecté à une entrée 21 , 22 du système venturi 2 et non le nébuliseur 5.
[0045] Le nébulisat généré par le nébuliseur 5 est envoyé au système venturi 2. Le flux du nébulisat permet d’amorcer le système venturi 2. Une dépression se créée à l’intérieur du système venturi 2 et permet d’aspirer le matériel biologique sous forme d’aérosol à l’intérieur du système venturi 2. De plus, le nébulisat permet aussi de casser les agrégats de matériel biologique afin d’isoler les différentes molécules de matériel biologique. Ces molécules de matériel biologique se solvatent dans les gouttelettes du nébulisat.
[0046] Le solvant acheminé par le tube d’acheminement de solvant 52 est choisi de telle manière à ce que la séparation des agrégats de matériel biologique ainsi que la solvatation des molécules de matériel biologique dans les gouttelettes de solvant soit efficace. Le solvant peut être neutre vis-à-vis des molécules de matériel biologique. Sa fonction principale étant la solvatation des molécules de matériel biologique, il est nécessaire que le solvant ne les altère pas afin de ne pas altérer l’analyse postérieure réalisée par le spectromètre de masse. Néanmoins, il existe des cas où l’altération des molécules est souhaitée. Ainsi, le solvant peut être choisi de manière à altérer les molécules du matériel biologique et favoriser l’observation de certaines espèces. Le solvant peut être choisi parmi : un solvant organique ; un composé volatil ; des molécules polaires ; des molécules non polaires ; de l'eau ; un ou plusieurs alcools (méthanol, éthanol, isopropanol, propanol, butanol, pentanol) ; de l'acétone ; de l'acétonitrile ; du tétrahydrofurane ; de l’acétate d'éthyle ; de l’éthylène glycol ; du diméthylsulfoxyde ou dimethylformamide ; du metyl-tert- butyl-ether, un aldéhyde ; une cétone ; de l’hexane ; du chloroforme. Dans certains modes de réalisation, ce solvant peut inclure un agent de superchargement, un composé de mesure de masse (« lockmass ») ou d'étalonnage.
[0047] Le gaz comprimé acheminé par le tube d’acheminement 53 de gaz est choisi de telle manière à ce qu’il n’ait pas d’impact sur le matériel biologique. La solvatation étant réalisé entre les molécules de matériel biologique et les gouttelettes de solvant, il faut que le gaz comprimé soit neutre vis-à-vis des molécules de matériel biologique afin de ne pas altérer celles-ci et donc de ne pas altérer l’analyse du spectromètre de masse.
[0048] Cependant, dans certains cas, il est souhaitable que le gaz puisse interagir avec les molécules du matériel biologique et/ou le solvent, par exemple de l’ammoniac pour favoriser le transfert de proton.
[0049] Le gaz compressé peut être choisi parmi du diazote et de l’air comprimé, de préférence le gaz est le diazote.
[0050] Le système venturi 2 peut comprendre un connecteur d’acheminement permettant notamment de recevoir un tube d’acheminement 7 du matériel biologique sous forme d’aérosol. Ce tube d’acheminement 7 peut être dans la présente interface. Alternativement, le tube d’acheminement fait partie de l’équipement de prélèvement d’échantillon par laser.
[0051] Le tube d’acheminement 7 peut présenter une forme cylindrique dont le diamètre est compris entre 1 et 12 mm, de préférence entre 1 et 8 mm, voire entre 1 et 5 mm. De préférence le tube d’acheminement 7 est assez long et flexible pour pouvoir permettre à l’opérateur d’aspirer le matériel biologique ablaté, qu’importe la zone d’opération et sa difficulté d’accès et afin que l’interface 1 et le spectromètre de masse ne soient pas trop proche de la zone d’opération. Le tube d’acheminement 7 pouvant éventuellement être en contact avec une plaie chirurgicale ouverte, il est fait dans ce cas d’un matériau qui peut être rendu stérile et utilisé en salle d’opération. De préférence le tube d’acheminement 7 est fait d’un matériau plastique ou thermoplastique choisi parmi du polycarbonate (PC), du polypropylène (PP), du polyéthylène (PE), du chlorure de polyvinyle (PVC), de l’acrylonitrile butadiène styrène (ABS) ou du polytétrafluoroéthylène (PTFE) par exemple.
[0052] Le système venturi 2 présente notamment une forme de sorte que, en fonctionnement, le flux provenant du tube d’acheminement 7 du matériel biologique et le flux provenant du nébuliseur 5 soient transverses, voire orthogonaux, l’un par rapport à l’autre.
[0053] L’orthogonalité des flux de matériel biologique et de nébulisat permet notamment une meilleure solvatation du matériel biologique par le nébulisat. En effet, le fait que les flux soient orthogonaux permet une bonne probabilité d’impact des agrégats de matériel biologique avec les gouttelettes du nébulisat permettant d’augmenter ainsi la séparation des agrégats de matériel biologique. Une plus grande proportion de molécules de matériel biologique solvatée dans les gouttelettes de nébulisat permet d’augmenter la proportion de molécules de matériel biologique isolée.
[0054] Le système venturi 2 peut avoir une forme en T, alternativement il peut avoir une forme en Y.
[0055] La forme en T se caractérise par deux axes principaux. Le système venturi 2 peut ainsi comprendre un canal longitudinal traversant 24 avec une entrée et une sortie correspondant respectivement à l’une des entrées 21 du système venturi 2 et à la sortie 23 de celui-ci et un deuxième canal 25 avec une entrée correspondant à l’autre entrée 22 du système venturi 2 et connecté au canal longitudinal traversant 24, le canal longitudinal traversant 24 et le deuxième canal 25 étant orthogonaux l’un par rapport à l’autre.
[0056] Alternativement, le système venturi 2 présente une forme de sorte que, en fonctionnement, le flux provenant du tube d’acheminement du matériel biologique et le flux provenant du nébuliseur 5 soient transverses. Ainsi, le deuxième canal peut être transverse au canal longitudinal traversant et notamment forme un angle compris entre 20 et 120° avec ce dernier, de préférence entre 30° et 110, encore de préférence 80° et 100°, par exemple 90°.
[0057] La destination des entrées 21 , 22 du système venturi 2 n’est pas fixée. Il est ainsi possible d’interchanger les différents flux entre les deux entrées 21 , 22. L’entrée 21 correspond à l’une des extrémités du canal longitudinal traversant 24 et l’entrée 22 à l’extrémité du deuxième canal 25.
[0058] Le tube d’acheminement 7 et le nébuliseur 5 peuvent être disposées de telle manière à ce que, en fonctionnement, le flux en sortie du système venturi 2 soit colinéaire au flux provenant du tube d’acheminement 7 du matériel biologique. [0059] Dans cette configuration, le tube d’acheminement 7 est connecté à l’entrée 21 et le nébuliseur 5 à l’entrée 22 notamment via le connecteur de nébulisation 54 disposé à cet endroit. Cette configuration correspond à l’interface 1 représentée sur les figures 1 et 2. Dans cette configuration, le flux provenant du tube d’acheminement 7 est colinéaire au canal longitudinal traversant 24 et le flux de nébulisat du nébuliseur 5 est colinéaire au deuxième canal 25 du système venturi 2.
[0060] Le tube d’acheminement 7 et le nébuliseur 5 peuvent être disposées de telle manière à ce que, en fonctionnement, le flux en sortie du système venturi 2 soit colinéaire au flux provenant du nébuliseur 5. Dans cette configuration, le flux de matériel biologique en provenance du tube d’acheminement 7 est colinéaire au deuxième canal 25 du système venturi 2 et le flux provenant du nébuliseur 5 est colinéaire au canal longitudinal traversant 24.
[0061] Dans cette configuration, le nébuliseur 5 est connecté à l’entrée 21 via notamment le connecteur de nébulisation 54 disposé à cet endroit, et le tube d’acheminement 7 à l’entrée 22. Cette configuration correspond à l’interface 1 représentée sur la figure 3.
[0062] Le canal longitudinal traversant 24 peut présenter une première section circulaire à l’entrée 21 , une deuxième section à la sortie 23 du canal et une troisième section circulaire dans une zone intermédiaire 241 entre l’entrée 21 et la sortie 23. Le rapport entre la troisième section circulaire et la première section circulaire peut être compris entre 0,25 et 0,75, de préférence 0,35 et 0,65, plus particulièrement de 0,5. Le rapport entre la troisième section circulaire et la deuxième section circulaire peut être compris entre 0,25 et 0,75, de préférence 0,35 et 0,65, plus particulièrement de 0,5. La première section et la deuxième section peuvent être identiques ou différentes. Dans ce dernier cas, la deuxième section peut être inférieure ou supérieure à la première section.
[0063] La zone intermédiaire 241 présente ainsi une section circulaire plus faible qu’à l’entrée 21 et qu’à la sortie 23 du canal longitudinal traversant 24 du système venturi 2. C’est cette différence de section qui est à l’origine de l’effet Venturi. Cette différence de section entraîne une dépression au niveau de la zone où la section est la plus faible. Le tube d’acheminement 7 du matériel biologique ayant une extrémité à pression atmosphérique, cette dépression entraîne l’aspiration du matériel biologique de la zone d’ablation. Plus le rapport entre la troisième section circulaire et la première ou deuxième section circulaire est petit, plus la dépression est grande. Inversement, la vitesse d’écoulement au niveau de la zone intermédiaire 241 du canal longitudinal traversant 24 est bien plus grande que celle à l’entrée 21 et à la sortie 23 du canal traversant 24. Cette augmentation de la vitesse d’écoulement permet de tendre vers un régime d’écoulement plus turbulent qu’en entrée 21 ou en sortie 23 du système venturi 2 permettant ainsi d’améliorer la séparation des agrégats de matériel biologique en molécules isolées de matériel biologique et donc la solvatation de ces molécules.
[0064] Le deuxième canal peut déboucher dans la zone intermédiaire du canal longitudinal traversant.
[0065] Le deuxième canal du système venturi 2 peut présenter une portion d’entrée de nébulisat et une portion d’extrémité de connexion au canal longitudinal traversant. La portion d’entrée présente un axe longitudinal qui n’est pas colinéaire à celui de la portion de connexion. Dans la description ci-dessus concernant les angles formés par le canal longitudinal traversant et le deuxième canal, l’axe de référence pour le deuxième canal est celui de la portion d’entrée. De préférence, l’axe longitudinal de la portion de connexion est configuré pour que le flux d’entrée de nébulisation F2 et le flux d’aérosol F3, au niveau de leur croisement, forment un angle aigu, par exemple entre 10 et 80°, de préférence entre 20 et 50°, toujours de préférence entre 25 et 40°, par exemple environ 30°. Cet angle peut correspondre avantageusement à la pente de passage entre la première section et la troisième section.
[0066] Le système venturi 2 peut en outre comprendre une pièce d’ajustement de l’aspiration 26 disposée dans le canal longitudinal traversant au niveau de la sortie du système venturi 2.
[0067] La pièce d’ajustement de l’aspiration 26 peut présenter une forme de tube de section circulaire dont le diamètre externe permet son insertion dans le système venturi 2. Elle peut présenter une protrusion annulaire 261 sur sa surface externe formant collerette afin de bloquer l’insertion de la pièce d’ajustement de l’aspiration 26 par contact de la protrusion annulaire 261 contre le bord correspondant à la sortie 23 du système venturi 2 assurant ainsi la saillie de la pièce d’ajustement de l’aspiration 26 hors du système venturi 2. Cette pièce d’ajustement de l’aspiration 26 peut présenter une quatrième section circulaire plus petite que la deuxième section circulaire afin de réduire la section circulaire au niveau de la sortie du canal longitudinal traversant pour ajuster l’aspiration du matériel biologique en variant la dépression créée par le système venturi 2.
[0068] Le rapport entre la quatrième section circulaire et la deuxième section circulaire peut être compris entre 0,5 et 1 ,5, de préférence entre 0,5 et 0,89, toujours de préférence 0,6 et 0,8, plus particulièrement 0,7.
[0069] Le système venturi 20 peut être tout ou partie fait d’un matériau choisi parmi du métal (e.g. acier inoxydable, titane, laiton, aluminium, ou leurs alliages) ou du plastique (polyétheréthercétone (PEEK), polytétrafluoroéthylène (PTFE), perfluoroalkoxy (PFA), éthylène-propylène fluoré (FEP), acide polylactique (PLA), acrylonitrile butadiène styrène (ABS), polyéthylène téréphtalate glycol (PETG), ou leurs mélanges).
[0070] L’ interface 1 selon le premier aspect comprend un tube de transfert 6 connectée à la sortie 23 du système venturi 2, une chauffe 3 configurée pour chauffer le tube de transfert 6 et une ou plusieurs aiguilles de décharge corona 4 (par la suite le singulier est utilisé) pour ioniser le matériel biologique sous forme d’aérosol sortant de la sortie du tube de transfert 6.
[0071] Le tube de transfert 6 permet de transférer le matériel biologique solvaté dans les gouttelettes de solvant en sortie 23 du système venturi 2 vers l’aiguille de décharge corona 4. Le tube de transfert 6 est colinéaire au canal longitudinal transversant du système venturi 2.
[0072] Le tube de transfert 6 peut avoir une section circulaire dont le diamètre est compris entre 2 et 8 mm, de préférence 2 et 5 mm, plus particulièrement de 3 mm. Il peut être fait d’un matériau choisi parmi du métal (acier inoxydable, titane, laiton, aluminium), du verre ou du plastique résistant aux hautes températures tel que le polyéthylènecétone (PEEK) ou le polytétrafluoroéthylène (PTFE).
[0073] La chauffe 3 peut être une cartouche chauffante située autour du tube de transfert 6 permet de chauffer le matériel biologique sous forme d’aérosol solvaté afin de désolvater le matériel biologique. La cartouche chauffante 3 peut être configurée pour délivrer une chaleur comprise entre 40 et 500°C, de préférence entre 100 et 300°C, plus particulièrement 250°C.
[0074] Alternativement, la cartouche chauffante 3 peut être remplacée par d’autres types de chauffe tels qu’une chauffe interne au tube de transfert 6 (par exemple une grille chauffante), une chauffe à micro-onde disposé autour du tube de transfert 3 ou un disrupteur par ultrasons.
[0075] À la sortie du tube de transfert 6, l’aiguille de décharge corona 4 permet d’ioniser le matériel biologique sous forme d’aérosol désolvaté en délivrant une décharge corona. L’aiguille de décharge corona 4 est disposée de telle manière à ce que le flux de matériel biologique désolvaté en sortie du tube de transfert 6 soit transverse à la direction vers laquelle pointe l’aiguille de décharge corona 4 ou parallèle à celle-ci, par exemple l’angle formé par le flux de matériel biologique désolvaté et la plume du plasma est de 0° à 90°, de préférence de 20° à 60°, toujours de préférence de 40° à 50°. La décharge corona est ainsi délivrée au flux de matériel biologique désolvaté.
[0076] L’aiguille de décharge corona 4 peut être composée classiquement de tungstène mais également être constituée purement ou d’un alliage d’un ou de plusieurs métaux parmi l’argent, l’or, le platine, le fer, le nickel et le lithium dans le but de créer des interactions avec les analytes en phase gazeuse. Cela peut permettre d’améliorer la qualité de détection des analytes notamment par une amélioration de la sensibilité de détection.
[0077] L’interface 1 peut comprendre en outre une source de courant 41 pour alimenter l’aiguille de décharge corona 4 afin de délivrer la décharge corona, notamment à une tension absolue comprise entre 2 et 10 kV.
[0078] Les molécules de matériel biologique ayant été préalablement séparées des agrégats de matériel biologique au niveau du système venturi 2, le matériel biologique désolvaté par la chaleur fournie par la chauffe 3 se présente majoritairement sous la forme de molécules isolées. Cela permet ainsi d’améliorer l’ionisation réalisée par la décharge corona de l’aiguille de décharge corona 4.
[0079] Après ionisation, les molécules de matériel biologique ionisées peuvent être transférées vers le spectromètre de masse afin d’être analysées. L’amélioration de l’ionisation du matériel biologique par l’interface permet notamment d’augmenter le signal d’analyse du spectromètre masse et donc d’améliorer la performance du système en facilitant l’identification des molécules qui sont analysées. Ainsi, l’opérateur analysant le signal est plus à même d’identifier la composition des tissus biologiques et d’identifier la présence ou non de d’éléments pathologiques ou anormaux.
[0080] Procédé
[0081] Il est maintenant fait référence à la figure 4
[0082] L’invention propose, selon un second aspect, un procédé de préparation de matériel, notamment biologique, pour son transfert dans un spectromètre de masse comprenant :
- l’acheminement S1 du matériel sous forme d’aérosol vers un système venturi, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre :
- l’injection S2 d’un nébulisat comprenant des gouttelettes de solvant dans le système venturi,
- la solvatation S3 dans le système venturi du matériel sous forme d’aérosol dans les gouttelettes de solvant du nébulisat,
- le chauffage S4 du mélange du matériel solvaté dans les gouttelettes de solvant du nébulisat par une chauffe située autour d’un tube de transfert connecté à une sortie du système venturi conduisant à la désolvatation du matériel, et
- l’ionisation S5 du matériel par une décharge corona délivrée à la sortie du tube de transfert
[0083] Étape S1 :
[0084] L’étape S1 comprend l’acheminement du matériel biologique sous forme d’aérosol. [0085] Le matériel biologique se présente sous la forme d’agrégats de molécules comme expliqué ci-dessus.
[0086] Le flux de matériel biologique peut présenter un débit compris entre 0,5 L/min et 5 L/min, de préférence 1 L/min.
[0087] L’ acheminement du matériel biologique peut être réalisée par une différence de pression générée par le système venturi.
[0088] Le matériel biologique sous forme d’aérosol étant ablaté ou prélevé dans une zone à pression atmosphérique, la différence de pression générée par le système venturi permet d’aspirer le matériel biologique sous forme d’aérosol vers le système venturi.
[0089] Étape S2 :
[0090] L’étape S2 comprend l’injection d’un nébulisat comprenant des gouttelettes de solvant dans le système venturi.
[0091] Le nébulisat est injecté dans le système venturi. Il permet d’amorcer le système venturi en créant la dépression permettant d’aspirer et d’acheminer le matériel biologique vers le système venturi.
[0092] Le nébulisat comprenant des gouttelettes de solvant peut être généré par un nébuliseur, de préférence un nébuliseur pneumatique. Un nébuliseur pneumatique pulvérise un aérosol comprenant les gouttelettes de solvant dispersées dans un gaz porteur. Comme expliqué précédemment, le gaz porteur permet de générer le nébulisat. Le solvant peut être choisi parmi : un ou plusieurs solvants organiques ; un ou plusieurs composés volatils ; une ou plusieurs molécules polaires ; un ou plusieurs molécules non polaires ; de l’eau ; et leurs mélanges. Parmi les solvants organiques, on peut citer les alcools (e.g. le méthanol, l’éthanol, l’isopropanol, le propanol, le butanol, le pentanol), l’acétone, l’acétonitrile, le tétrahydrofurane, l’acétate d’éthyle, l’éthylène glycol, le diméthylsulfoxyde, le diméthylformamide, le méthyl-tert-butyl-éther, les aldéhydes, les cétones ; l’hexane, le chloroforme. Dans certains modes de réalisation, ce solvant peut être rendu acide ou basique ; inclure un agent de superchargement, un composé de mesure de masse (« lockmass ») ou d’étalonnage.
[0093] Le nébulisat peut être éjecté à un débit compris entre 100 nL/min et 2 mL/min. Dans certains cas, le débit peut être de 100 nL/min à 500 nL/min. Dans d’autres cas, le débit peut être de 100 pL/min à 2 mL/min.
[0094] Le débit de génération permet d’ajuster la dépression créée dans le système venturi afin de modifier la vitesse d’acheminement du matériel biologique sous forme d’aérosol.
[0095] Étape S3 : [0096] L’étape S3 comprend la solvatation dans le système venturi du matériel biologique sous forme d’aérosol dans les gouttelettes de solvant du nébulisat.
[0097] Le flux du matériel biologique sous forme d’aérosol et le flux de nébulisat se rencontrent dans le système venturi. L’impact des deux flux permet, comme expliqué précédemment de casser les agrégats de matériel biologique afin d’isoler les molécules de matériel biologique. Les molécules isolées sont ensuite solvatées dans les gouttelettes de solvant.
[0098] L’étape S3 peut être réalisée de telle manière à ce que le flux du matériel biologique et le flux de nébulisat soient orthogonaux l’un par rapport à l’autre. De préférence, le flux d’entrée de nébulisation F2 et le flux d’aérosol F3, au niveau de leur croisement, forment un angle aigu, par exemple entre 10 et 80°, de préférence entre 20 et 50°, toujours de préférence entre 25 et 40°, par exemple environ 30°. Cet angle peut correspondre avantageusement à la pente de passage entre la première section et la troisième section.
[0099] Comme expliqué précédemment, le fait que les deux flux soient orthogonaux permet d’améliorer la conversion des agrégats de matériel biologique en molécules de matériel biologique solvatées en améliorant la séparation des agrégats en molécules de matériel biologique isolées.
[01001 Étape S4 :
[0101] L’étape S4 comprend le chauffage du matériel biologique solvaté dans les gouttelettes de solvant du nébulisat par une chauffe configurée pour chauffer tube de transfert connecté à une sortie du système venturi conduisant à la désolvatation du matériel biologique.
[0102] Après la solvatation des molécules de matériel biologique, le matériel biologique solvaté dans les gouttelettes de solvant du nébulisat passe au travers d’un tube de transfert. Ce tube de transfert est chauffé par la chauffe ce qui permet de chauffer les molécules de matériel biologique solvatées. Le choix de la température de chauffage a une incidence sur la proportion de molécules de matériel biologique qui sont désolvatées. L’étape S4 peut être réalisée à une température comprise entre 40 et 500°C, de préférence 100 et 300°C.
[0103] De manière plus générale, le flux à l’intérieur du tube de transfert et la température peuvent être choisis de manière à assurer un transfert de chaleur compris entre 50et 300°C, de préférence 250°C.
[0104] Cette plage de température permet de maximiser la proportion de matériel biologique qui est désolvaté durant l’étape S4. La proportion de matériel désolvaté à l’issue de l’étape S4 peut être comprise entre 60 et 100%, de préférence entre 90 et 100%. F01051 Étape S5 :
[0106] L’étape S5 comprend l’ionisation du matériel biologique par une décharge corona délivrée à la sortie du tube de transfert.
[0107] À la suite de la désolvatation des molécules de matériel biologique à l’étape S4, les molécules de matériel biologique sont ionisées par une décharge corona délivrée par une aiguille de décharge corona à la sortie du tube de transfert. La tension à laquelle la décharge corona est délivrée a une incidence sur la proportion de molécules de matériel biologique désolvatées qui sont ionisées. La décharge corona délivrée peut être comprise dans l’absolu entre 2 et 8 kV, de préférence 5 kV. [0108] Une décharge corona délivrée à cette tension permet de maximiser la proportion de molécules de matériel biologique qui est ionisé durant l’étape S5.
[0109] À l’issue de l’étape S5, les molécules de matériel biologique sont ionisées et prêtes à être transférées vers le spectromètre de masse afin d’être analysées. Le procédé selon le second aspect de l’invention permet d’améliorer l’ionisation des molécules de matériel biologique et par extension la quantité de signal analysable par le spectromètre de masse et donc la qualité de l’analyse.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Interface (1 ) de préparation de matériel, notamment biologique, pour son transfert dans un spectromètre de masse, le matériel étant sous forme d’aérosol, l’interface comprenant :
- un système venturi (2) avec deux entrées (21 , 22) et une sortie (23),
- une chauffe (3),
- une aiguille de décharge corona (4) pour ioniser le matériel sous forme d’aérosol, caractérisée en ce que l’interface comprend en outre :
- un nébuliseur (5) pour générer un nébulisat,
- un tube de transfert (6) connecté à la sortie du système venturi, et en ce que :
- la chauffe est configurée pour chauffer le tube de transfert,
- l’aiguille de décharge corona est située à la sortie du tube de transfert, et
- le système venturi est configuré pour recevoir le matériel sous forme d’aérosol par l’une de ses entrées et est connecté au nébuliseur par l’autre de ses entrées, conduisant à la solvatation du matériel sous forme d’aérosol par le nébulisat dans le système venturi.
[Revendication 2] Interface selon la revendication 1 , comprenant en outre un tube d’acheminement (7) du matériel biologique sous forme d’aérosol et connecté à l’entrée du système venturi recevant ce dernier.
[Revendication 3] Interface selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le nébuliseur est un nébuliseur pneumatique, le nébuliseur pneumatique comprend en outre un émetteur (51 ) duquel est généré le nébulisat, un tube d’acheminement de solvant (520) et à un tube d’acheminement de gaz (530).
[Revendication 4] Interface selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un connecteur de nébulisation (54) dans lequel le nébuliseur est aménagé, le connecteur de nébulisation comprend une sortie connectée au système venturi.
[Revendication 5] Interface selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle, en fonctionnement, le flux provenant du tube d’acheminement du matériel biologique et le flux provenant du nébuliseur sont orthogonaux ou transverses l’un par rapport à l’autre.
[Revendication 6] Interface selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle, en fonctionnement, le flux en sortie du système venturi est colinéaire au flux provenant du nébuliseur.
[Revendication 7] Interface selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une source de courant (41 ) pour alimenter l’aiguille de décharge corona, notamment à une différence de potentiel comprise entre 2 et 8 kV.
[Revendication 8] Interface selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la cartouche chauffante est configurée pour délivrer une chaleur à une température comprise entre 40 et 500°C, de préférence 100 et 300°C.
[Revendication 9] Procédé de préparation de matériel, notamment biologique, pour son transfert dans un spectromètre de masse comprenant :
- l’acheminement (S1 ) du matériel sous forme d’aérosol vers un système venturi, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre :
- l’injection (S2) d’un nébulisat comprenant des gouttelettes de solvant dans le système venturi,
- la solvatation (S3) dans le système venturi du matériel sous forme d’aérosol dans les gouttelettes de solvant du nébulisat,
- le chauffage (S4) du mélange de matériel solvaté dans les gouttelettes de solvant du nébulisat par une chauffe située autour d’un tube de transfert connecté à une sortie du système venturi conduisant à la désolvatation du matériel, et
- l’ionisation (S5) du matériel par une décharge corona délivrée à la sortie du tube de transfert.
[Revendication 10] Procédé selon la revendication 9, dans lequel le nébulisat est éjecté du nébuliseur à débit compris entre 100 nL/min et 2 mL/min ou entre 100 pL/min et 2 mL/min. .
[Revendication 11] Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, dans lequel l’étape (S4) est réalisée à une température comprise entre 40 et 500°C, de préférence 100 et 300°C.
[Revendication 12] Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 11 , dans lequel la décharge corona délivrée est comprise entre 2 et 10 kV, de préférence 5 kV.
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