JP6601819B2 - 高感度エレクトロスプレーインターフェース - Google Patents
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Description
(a)検体液を含有するように構成され、検体液を受け取るように構成された噴射端と検体流出液を排出するように構成された遠位端とを有するキャピラリーであって、遠位端のセグメントの外径が約20μm〜約200μmの範囲の低減された外径までテーパが付けられている、キャピラリーと、
(b)少なくともキャピラリーの遠位端を囲繞して共軸性に配置されたエレクトロスプレー放出体であって、キャピラリーの遠位端に関連して共軸性に配置された開口で終わるようにテーパが付けられた遠位端を有するエレクトロスプレー放出体と、
(c)エレクトロスプレー放出体の内部と液体連通するシース液リザーバであって、電導性のシース液がシース液リザーバから、キャピラリーとエレクトロスプレー放出体の中間の接続用フィクスチャを通過し、キャピラリーの遠位端を横断し、且つエレクトロスプレー放出体の遠位端にある開口を通過して流れることが可能である、シース液リザーバと、
を含むインターフェースを実現する。
以下の定義は、本明細書及び特許請求の範囲に関する明瞭であり且つ一貫した理解を実現するために含めたものである。本明細書で使用する場合に、記載した用語は以下の意味をもつものとする。本明細書で使用している他の用語及び言い回しはすべて、当業者により理解される通常の意味を有するものとする。このような通常の意味は、Hawley’s Condensed Chemical Dictionary 第14版(R.J.Lewis、John Wiley & Sons、New York、N.Y.、2001)などの技術辞典を参照することにより得ることができる。
キャピラリー電気泳動(CE)とエレクトロスプレーイオン化質量分析法(MS)とをハイフンで繋げることは1980年代後半に開発されたものであり、この時以降、本技法の組み合わせ使用が着実に進展してきた。キャピラリー電気泳動−エレクトロスプレーイオン化インターフェースは一般に、シースレス、コアキシャルシースフロー、及び液体接合インターフェースという3つのカテゴリーに分類される。
本開示は、非常に低いシース流量によって(任意選択では、ポンプや噴霧器ガスを伴うことなく)安定したスプレーが達成されているナノスプレーシースフローインターフェースを実現する。分離キャピラリーはテーパ付きガラス製ES放出体などの放出体の内部に配置することが可能である。シース液は、放出体表面のゼータ電位によって生成される電気浸透によって駆出することが可能である。シース液は分離キャピラリーの端部を越えて流れて、回路が閉じられると共に先端の内部のキャピラリー流出液と混合される。キャピラリー、エレクトロスプレー放出体及びシース液配管は、例えばPEEKクロスによって接続することが可能である。放出体先端サイズが小さい(2〜10μm内径)ため、ナノスプレーレジームでの動作が可能となる。
実施例1 フェムトグラム量の複雑なプロテオーム消化物に対する超高感度且つ高速のボトムアップ分析
この実施例では、ペプチド存在量の定量的並列反応モニタリング及びヒト細胞株の単一ショットプロテオミクス分析に対するキャピラリーゾーン電気泳動−エレクトロスプレーイオン化−タンデム質量分析法(CZE−ESI−MS/MS)の使用について説明することにする。
1.材料及び試薬。ウシの膵臓TPCK処理済みトリプシン、ウシ血清アルブミン(BSA)、尿素、重炭酸アンモニウム(NH4HCO3)、ジチオスレイトール(DTT)、ヨードアセトアミド(IAA)、及びアンジオテンシンII(ヒト、Asp−Arg−Val−Tyr−Ile−His−Pro−Phe)は、Sigma−Aldrich(St.Louis、MO)から購入した。アセトニトリル(ACN)、ギ酸(FA)、及びフッ化水素酸(HF)は、Fisher Scientific(Pittsburgh、PA)から購入した。メタノール及び水は、Honeywell Burdick & Jackson(Wicklow、Ireland)から購入した。溶融シリカ製キャピラリー(10及び20μm内径/150μm外径)並びに線形ポリアクリルアミド(LPA)被覆キャピラリー(50μm内径/150μm外径)は、Polymicro Technologies(Phoenix、AZ)から購入した。
1.ペプチド検出に関するCZE−PRM。CZE−PRM実験では、Q−Exactiveを標的−MS2モードにプログラミングした。インクルージョンリストにおいて、アンジオテンシンIIに対応するm/z523.7734(+2)(ヒト、Asp−Arg−Val−Tyr−Ile−His−Pro−Phe)を使用した。アンジオテンシンII標準ペプチドは、BSA消化物の一定のバックグラウンドの存在下で分離キャピラリー(20μm内径)に装填された15amole〜150fmoleのアンジオテンシンIIに対応する10nM、100nM、1μM、10μM及び100μMのアンジオテンシンIIを含有する一連のサンプルを生成するために0.45mg/mLのBSA消化物にスパイクした。
Claims (20)
- キャピラリーからエレクトロスプレーを製造するためのシースフローインターフェースであって、
(a)検体液に含有された検体を分離するように構成され、前記検体液を受け取るように構成された噴射端と検体流出液を排出するように構成された被覆のない遠位端とを有するシリカ製のキャピラリーであって、前記遠位端のセグメントの外径が低減された外径までテーパが付けられており、前記低減された外径は約20μm〜約200μmの範囲内であり、前記遠位端の内側部分は、前記キャピラリーの長さに対して実質的に一様なままである、シリカ製のキャピラリーと、
(b)少なくとも前記キャピラリーの前記遠位端を囲繞して共軸性に配置されたエレクトロスプレー放出体であって、前記キャピラリーの前記遠位端に関連して共軸性に配置された開口で終わるようにテーパが付けられた遠位端を有するエレクトロスプレー放出体と、
(c)前記キャピラリーの周辺の接続フィクスチャを介して前記エレクトロスプレー放出体の内部と液体連通するシース液リザーバであって、電導性のシース液が前記シース液リザーバから、前記エレクトロスプレー放出体の前記内部を通過し、前記シース液が前記検体流出液を鞘状に覆うことができる前記キャピラリーの前記遠位端に流れ、且つ前記エレクトロスプレー放出体の前記遠位端にある前記開口を通過して流れることが可能であるように、前記接続フィクスチャは前記シース液のフローを前記シース液リザーバから前記エレクトロスプレー放出体の前記内部まで導くことが可能である、シース液リザーバと、を備え、
前記シース液は前記キャピラリーと前記エレクトロスプレー放出体の間の電気的接触を実現し、前記シースフローインターフェースは前記検体流出液を鞘状に覆う前記シース液の動電学的フローによってナノスプレーを製造することが可能であり、且つ前記動電学的フローは前記エレクトロスプレー放出体と前記エレクトロスプレー放出体の前記開口に隣接するが物理的に接触しないように配置された標的面との間の電位によって生成されることが可能である、シースフローインターフェース。 - 前記キャピラリーの前記遠位端が、放出体オリフィスの遠位端から約750μmから放出体オリフィス開口の先の約100μmまでにある、請求項1に記載のシースフローインターフェース。
- 前記キャピラリーの前記遠位端が、前記放出体オリフィスの前記遠位端から約100nm〜約750μmにある、請求項2に記載のシースフローインターフェース。
- 前記キャピラリーの前記遠位端が、前記放出体オリフィスの前記遠位端の終端点と前記放出体オリフィスの前記遠位端の約100μm先との間まで延びている、請求項2に記載のシースフローインターフェース。
- 前記キャピラリーの前記遠位端の前記外径が約20μm〜約75μmである、請求項1に記載のシースフローインターフェース。
- 低減された外径までテーパが付けられた前記遠位端の前記セグメントが約0.1mm〜約10mmのセグメント長を備える、請求項1に記載のシースフローインターフェース。
- キャピラリーゾーン電気泳動計器のために構成された請求項1に記載のシースフローインターフェース。
- 分析のための質量分析装置によって構成されている、請求項7に記載のシースフローインターフェース。
- 質量分析装置検出限界が約1〜10ゼプトモルである、請求項8に記載のシースフローインターフェース。
- 質量分析装置検出限界が概ね1ゼプトモルである、請求項8に記載のシースフローインターフェース。
- 請求項8に記載のシースフローインターフェースを用いてキャピラリーから検体流出液のナノスプレーを製造するための方法であって、前記シース液の電気浸透性フローを、前記シース液リザーバから、接続用フィクスチャを通過し、前記エレクトロスプレー放出体の前記内部を通過し、前記シース液が前記検体流出液を鞘状に覆うことができる前記キャピラリーの前記遠位端に至り、且つ前記エレクトロスプレー放出体の前記遠位端にある前記開口を通過するように駆出するのに十分な電圧を前記シース液リザーバとキャピラリーの前記噴射端との間に印加するステップであって、前記検体流出液内の検体がキャピラリーゾーン電気泳動によって前記キャピラリー内で分離される、ステップを含む、方法。
- 前記シースフローインターフェースをタンデム質量分析法のために構成するステップを含んでおり、前記シースフローインターフェースが質量分析装置に対して分析のためにナノスプレーを提供するように構成されており、前記標的面が前記質量分析装置の入力オリフィスであり、且つタンパク質サンプルの下側検出限界が約3フェムトグラムから約5フェムトグラムである、請求項11に記載の方法。
- ペプチドがE.coliトリプシン消化物、又はヒト細胞株消化物を含む、請求項12に記載の方法。
- 分析されるペプチドの質量検出限界が約1ゼプトモルである、請求項12に記載の方法。
- 分析されるペプチドの信号対雑音比が約260:1〜約300:1である、請求項12に記載の方法。
- タンパク質消化物の分離及び分析が約60分以内で完了する、請求項11に記載の方法。
- ペプチド分離について250,000理論段〜約350,000理論段の平均値が得られる、請求項16に記載の方法。
- 前記シースフローインターフェースの前記キャピラリーの内径が約5μm〜約75μmである、請求項16に記載の方法。
- スプレーの総流量が約20〜200nL/分である、請求項16に記載の方法。
- 前記キャピラリーの前記遠位端が、放出体オリフィスの遠位端から約200μmにあり、前記キャピラリーの前記遠位端の前記低減された外径は50μm〜100μmであり、前記放出体オリフィスの内径が約2μm〜約50μmであり、前記エレクトロスプレー放出体は非導電性である、請求項1に記載のシースフローインターフェース。
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