KR20110026658A - Sdm e-ce-ms 결합 시스템 - Google Patents

Sdm e-ce-ms 결합 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20110026658A
KR20110026658A KR1020090084408A KR20090084408A KR20110026658A KR 20110026658 A KR20110026658 A KR 20110026658A KR 1020090084408 A KR1020090084408 A KR 1020090084408A KR 20090084408 A KR20090084408 A KR 20090084408A KR 20110026658 A KR20110026658 A KR 20110026658A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
capillary
sample
solution
capillary tube
sdme
Prior art date
Application number
KR1020090084408A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101160389B1 (ko
Inventor
정두수
최기환
김지혜
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020090084408A priority Critical patent/KR101160389B1/ko
Priority to PCT/KR2010/004751 priority patent/WO2011031005A2/en
Publication of KR20110026658A publication Critical patent/KR20110026658A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101160389B1 publication Critical patent/KR101160389B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704Details; Accessories
    • G01N27/44743Introducing samples
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/40Concentrating samples
    • G01N1/405Concentrating samples by adsorption or absorption
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416Systems
    • G01N27/447Systems using electrophoresis
    • G01N27/44704Details; Accessories
    • G01N27/44717Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones
    • G01N27/4473Arrangements for investigating the separated zones, e.g. localising zones by electric means

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 SDME방법을 CE 및 MS 방법에 접목시켜 시료의 전처리와 분리분석을 한번에 수행하면서도 고감도로 분석할 수 있는 SDME-CE-MS 결합 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, MS(질량분석기) 오리피스(orifice)쪽으로 향하는 모세관 끝에 억셉터 용액을 담은 아웃렛 바이얼을 두고, 모세관 내에 억셉터 용액을 주입하여 채우는 단계; 옥탄올을 모세관에 소량 주입 후, 모세관 주입부 끝을 도우너 용액(시료용액)에 담그는 단계; 모세관에 주입된 옥탄올을 모세관 주입부쪽으로 끌어당겨 모세관 끝에 방울을 형성하는 단계; 상기 도우너 용액으로부터 상기 방울내로 시료를 추출하는 단계; 시료가 농축된 방울내의 억셉터 용액에 압력을 가하여 추출된 시료를 모세관에 주입하고, 주입부의 모세관을 런 버퍼에 담그고 분리 전압을 가하는 단계; 추출된 시료를 CE-MS를 연동하여 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 SDME-CE-MS 결합 시스템을 제공한다.
SDME, CE, ESI, MS

Description

SDM E-CE-MS 결합 시스템{The coupling system of single drop microextraction with capillary electrophoresis-mass spectrometry}
본 발명은 SDME방법을 CE 및 MS 방법에 접목시켜 시료의 전처리와 분리분석을 한번에 수행하면서도 고감도로 분석할 수 있는 SDME-CE-MS 결합 시스템에 관한 것이다.
생물학적 매트릭스의 시료 분석을 할 때에, 종래의 방법은 대부분 시료를 전처리 한 후 다음 단계에서 분리 분석을 수행하여 두 단계 이상의 실험 과정을 거친다. 이 때, 여러 단계의 실험과정을 거치면서 시간적 소요가 많고 시료를 옮기는 과정에서 오염이 발생하거나, 전처리한 시료를 분석하기 위하여 재묽힘 하는 일이 발생하기도 한다.
한편, 질량분석기로 생물학적(biological) 시료와 환경(environmental) 시료를 검출할 때에는 매트릭스 효과(matrix effect)로 인하여 감도가 손실되어 반드시 시료의 전처리가 필요하다. 시료 전처리 법에는 가장 일반적으로 많이 사용되는 LLE(liquid liquid extraction), SPE(solid phase extraction)의 방법이 있는데, LLE는 시간적 소요가 많고, 시료와 용매(solvent)가 많이 필요하며, SPE는 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있다. SPME(solid phase microextraction)는 최근 들어 발전된 기술로, 빠른 시간 내에 전처리를 할 수 있으며, 용매없이(solvent-free) 이용할 수 있는 장점이 있는 반면, 샘플 캐리오버(sample carry-over)와 섬유질(fiber)의 내구성이 약한 단점을 가지고 있다.
이러한 시료 전처리 법의 단점을 극복하기 위하여, 간단하고, 가격면에서도 저렴한 LPME(liquid phase microextraction)가 소개되었고, 이 방법에 비해 억셉터(acceptor)의 부피를 크게 줄여 도우너(donor)와의 부피 차이를 좀 더 크게 함으로써 농축 효과를 증대시킬 수 있는 SDME(sigle drop microextractio) 방법이 우리 실험실에 의해 소개되었다.
시료의 전처리 과정 후 크로마토그래피 및 질량분석기와 연결하여 사용되고 있는데, 주로 GC-MS와의 연결이 가장 많이 보고 되었고, 그 밖에 ICP-MS와 최근 들어 MALDI(matrix assisted laser desorption ionization)와 연결한 방법이 소개되었다.
한편, SDME가 매우 간단하고 효율적인 전처리 방법임에도 불구하고, MS와 연결되어 사용할 때에, 추출 후 시린지(syringe)를 이용해 분석 기기에 주입하는 방식이므로, 주입이 끝난 후 시린지(syringe)를 재 사용시 깨끗이 세척해야 하는 문제가 있으며, GC-MS의 경우는 시료의 극성(polarity)을 줄여주기 위하여 유도체화 과정이 필요하고, MALDI-MS 경우에서는 추출 후 별도의 결정화(crystallization) 과정이 필요하며, 이 과정에서 best crystallization하기 위해 추출한 유기용매 휘발을 위해 타겟 플레이트(target plate)를 가열해 주는 것이 필요하다.
본 발명에서는 모세관 전기영동과 전자 분무 이온화 질량 분석기를 직접 연결시켜서 한번에 시행 할 수 있는 매우 간단한 시료 전처리 방법을 소개하고자 한다. 모세관 주입부에 단일방울(single drop)을 만들어 추출하는 방법이 소개 되었는데, 이 방법이 MS에 직접적으로 연결하기 위하여 다음의 두 가지 사항을 개발하였다. 첫째는 추출 과정에서 아웃렛 바이얼(outlet vial)을 임시적으로 이용하여 방울을 만드는데 사용된 부피만큼의 억셉터(accpetor)를 채워 주었으며, 두번째로는 진공(vacuum)을 이용하여 단일방울(single drop)을 형성하였다. 위의 방법으로 시료를 모세관 주입부에서 3-상(3-phase) SDME 로 추출한 후 바로 CE로 주입하여 분리한 후 MS로 검출하여, 시료 전처리 후 별도의 과정 없이 바로 분리 검출이 되는 큰 장점이 있다.
이를 위한 본 발명은, MS(질량분석기) 오리피스(orifice)쪽으로 향하는 모세관 끝에 억셉터 용액을 담은 아웃렛 바이얼을 두고, 모세관 내에 억셉터 용액을 주입하여 채우는 단계; 옥탄올을 모세관에 소량 주입 후, 모세관 주입부 끝을 도우너 용액(시료용액)에 담그는 단계; 모세관에 주입된 옥탄올을 모세관 주입부쪽으로 끌어당겨 모세관 끝에 방울을 형성하는 단계; 상기 도우너 용액으로부터 상기 방울내로 시료를 추출하는 단계; 시료가 농축된 방울내의 억셉터 용액에 압력을 가하여 추출된 시료를 모세관에 주입하고, 주입부의 모세관을 런 버퍼에 담그고 분리 전압 을 가하는 단계;; 추출된 시료를 CE-MS를 연동하여 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 SDME-CE-MS 결합 시스템을 제공한다.
그리고, 상기 방울을 형성하는 동안에 모세관 아웃렛 쪽의 컬럼의 비어가는 공간을 억셉터 용액이 보충하는 것이 바람직하며, 상기 분리 전압을 가한 후에 MS 인렛쪽의 아웃렛 바이얼(모세관의 입장에서는 아웃렛쪽이고, 질량분석기 입장에서는 인렛쪽임)을 제거하는 것이 바람직하며, 상기 MS는 탄뎀(MS/MS)분석인 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 생물학적 또는 환경물질의 시료 전처리와 분리 분석을 한번에 수행할 수 있다. 또한, 짧은 시간동안의 추출을 통해서도 나노몰 수준의 분석한계를 가지며, 탄뎀(MS/MS)을 이용한 구조적인 분석에 있어서도 효용성이 있다.
즉, SDME가 MS와 직접적으로 결합할 수 없던 한계를 극복하여, 추출과 분리 분석을 한번에 실행함으로써 매우 간단하고, 시료 캐리오버(sample carryover)의 문제가 없으며, 추출된 시료를 직접적으로 운반(manually transfer)하지 않으므로 교차 오염(cross contamination)을 피함과 동시에 추출 후 추가적인 분석을 위해 필요한 최소한의 시료 부피를 염두 해 두지 않아도 되며, 질량 분석 MS/MS 구조 분석으로 시료에서 추출된 미지물질(unknown)을 밝히는데, 도움이 된다.
SDME 는 마이크로시린지 바늘(microsyringe needle)끝에 마이크로 리터 부피의 단일방울(single drop)을 만들어서 그 방울(droplet)을 추출 용제(extractant) 로 이용하여 추출하는 방식이다. 본 발명에서는 모세관 주입부 반대쪽에서 주입부 쪽으로 압력을 이용해 불어내는 방법으로 2겹 방울 혹은 단일 방울의 SDME-CE 방법을 MS와 결합하여 이용한다. 본 발명에서는 SDME를 CE-ESI-MS/MS에 직접 결합함으로써, 짧은 시간동안의 추출만으로 검출감도를 대폭개선하고, 추출과 분리 분석을 한번에 실행할 수 있다.
도 1에서는 본 발명의 방법을 도식적으로 보여준다. 분리 모세관 인렛 팁(Separation capillary inlet tip; 모세관의 주입부) 끝에 2겹의 방울을 만드는데, 산성 수용액(acidic aqueous solution)으로 속 방울을 만들고, 이 방울을 둘러싸는 겉 방울은 옥탄올을 유기층으로 이용하여 매우 얇은 막과 같이 만든다. 이 두 겹의 방울은 염기성 수용액(basic aqueous solution)속에서 만든다. 약염기의 약물 시료는 도우너 상(donor phase)인 염기성 수용액(basic aqueous solution)에서 중성이 되어, 유기층으로 추출된다. 그리고 약물 시료는 다시 속방울인 산성 수용액(acidic aqueous solution)으로 추출된다. SDME를 CE-MS에 결합시키기 위해서는 방울을 만들기 위한 압력과 방울을 만들기 위해 컬럼 내에서 빠져나간 용액의 부피 만큼 용액(solution)을 채워 주는 것이 필요하다. 즉, 억셉터 용액(acceptor solution)으로 모세관을 채운 후 유기상(organic phase; octanol)을 모세관 내에 소량 주입한 한 후 추출 방울을 만들기 위해서 모세관 주입부로 불어내는 압력이 필요한 것이다. 일반적인 CE-MS 인터페이스(interface)에서는 아웃렛 바이얼(vial)을 사용하지 않으므로, 방울을 만드는 데 필요한 역방향의 압력 대신 모세관 주입부 쪽에서 진공을 이용하여 방울을 만들었다. 이 때, 방울을 만들기 위해서 컬럼 (모세관 주입부의 반대편쪽의 모세관 컬럼)밖으로 빠져나가는 방울의 부피만큼 아웃렛쪽의 컬럼에 빈공간이 생기게 된다. 따라서 모세관의 아웃렛쪽의 컬럼의 빈공간을 채워 전기적 접촉을 유지 할 수 있도록 해야 한다. 우선 시이쓰 액(sheath liquid)을 이용하여 방울 형성동안 빠져나가는 부피만큼 시이쓰 액(sheath liquid)을 컬럼 내부로 빨아들여서 실험하였다. 컬럼 전체의 약 5%에 해당하는 부피를 수용성 억셉터 용액(aqueous acceptor solution; run buffer 역할을 하기도 함)과 다른 성분인 유기 용매를 혼합한 시스쓰 액을 이용한 결과, 분리를 위한 전압을 가하였을 때, CE의 전류값이 불안정하였고, ESI 분사 역시 불안정하여 정량적인 분석을 하기에 적합하지 않았다. 그래서 본 발명에서는 방울을 형성하는 동안에 질량분석기(MS) 의 오리피스(orifice) 쪽으로 향하는 모세관(아웃렛쪽 모세관) 끝에 억셉터 용액(acceptor solution; run buffer)을 담은 아웃렛 바이알을 두고, 방울이 형성된 후 아웃렛 바이알을 제거하는 방법으로 CE/MS system에서 SDME을 수행하였다.
이 방법은 아웃렛 바이알을 실험 실행전 설치 및 분리 전압이 걸리면서 제거해 주는 일 외에는 전 과정이 자동화(automation)되어 매우 간편하면서도, 재현성 있게 진행된다. 또한 유기 방울은 추출 후에 모세관 주입부를 런버퍼 바이얼로 바꾸는 과정에서 자동적으로 떨어지게 되므로 시료 캐리오버(sample carryover)의 문제가 없으며, 가격적인 부담없이 늘 새롭게 만들어 사용할 수 있는 장점이 있다.
이하, 하기 실시예에서 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다. 예컨대, 방울(drop)을 형성하기 위해 사용하는 옥탄올은 예시적인 것으로 이해되어야 할 것이다.
<시료 준비>
페테틸라민(Phenethlyamine)은 Aldrich (Milwaukee, WI, USA)로부터 구입하였다. 메톡시펜아민(Methoxyphenamine), 메펜터민(mephentermine), 메타펜타민(methaphentamine), 1-octanol, 옥타데실 트리메톡시실란(octadecyl trimethoxysilane; ODTS), ammonium formate, sodium hydroxide, 및 ammonium acetate는 Sigma (St. Louis, Mo, USA)로부터 구입하였다. HPLC용 등급의 메탄올 및 이소프로필알콜은 Mallinckrodt Baker (Paris, Kentucky, USA)로부터, 빙초산(Glacial acetic acid)은 MERCK (Darmstadt, Germany)로부터 구입하였다. 디이온화된 물(Deionized water)은 Milli-Q system (Millipore, Bedford, MA, USA)을 사용하여 준비하였다. 런 버퍼(run buffer)는 진한 포름산을 가지고 pH 2.5로 맞춘 20 mM ammonium formate이다. 런 버퍼 용액은 사용전에 초음파처리(sonication)하여 가스를 제거하였다.
<CE;Capillary electrophoresis>
CE는 32 Karat 5.0 소프트웨어를 갖는 Beckman (Fullerton, CA, USA)의 MDQ CE 시스템을 사용하여 수행하였다. 모세관들(Postnova, Landsberg am Lech, Germany)은 총 길이 100 cm, 50 mm ID, 및 280 mm OD를 가지는 코팅되지 않는 fused-silica capillaries이다. 새 모세관은 80 psi에서, 10분동안 1 M NaOH, 10분 동안 물로, 그리고, 10분동안 런버퍼로 칼럼을 플러싱하였다. 모세관 카트리지는 25℃ 에서 세팅하였다.
<MS ; Mass spectrometry>
MS는 triple quadrupole mass spectrometer (Quattro LC, Waters-Micromass, Manchester, UK)를 가지고 수행하였으며, Masslynx 3.3 소프트웨어로 조절하였다. 장치는 Z-spray nanoflow electrospray source를 가지고 있다. positive ionization mode에서 20 V(cone voltage of 20 V)이 사용되었다. 30 L/h의 흐름속도의 질소가스가 흡입가스(nebulizer gas)로 사용되었다. 이온화소스 블록 온도(ionization source block temperature)는 80℃로 세팅되었다. MS/MS 측정에 대해, 충돌 셀에서의 아르곤 압력은 2.0*10-3 mbar로 유지하였다. CE-MS/MS 및 SDME CE-MS/MS 에 대한 MS 스펙트럼 데이타는 MRM(multiple reaction monitoring)모드에서 얻었다.
<CE-MS/MS>
우선, 모세관은 80 psi에서, 0.1 M NaOH, 물 및 런 버퍼로 각각 3분간 씻었다. 런버퍼에 녹아있는 1 mM 의 약품들의 혼합물이 압력(10 s at 1 psi)에 의해 주입된다. 전기 영동은 모세관을 가로질러(across the capillary) 1 psi의 압력과 +20 kV 의 전압으로 수행되었다. ESI 전압은 +3.3 kV로 세팅되어, 전기영동을 위한 16.7 kV 의 순 전압(net voltage)을 나타낸다. 이러한 조건들하에서, 모세관 전류는 13.3 mA였다. 물/이소프로필 알코올/메탄올(20:30:50 v/v) 혼합용매 내 1% 아세트산의 시이스액(sheath liquid)은 시린지 펌프에 의해 0.8㎕/min의 속도로 옮겨졌다.
<SDME CE-MS/MS>
모세관 앞단에 단일방울(single drop)을 좀 더 쉽게 만들기 위해 모세관의 OD(outer diameter)를 기존의 180 mm OD 보다 큰 280 mm OD를 이용하였다. 280 OD의 모세관을 이용하기 위해서 Z-sprayer (Waters-Micromass, Manchester, UK) 내부의 스테인레스스틸 모세관(stainless steel capillary)의 종래 것(existing stuff) (M955423BD1, Waters-Micromass, Manchester, UK)에서 내경이 큰 515 mm OD, 363 mm ID, and 76 mm wall의 스테인리스 스틸 튜브(HTX-25X-06-10, SmallParts, miramar, FL, USA)로 교체 하였고, 스테인리스 스틸 튜브의 양 끝 1 cm 길이의 외경이 피이크 튜브(peek tube)에 맞도록 그라인더(nail decorator, Ningbo Junway Plastic Electric Manufacturer, Ningbo, China)를 이용해 갈았다.
추출을 하기에 앞서, 유기방울이 모세관 주입부의 표면에 잘 달라붙게 하기 위하여 모세관 주입부를 코팅하였다. 코팅 처리는 매일마다 첫 번째 실험단계에서 한번만 실행하였고, 하이드로포빅(hydrophobic) ODTS를 이용하였다. 모세관 주입부의 코팅 과정은, 모세관 표면을 에탄올에 약 1~2분간 잠시 담그어 표면을 세척한 후 모세관 주입부 끝을 표면 코팅 용액 (5% ODTS와 0.1% acetic acid를 에탄올에 녹인다.)에 약 6초간 담근 후 코팅된 부분을 빈 바이알에 두어 5분간 건조시킨다.
샘플은 도우너 상(donor phase;0.1 M NaOH)에 녹여서 2 ml 버퍼 바이얼(buffer vial)에 1.8 ml 담아 두고, 아웃렛 바이얼(outlet vial) 에 억셉터 용액(acceptor solution)을 담아 MS 검출기 쪽의 스프레이어(sprayer)에 부착시킨다. 이때, 시이쓰액(sheath liquid)과 nebulizer gas는 꺼놓는다. 그리고 CE 앞단에서의 추출 과정은 다음의 순서로 진행한다. 1) capillary(모세관) 내에 acceptor solution (20 mM ammonium formate pH 2.5, run buffer로도 작용한다)을 80 psi, 1분간 주입하여 채운다. 2) 옥탄올을 모세관에 5 psi, 8 초간 소량 주입한다. 3) 모세관 주입부 끝을 도우너 용액(donor solution)에 담근 후 2-레이어 방울(two-layer drop)을 만들어 추출하는데 방울을 만들기 위해서 모세관 주입부에서 1.2 psi로 63초간 진공을 이용하여, 모세관에 주입된 옥탄올을 모세관 주입부 쪽으로 끌어 당겨서 방울을 만든다. 4) 3분간 추출을 한다. 5) 추출이 완료되면, 시료가 농축된 억셉터 용액(acceptor solution)을 1 psi로 10초 동안 압력을 가하여 모세관에 주입하고, 주입부의 모세관을 런버퍼(run buffer; 억셉터 용액과 동일한 용액이나 하는 역할로 인해 이렇게 표현)에 담그어 전압을 가한다. 그리고 질량분석기 인렛(MS inlet)쪽(모세관 관점에서 아웃렛쪽이며 질량분석기 입장에서는 인렛부분 임)의 아웃렛을 제거한 후, 시이쓰액을 흘려주고, nebulizer gas 와 collision gas를 켜고, MS로 검출하여 CE-MS/MS를 실행한다. 아웃렛 바이알을 제거 하는 시점은 추출된 시료를 모세관에 주입한 후 분리 전압을 걸어 CE 전류가 15.4 mA가 되었을 때, 아웃렛을 제거하였다. 그 후 ESI 분사를 위하여 3.3 kV를 가하면, CE 전류는 13.3 mA가 되었고, 시이쓰액 흘려주고, nebulizer gas와 collision gas를 켜 MRM 모드로 검출하였다.
<CZE-MS/MS VS SDME CE-MS/MS>
본 발명과 종래의 방법을 비교하기 위하여 인간의 소변에서 메타펜타민(methaphentamine)외 3종류의 약품(mephentermine, Methoxyphenamine, Phenethlyamine)을 분석하였다.
우선, 소변(Urine) 시료에 약물질을 스파이킹(spiking) 하지 않고, 블랭크 테스트(blank test)를 하였다. 먼저, 도우너(donor)는 1 M NaOH를 10 % 부피로 혼합한 소변에 다른 것은 첨가 하지 않았다. 나머지 방법은 이전의 방법과 동일하며, 단 MS 검출만 MS scan mode로 20~500 m/z 의 범위를 스캔 하였다. 블랭크 소변(Blank urine)을 SDME하여 CE/MS를 한 결과, TIC를 통해 m/z 114인 미지물질(unknown)이 있음이 관찰되었다. 또한 이 물질이 도우너(donor)에 약물질 시료를 스파이킹(spiking)한 후에도 동일한 미그레이션 타임(migration time)으로 검출되는 것을 관찰하였다. m/z 114의 unknown은 MS/MS를 통하여 [M+H+]의 형태로, m/z 44, m/z 86 (neutral loss, C=O, m/z 28)로 fragment 되었고, C4H8N3O+의 크레아티닌(creatinine)으로 밝혀졌다.
다음으로, 4가지 약물질을 검출하기 위하여 SDME CE/MS/MS에 적용시켰다. 4가지 약물질은 urine에 각각 50 nM이 되도록 spiking하였고, donor를 염기성(basic) pH로 만들기 위해 urine에 1 M NaOH를 10% 부피비로 혼합하여 사용하였다. SDME는 3분 동안 20 mM ammonium formate pH 2.5를 억셉터 상(acceptor phase)으로 이용하여 추출하였다. 본 발명의 방법은 ~nM 범위의 LOD(limit of detection)이 가능하며 도 2와 도 3에서, 그 결과를 나타내었다. 본 발명의 방법은 CZE MS/MS 방법과 비교하여 3분의 추출 시간으로 40~150배의 감도를 개선하였다. 또한 질량분석기의 탠덤(tandem)을 이용하여 urine에서 SDME에 의해 추출 되는 unknown 성분을 구분(identification) 할 수 있었다.
도 4에서 (a)는 소변에 네 가지 시료인 phenethylamine, methamphetamine, mephenermine, methoxyphenamine를 첨가한 후 SDME하지 않고 CE/MS 분석한 결과이고, (b)는 SDME를 수행한 후 CE/MS 분석한 결과이다. SDME를 하지 않으면 소변에 들어있는 성분들로 인해서 시료의 신호가 가려지는 반면에 SDME를 수행하면 분석에 방해가 되는 성분들이 제거되어 시료 검출이 용이해 진다.
요컨대, 본 발명은 생물학적 혹은 환경물질의 시료 전처리와 분리 분석을 한 번에 수행하여 편리하고, 빠르며, 고감도로 정성 및 정량 분석을 할 수 있다는 데 큰 장점이 있다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 개념도식도이며,
도 2는 4가지 약품에 대한 CE-MS 스캔이며,
도 3은 4가지 약품에 대한 본 발명의 SDME-CE-MS 스캔이다.
도 4에서 (a)는 소변에 네 가지 시료인 phenethylamine, methamphetamine, mephenermine, methoxyphenamine를 첨가한 후 SDME하지 않고 CE/MS 분석한 결과이고, (b)는 SDME를 수행한 후 CE/MS 분석한 결과이다.

Claims (4)

  1. MS(질량분석기) 오리피스(orifice)쪽으로 향하는 모세관 끝에 억셉터 용액을 담은 아웃렛 바이얼을 두고, 모세관 내에 억셉터 용액을 주입하여 채우는 단계;
    옥탄올을 모세관에 소량 주입 후, 모세관 주입부 끝을 도우너 용액(시료용액)에 담그는 단계;
    모세관에 주입된 옥탄올을 모세관 주입부쪽으로 끌어당겨 모세관 끝에 방울을 형성하는 단계;
    상기 도우너 용액으로부터 상기 방울내로 시료를 추출하는 단계;
    시료가 농축된 방울내의 억셉터 용액에 압력을 가하여 추출된 시료를 모세관에 주입하고, 주입부의 모세관을 런 버퍼에 담그고 분리 전압을 가하는 단계;
    추출된 시료를 CE-MS를 연동하여 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 SDME-CE-MS 결합 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방울을 형성하는 동안에 모세관 아웃렛 쪽의 컬럼의 비어가는 공간을 억셉터 용액이 보충하는 것을 특징으로 하는 SDME-CE-MS 결합 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분리 전압을 가한 후에 MS 인렛쪽의 아웃렛 바이얼을 제거하는 것을 특 징으로 하는 SDME-CE-MS 결합 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항에 있어서,
    상기 MS는 탄뎀(MS/MS)분석인 것을 특징으로 하는 SDME-CE-MS 결합 시스템.
KR1020090084408A 2009-09-08 2009-09-08 Sdm e-ce-ms 결합 시스템 KR101160389B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090084408A KR101160389B1 (ko) 2009-09-08 2009-09-08 Sdm e-ce-ms 결합 시스템
PCT/KR2010/004751 WO2011031005A2 (en) 2009-09-08 2010-07-20 Single drop microextraction method combined with capillary electrophoresis-mass spectrometry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090084408A KR101160389B1 (ko) 2009-09-08 2009-09-08 Sdm e-ce-ms 결합 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110026658A true KR20110026658A (ko) 2011-03-16
KR101160389B1 KR101160389B1 (ko) 2012-06-26

Family

ID=43732899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090084408A KR101160389B1 (ko) 2009-09-08 2009-09-08 Sdm e-ce-ms 결합 시스템

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101160389B1 (ko)
WO (1) WO2011031005A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117309A1 (ko) * 2016-12-23 2018-06-28 한국표준과학연구원 단일 방울 미세추출법과 큰 부피 스태킹방법을 이용한 모세관 전기영동-전기분무 이온화-질량분석

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103235066B (zh) * 2013-04-16 2014-06-04 云南省烟草公司大理州公司 一种提取烟叶中香气成分的悬滴液相微萃取方法
CN103487534B (zh) * 2013-10-11 2014-12-31 云南烟草科学研究院 一种用于热重逸出气体捕集的自动单液滴微萃取装置
CN104792769B (zh) * 2015-04-09 2017-09-19 宁波大学 水溶液样品中化合物的动态微萃取、检测联合装置及方法
CN106492895B (zh) * 2016-12-08 2019-01-29 北京工业大学 一种制备纳米尖端移液管的装置及方法
CN107782826B (zh) * 2017-09-29 2020-07-10 武汉大学 一种高密度超分子单液滴微萃取装置及应用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5580434A (en) * 1996-02-29 1996-12-03 Hewlett-Packard Company Interface apparatus for capillary electrophoresis to a matrix-assisted-laser-desorption-ionization mass spectrometer
JPH09243600A (ja) * 1996-03-08 1997-09-19 Hitachi Ltd 質量分析計
US6905031B1 (en) * 1999-09-13 2005-06-14 The Regents Of The University Of California Solid phase microextraction device using aerogel
KR100613400B1 (ko) * 2004-11-10 2006-08-17 한국과학기술연구원 고체상 미량추출/기체 크로마토그래프/질량 분석기를이용한 시료 내 잔류 PAHs 및 PCBs의 동시 검출방법
JP2008241244A (ja) 2005-07-11 2008-10-09 Osaka Univ Ce/msによる陰イオン性化合物の定量分析法
KR100858596B1 (ko) * 2006-09-09 2008-09-17 재단법인서울대학교산학협력재단 미세방울 형성을 위한 모세관의 표면처리 방법 및 표면처리된 모세관, 그리고 이를 이용한 화합물 미세추출을위한 미세방울의 제조방법
KR101144974B1 (ko) * 2007-07-14 2012-05-11 삼성전자주식회사 질량분석기와 연동된 모세관 전기영동에서전기삼투흐름펌프를 이용한 큰 부피 스태킹방법 및 이를위한 장치
KR101023915B1 (ko) * 2007-09-21 2011-03-22 삼성전자주식회사 모세관 전기영동에서 큰 부피 단일 방울 미세추출방법과스위핑 방법을 결합한 시료의 이중 농축 방법과 큰 부피단일 방울 미세 추출을 위한 모세관

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117309A1 (ko) * 2016-12-23 2018-06-28 한국표준과학연구원 단일 방울 미세추출법과 큰 부피 스태킹방법을 이용한 모세관 전기영동-전기분무 이온화-질량분석
KR20190095466A (ko) * 2016-12-23 2019-08-14 한국표준과학연구원 단일 방울 미세추출법과 큰 부피 스태킹방법을 이용한 모세관 전기영동-전기분무 이온화-질량분석

Also Published As

Publication number Publication date
KR101160389B1 (ko) 2012-06-26
WO2011031005A2 (en) 2011-03-17
WO2011031005A3 (en) 2011-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101160389B1 (ko) Sdm e-ce-ms 결합 시스템
Haselberg et al. Performance of a sheathless porous tip sprayer for capillary electrophoresis–electrospray ionization-mass spectrometry of intact proteins
Von Brocke et al. Recent advances in capillary electrophoresis/electrospray‐mass spectrometry
US10054566B2 (en) Multi-segment injection-capillary electrophoresis-mass spectrometry (MSI-CE-MS): A multiplexed screening platform and data workflow for chemical analysis
Que et al. Steroid profiles determined by capillary electrochromatography, laser-induced fluorescence detection and electrospray–mass spectrometry
Wey et al. Capillary electrophoresis–electrospray ionization ion trap mass spectrometry for analysis and confirmation testing of morphine and related compounds in urine
Wey et al. Head-column field-amplified sample stacking in presence of siphoning: Application to capillary electrophoresis–electrospray ionization mass spectrometry of opioids in urine
EP3108496B1 (en) Analyzing an extracted sample using an immiscible extraction solvent
Chen et al. Simultaneous determination of vinblastine and its monomeric precursors vindoline and catharanthine in Catharanthus roseus by capillary electrophoresis–mass spectrometry
Kim et al. In-line coupling of single-drop microextraction with capillary electrophoresis-mass spectrometry
Tycova et al. Interface-free capillary electrophoresis-mass spectrometry system with nanospray ionization—analysis of dexrazoxane in blood plasma
US7544932B2 (en) Contiguous capillary electrospray sources and analytical devices
Šlampová et al. Injections from sub-μL sample volumes in commercial capillary electrophoresis
Vermeire et al. Development of a novel sheathless CE-ESI-MS interface via a CO2 laser ablated opening
Waterval et al. Robust and cost‐effective capillary electrophoresis‐mass spectrometry interfaces suitable for combination with on‐line analyte preconcentration
KR101144974B1 (ko) 질량분석기와 연동된 모세관 전기영동에서전기삼투흐름펌프를 이용한 큰 부피 스태킹방법 및 이를위한 장치
CN108845063B (zh) 水产添加剂的检测试剂组合及检测方法
Fritzsche et al. Chip electrophoresis with mass spectrometric detection in record speed
CN106370718A (zh) 一种药物溶出度的快速测定方法
CN106198713B (zh) 一种基于微型固相萃取池的电喷雾质谱分析系统及其制备方法和应用
KR101023915B1 (ko) 모세관 전기영동에서 큰 부피 단일 방울 미세추출방법과스위핑 방법을 결합한 시료의 이중 농축 방법과 큰 부피단일 방울 미세 추출을 위한 모세관
KR102201770B1 (ko) 단일 방울 미세추출법과 큰 부피 스태킹방법을 이용한 모세관 전기영동-전기분무 이온화-질량분석
Chen et al. Simple and fast determination of reserpine and yohimbine from Rauvolfia yunnanensis by nonaqueous capillary electrophoresis
Manmana et al. Development of transient trapping micellar electrokinetic chromatography coupled with mass spectrometry for steroids analysis
CN114236005B (zh) 一种检测动物性食品中瘦肉精的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150515

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160517

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170522

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180521

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190902

Year of fee payment: 8