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质谱离子化技术及其发展 绪言 常规方法: 电子轰击法(EI) 电子
作者:admin ?? 发布于:2019-07-11 20:18 ?? 文字:【】【】【

  质谱离子化手艺及其成长 绪言 常规方式: 电子轰击法(EI) 电子轰击法(EI) 长处:不变性好、易于操作;供给 丰硕的指纹消息和尺度的常规无机 质谱图 错误谬误:只适合于极性小、沸点低 和热不变的化合物 软离子化手艺:化学电离(CI)法 软离子化手艺:化学电离(CI)法 品貌高的分子离 子峰或准分子离 子峰, 场解吸电离(FD) 场解吸电离(FD) 处理用质谱法来阐发高 二次离子质谱(SIMS) 二次离子质谱(SIMS) 极性、难挥发、热不稳 快原子轰击(FAB) 快原子轰击(FAB) 定的大分子无机化合物 热喷雾(TS) 热喷雾(TS) 电喷雾(ESI) 电喷雾(ESI) 离子喷雾(IS) 离子喷雾(IS) 大气压化学电离(APCI) 大气压化学电离(APCI) 同时可作为液相色 谱-质谱联用接口 基质辅助激光解吸质谱法(MALDI基质辅助激光解吸质谱法(MALDI-MS) 已在生物 化学范畴获得普遍的使用 场解吸电离(Field 场解吸电离(Field Desorption,FD) 道理 场解吸发射体钨丝炭微针上涂敷无机化合 样品溶液 溶剂挥发,样品分子吸附 于发射体 钨丝上通以毫安级电流 样品解吸,分子当即扩散到高场强的发射 区进行离子化 分子离子 特点:解吸能比气化能小得多 场解吸电离(Field 场解吸电离(Field Desorption,FD) 使用 无机酸、甾体、氨基酸、肽、核苷酸、生物碱、 抗生素和它们的代谢物等方面 缺陷 1. 发射体上炭微针不克不及连结较长时间的不变,以 及发射体电流速度发生变化等 高活跃性、不不变的分子;对阳极有出格强的 化学吸附能力的分子 要求精细地制备样品和复杂熟练的尝试手艺 2. 3. 等离子体解吸(Plasm 等离子体解吸(Plasm Desorption,PD) 道理 用溶剂消融固体样品 堆积于Ni箔上 堆积于Ni箔上 252Cf等离子源自觉衰变 Cf等离子源自觉衰变 离子碎片 碎片 飞出并穿透Ni箔 飞出并穿透Ni箔 能量储蓄积累在样品和Ni箔的 能量储蓄积累在样品和Ni箔的 一个极小区域内 脉冲式局部加热 离子、少数碎片、中性产品。 等离子体解吸(Plasm 等离子体解吸(Plasm Desorption,PD 使用 252Cf核衰变能量高、频次低、肆意时间分布, Cf核衰变能量高、频次低、肆意时间分布, 适于解吸非挥发性大分子生物化合物、高 活跃性以及对阳极有出格强化学吸附力的 分子 二次离子质谱(Secondary 二次离子质谱(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS) 道理 离子源(液体金属或气体) 高压电场 初级离 子 聚焦 离子束 轰击试样 二次离子 样品元素、同位素、化 合物组分和分子布局以及必然的晶体布局 消息 特点 对于样品分子的解吸和离解无需加热 二次离子质谱(Secondary 二次离子质谱(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS) 使用 无机高分子样品和生物无机化合物的分子量 和布局判定 弱点 1. 2. 手艺上要求一次离子的能量至多高于二离 子的加快电压 因为无机样品的导电性差, 因为无机样品的导电性差,离子轰击会发生 电荷效应, 电荷效应,间接影响离子流的寿命和不变性 快原子轰击电离(Fast 快原子轰击电离(Fast Atom Bombardment, FAB) 道理 惰性气体快离子流 已被电离并加快 惰性中性原子 氙或氩气体室 高 发生电荷互换 能快原子作为初级中性原子束 试样的金属靶 轰击为涂有 样品发生蒸发和电离 快原子轰击电离(Fast 快原子轰击电离(Fast Atom Bombardment, FAB) 长处 1. 没有电荷效应 - 利用了中性原子取代离子轰击样品 利用了中性原子取代离子轰击样品 (显出SIMS更大的优胜性) (显出SIMS更大的优胜性) 2. FAB为小于40°C的冷源 FAB为小于40° (FAB既不需要象EI、CI那样加热样品,也不需要 FAB既不需要象EI、CI那样加热样品, FD的用电流加热解吸样品) FD的用电流加热解吸样品) 3、FAB手艺操作简洁 FAB手艺操作简洁 快原子轰击电离(Fast 快原子轰击电离(Fast Atom Bombardment, FAB) 1. 2. 3. 不足之处 在较低质量范畴内基质本底影响较大 非极性化合物活络度显著下降 有必然质量范畴的限制。 使用 出格合用于高极性、难挥发、分子量大、 热不不变的化合物, 热不不变的化合物,并且测试后不影响样品 的生物活性, 的生物活性,很快就成为阐发极性化合物的 首选方式。 热喷雾电离(Thermospray,TS) 热喷雾电离(Thermospray,TS) 道理 洗脱 通过电热的不锈钢毛细管 进入处于真空的气化室时 溶剂挥发后由 真空泵抽去, 真空泵抽去,发生的离子受推斥电极感化进入检 测系统后被记实成谱。 使用 适合夹杂物的阐发 热喷雾电离(Thermospray,TS) 热喷雾电离(Thermospray,TS) 不足之处 对温度很敏感, 对温度很敏感,重现性较差 检测限较高 特别是对于极性低的化合物, 特别是对于极性低的化合物,响应低或没有 响应 对HPLC流动相溶剂、流速的选择有必然 HPLC流动相溶剂、流速的选择有必然 限制,无法采用HPLC梯度 限制,无法采用HPLC梯度 1. 2. 3. 4. 电喷雾电离( 电喷雾电离( Electrospray Ionization, ESI) 感化机制 样品溶液 高电场 细小的带电液滴 溶剂分 子蒸发 带电液滴的半径缩小 液滴表 面电 场逐步增大 割裂成更小的液滴 极小液滴时 阐发物离子自液滴概况发 射 特点 全新方式 1. 庞大贡献: 既可作为溶液样品进样, 既可作为溶液样品进样,又可便利的用于强极性、难挥 发性化合物的离子化 电喷雾电离( 电喷雾电离( Electrospray Ionization, ESI) 2、严重冲破 m/z 大分子化合物分子量测定 具有极高的活络度和靠得住的精确性,测定的分子量越大,信号越 具有极高的活络度和靠得住的精确性,测定的分子量越大, 特征, 特征,在低质量范畴区干扰峰较小 3、很是软的电离方式 对小分子极性化合物不只能获得单分子的准分子离 子,还能获得化合物的多聚体以及它们的碱金属 离子,样品用量少少,不易污染离子源,谱图清洁, 离子,样品用量少少,不易污染离子源,谱图清洁,灵 敏度高,它的检测限可达10 敏度高,它的检测限可达10-15~10-12g 电喷雾电离( 电喷雾电离( Electrospray Ionization, ESI) 4、ESI使用范畴广 ESI使用范畴广 无论是一般的天然无机极性小分子或者生物大分子 都能进行分子量测定 5、ESI作为LC-MS接口 ESI作为LC-MS接口 活络度受流动相组分和流速的影响较大,流速添加, 活络度受流动相组分和流速的影响较大,流速添加, 洗脱液中水在甲醇或乙腈中比例升高, 洗脱液中水在甲醇或乙腈中比例升高,活络度显 著降低。当流速为10?l/min时 著降低。当流速为10?l/min时,活络度达最佳值。 离子喷雾手艺(Ionspray 离子喷雾手艺(Ionspray Ionization,ISI) 感化机制 样品是经气动雾化构成液滴。 气动喷雾器安装-----离子源的出口处有一氮气 气动喷雾器安装-----离子源的出口处有一氮气 帘,溶剂化的分子通过气帘和大气压与真空 之间的小孔时被脱去溶剂, 之间的小孔时被脱去溶剂,它可盖住溶剂、 缓冲液进入阐发区域, 缓冲液进入阐发区域,有益于样品离子脱溶 剂化、去簇化和维持真空系统, 剂化、去簇化和维持真空系统,连结阐发器 的干净 离子喷雾手艺(Ionspray 离子喷雾手艺(Ionspray Ionization,ISI) 与ESI的比力 ESI的比力 1、流速 ESI在低流速和流动相中,水的百分比力低时, ESI在低流速和流动相中,水的百分比力低时,才 能有优良的活络度和不变性; ISI采用气动喷雾安装答应洗脱液有较大的流速 ISI采用气动喷雾安装答应洗脱液有较大的流速 和高的水百分比。流速可达0.2 ml/min。但尝试 和高的水百分比。流速可达0.2 ml/min。但尝试 证明流速在40?l/min时活络度最佳 证明流速在40?l/min时活络度最佳 2、发生多电荷离子,可阐发分子量高达几十万 、发生多电荷离子, 道尔顿的卵白质。 大气压化学电离(Atmospheric 大气压化学电离(Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI) 道理 LC流出液喷雾 LC流出液喷雾 3~6 kV电压的尖针 kV电压的尖针 在雾中放电 溶剂分子电离 ,形 成反映气等离子体 样品分子穿过 等离子体时 被电离构成离子 大气压化学电离(Atmospheric 大气压化学电离(Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI) 特点 1. 最软的电离体例之一,只发生单电荷峰,适合于 ,只发生单电荷峰, 阐发分子量略小或极性较小的化合物, 阐发分子量略小或极性较小的化合物,电离效率 高。 采用气动雾化, 采用气动雾化,可快速适合凹凸含量水溶液的流 动相, 动相,适合于做梯度洗脱,可满足0.2到2.0 ml/min 可满足0.2到 的流速, 的流速,能间接与常规柱毗连。 对溶剂选择、流速和添加物的依赖性较小 当样品为非酸碱性物质,且易被蒸发, 当样品为非酸碱性物质,且易被蒸发,或溶剂、流速、添加物不适 合于ES,或样品有较差的ES响应时,应选用APCI方式 合于ES,或样品有较差的ES响应时,应选用APCI方式 2. 3. 大气压电离(Atmospheric 大气压电离(Atmospheric Pressure Ionization, API) 包罗电喷雾(ESI)、离子喷雾(ISI)和大气压化学 包罗电喷雾(ESI)、离子喷雾(ISI)和大气压化学 电离(APCI)三种模式 电离(APCI)三种模式 配合点是样品的离子化在处于大气压下的离子 化室完成,离子化效率高, 化室完成,离子化效率高,大大加强了阐发的活络 度、不变性, 度、不变性,它们是目前最软的离子化手艺 API的成长处理了LC-MS联用手艺中LC流速与 API的成长处理了LC-MS联用手艺中LC流速与 MS仪在真空下工作的婚配问题,API手艺处理 MS仪在真空下工作的婚配问题,API手艺处理 了液体样品及LC-MS联用手艺离子化问题, 了液体样品及LC-MS联用手艺离子化问题,具有 其它阐发手段无可对比的长处 大气压电离(Atmospheric 大气压电离(Atmospheric Pressure Ionization, API) APIMS是当前LC-MS联用手艺中最成功的设置装备摆设, APIMS是当前LC-MS联用手艺中最成功的设置装备摆设,已 插手了常规使用的范畴: 新药研究中药物质量的判定与定量阐发; 新药研究中药物质量的判定与定量阐发;阐发药物 中的杂质、副产品、降解产品等; 中的杂质、副产品、降解产品等;药物代谢的研 究,包罗未知代谢物的布局测定、代谢物在体内 的分布及定量;医学使用;天然药物成分阐发; 的分布及定量;医学使用;天然药物成分阐发;生物 分子布局确定等方面。特别是微型HPLC的成长, 分子布局确定等方面。特别是微型HPLC的成长, 将会大大鞭策LC-MS的使用 将会大大鞭策LC-MS的使用 基质辅助激光解吸电离(Matrix 基质辅助激光解吸电离(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization,MALDI) 道理 这种手艺次要是通过将被阐发的物质的分子从 一个恰当的固体基质(小分子无机物) 一个恰当的固体基质(小分子无机物)分手的方 法,释放出完整的大分子量的气体分子离子 ★ Hillenkamp把离子发生过程归结为四种感化类型 Hillenkamp把离子发生过程归结为四种感化类型 1. 离子间接从固体热蒸发 2. 中性分子间接从固体热蒸发并随后在气相形态 中电离 基质辅助激光解吸电离(Matrix 基质辅助激光解吸电离(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization,MALDI) 3、激光解吸过程,即无机分子进行共振接收时分子 、激光解吸过程, 生色团在固体样品中共振接收能量, 生色团在固体样品中共振接收能量,并把绝大部 分能量传送到无机物的晶体的晶格中, 分能量传送到无机物的晶体的晶格中,使晶格受 到瞬时强烈扰动而解吸离子或中性分子 4、激光构成等离子体过程中生成离子。 ★基质的感化 协助解吸, 协助解吸,基质的次要功能是加强激光能量的接收 和样品分子的解吸, 和样品分子的解吸,抑止阐发物的降解和复合物的 构成 基质辅助激光解吸电离(Matrix 基质辅助激光解吸电离(Matrix Assisted Laser Desorption Ionization,MALDI) 使用 出格适合于对生物大分子, 出格适合于对生物大分子,如卵白质、核酸、多 糖以及磷脂等的质量阐发

脚注信息
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