大氣壓離子源性能增強方法

2023-05-03 08:57:16 2

專利名稱：大氣壓離子源性能增強方法
技術領域：
本發明涉及與質譜儀接合的大氣壓離子(API)源領域。這種API源包括但不限於 電噴霧、大氣壓化學離子化(APCI)、組合離子源、大氣壓電荷注入基體輔助雷射解吸、DART 和DESI。本發明包括使用新的電解質以增強與質譜儀接合的API源產生的分析離子信號。
背景技術：
帶電液滴生成無輔助或氣動霧化輔助電噴霧(ES)要求在樣品溶液流動路徑中在 導電錶面處將物質氧化(正離子極性ES)或將物質還原(負離子極性)。當使用與電壓或 接地電勢電連接的金屬電噴霧針尖時，在電噴霧離子化過程中在金屬電噴霧針的內表面上 發生這種氧化或還原(氧化還原)反應。如果在電噴霧離子化中使用介電電噴霧尖端，則在 沿樣品溶液流動路徑接觸樣品溶液的導電金屬表面上發生氧化還原反應。這種導電錶面通 常可通過不鏽鋼連接件與熔融二氧化矽電噴霧尖端連接。電噴霧樣品溶液流動路徑形成電 化學單元或伏打單元(voltaic cell)的一半。電噴霧中形成的電化學單元的另一半以氣 相形式操作。因此，可用於解釋或預測液體-液體電化學單元的行為的操作規則可用於解 釋電噴霧離子化中發生的一部分過程。電解質有助於促進電極表面發生的氧化還原反應， 所述電極表面浸在電化學單元中的液體之中。電解質不僅在形成單極性帶電液滴所需的初 始氧化還原反應中發揮作用，還在根本上影響樣品相關離子自快速蒸發液滴的產生和所述 離子隨後經過氣相進入真空的輸運。氣相樣品物質可發生額外的電荷交換反應。電解質影 響分析物質的液相和氣相離子化的機理不明。電解質的類型和濃度影響ES離子化效率。電解質的類型和濃度以及樣品溶液的 組成影響樣品溶液的介電常數、電導率和PH。電噴霧尖端和對電極之間施加的相對電壓、電 噴霧尖端的有效曲率半徑和出射流體面(emerging fluid surface)的形狀決定電噴霧針 尖處的有效電場強度。在電噴霧離子化中，通常將外加電場的強度設定為低於氣相分解或 電暈放電的閾值。在電噴霧操作過程中施加於電噴霧尖端的電場達到有效上限的情況下， 電噴霧總離子流取決於溶液性質以及導電錶面沿樣品溶液流動路徑的布置。與樣品溶液接 觸的最近導電錶面和電噴霧尖端之間的樣品溶液的有效電導率在確定電噴霧總離子流中 發揮重要作用。採用電噴霧膜探針(ElectrosprayMembrane probe)進行研究發現，ESMS分 析信號可隨電噴霧總離子流明顯變化。美國專利申請11/132，953和60/840/095對電噴霧 膜探針進行了描述，在此引入作為參考。當特定的有機酸例如乙酸和甲酸添加到有機含水溶劑中時，ES信號增強。相反，當 無機酸例如氫氯酸或三氟乙酸添加到電噴霧樣品溶液中時，ES信號減弱。儘管提出了電噴 霧離子化效率由於電解質平衡離子不同而改變的潛在機理，但電噴霧離子化過程潛在的根 本調節因素的解釋仍不確定。通常對電噴霧離子化時添加到樣品溶液中的常規電解質進行選擇，以使電噴霧MS分析離子信號最大化。作為選擇，對電解質的類型和濃度進行選擇以 起到合理折衷的作用，從而優化上遊樣品製備或分離系統的性能和下遊電噴霧的性能。可 將三氟乙酸添加到樣品溶液中以改善反相梯度液相色譜樣品分離，但與樣品溶液中添加有 機電解質例如甲酸或乙酸進行的電噴霧相比，三氟乙酸的存在明顯減弱電噴霧MS信號。通 常，對於極性分析物，使用極性有機溶劑例如含水甲醇並添加乙酸或甲酸作為電解質，將獲 得最強的電噴霧MS信號。通常，甲醇與水的比例為30 70至50 50，並且乙酸或甲酸的 濃度為0. 1至以上。與使用含水極性有機溶劑和乙酸或甲酸時獲得的信號相比，使用含 水非極性溶劑例如乙腈將減弱極性化合物的ESMS信號並且添加無機酸將減弱ESMS信號。 在電噴霧離子化中以不同的濃度並在不同的溶劑組合物中使用了數種酸、鹼和鹽作為電解 質，以使ESMS分析物最大化。對於一些極性較小不溶於水溶液的分析樣品，在含有電解質 的純乙腈中處理樣品，獲得了較強的ESMS信號。對於質子親合力低或不具有質子親合力的 化合物例如碳水化合物，添加鹽類電解質可產生較高的ESMS信號。本發明包括在電噴霧離子化中使用一組新的電解質，從而與使用據記載用於電噴霧離子化的常規電解質獲得的ES離子化效率相比改善了分析物的電噴霧離子化效率。與 使用乙酸或甲酸獲得的最強ESMS信號相比，使用新的電解質進行電噴霧使ESMS分析信號 幅值增大2至10倍。無論新的電解質是直接添加到樣品溶液中還是添加到電噴霧膜探針 的第二溶液中，均實現了 ESMS信號的增強。當添加到樣品溶液中的常規酸或鹽電解質以正 極性模式電噴射時，這些電解質的陰離子不易出現在正離子譜中。可預料到，這些電解質的 陰離子出現在負離子極性ESMS譜中。本發明的新電解質的一個區別特性在於所述電解質 的特徵質子化或去質子化母離子出現在採用電噴霧離子化獲取的正極性譜和負極性譜兩 者之中。出現在正極性電噴霧質譜中的正極性電解質離子為(M+H)+，出現在負極性電噴霧 質譜中的是(Μ-ΗΓ。

發明內容
本發明的一種實施方案包括在MS分析中進行分析物的電噴霧離子化，其中將包 括但不限於苯甲酸、環己羧酸或三甲基乙酸的一組新電解質中的至少一種直接添加到樣品 溶液中。電解質可包含在來自流體輸送系統的樣品溶液中或經由T形流體流動連接件鄰近 電噴霧尖端添加到樣品溶液中。本發明的另一實施方案是在樣品溶液的電噴霧過程中在電噴霧膜探針的第二溶 液流中使用包括但不限於苯甲酸、環己羧酸或三甲基乙酸的一組新電解質中的至少一種。 可通過在第二溶液流動路徑中建立階梯函數或梯度，改變或掃描所述新電解質的濃度。第 二溶液流通過半透膜與樣品溶液分隔，在MS分析時進行電噴霧離子化的過程中所述半透 膜允許濃度減小的新電解質遷移到樣品溶液流中。本發明的另一實施方案是在包含第二電解質的樣品溶液的電噴霧過程中在電噴 霧膜探針的第二溶液中使用包括但不限於苯甲酸、環己羧酸或三甲基乙酸的一組新電解質 中的至少一種。即使第二電解質單獨使用時減弱ESMS分析信號，將新電解質添加到第二 溶液流中仍會增強電噴霧MS信號。第二溶液流中新電解質的濃度可階躍變化或直線變化 (step or ramped)，以使分析ESMS信號最大化。本發明的另一實施方案包括在MS分析時進行電噴霧離子化的過程中在多膜區電噴霧膜探針的下遊膜區第二溶液流中使用包括但不限於苯甲酸、環己羧酸或三甲基乙酸的 一組新電解質中的至少一種。一個或多個膜區在樣品溶液流動路徑中可配置在下遊電噴霧 膜探針的上遊。利用上遊膜區電俘獲和釋放樣品可使用電解質進行，所述電解質單獨優化 電俘獲過程，而新電解質遷移通過下遊膜區第二溶液流，從而優化分析物的電噴霧離子化 效率。在本發明的又一實施方案中，將包括但不限於苯甲酸、環己羧酸或三甲基乙酸的新電解質中的至少一種添加到單APCI入口探針中的樣品溶液中或從雙APCI入口探針中的 第二溶液噴出，以增強大氣壓電暈放電離子化中產生的離子信號。在本發明的另一實施方案中，將包括但不限於苯甲酸、環己羧酸或三甲基乙酸的新電解質中的至少一種添加到從試劑離子源(reagent ion source)電噴射的溶液中，所述 試劑離子源包括配置在包括電噴霧離子化和/或大氣壓化學離子化的組合離子源中的電 噴霧離子生成源。在本發明的又一實施方案中，將包括但不限於苯甲酸、環己羧酸或三甲基乙酸的 新電解質中的至少一種添加到溶液中，該溶液在霧化之後進行電暈放電離子化，進而形成 配置在包括電噴霧離子化和/或大氣壓化學離子化的組合離子源中的試劑離子源。


圖1是與質譜接合的電噴霧離子源的示意圖。圖2是電噴霧膜探針的截面圖。圖3是電噴霧膜探針中的樣品溶液流動通道、第二溶液流動通道和半透膜的放大 圖。圖4示出與安裝在電噴霧離子源探針安裝板上的氣動霧化噴射器為一體的單區 電噴霧膜探針。圖5是三區電噴霧膜探針的示意圖。圖6是包括樣品溶液電噴霧入口探針和電噴霧試劑離子源的組合大氣壓離子源 的示意圖。圖7示出使用常規電解質和新電解質在電噴霧膜探針第二溶液流中建立電解質 濃度梯度的同時以10μ Ι/min的流速電噴霧的1 μ M六酪氨酸(Hexatyrosine)的1 1甲 醇水溶液的ESMS離子信號曲線。圖8示出在電噴霧膜探針第二溶液流中建立常規電解質和新電解質濃度梯度並 且不同濃度的苯甲酸直接添加到樣品溶液中的同時以ΙΟμΙ/min的流速電噴霧的ΙμΜ六 酪氨酸的1 1甲醇水溶液的ESMS信號曲線。圖9示出一組ESMS信號曲線，針對直接添加到樣品溶液中的不同濃度的乙酸和環 己羧酸，比較以10μ Ι/min的流速電噴霧的ΙμΜ六酪氨酸的1 1甲醇水溶液的ESMS 離子信號。圖10示出一組ESMS信號曲線，比較在電噴霧膜探針第二溶液流中建立乙酸和苯 甲酸電解質濃度梯度並且使用純溶劑樣品溶液以及0.001%的三氟乙酸添加到樣品溶液中 的同時以10 μ 1/min的流速電噴霧的1 μ M六酪氨酸的1 1甲醇水溶液的正極性ESMS 離子信號。
圖11示出一組ESMS信號曲線，比較在電噴霧膜探針第二溶液流中建立乙酸和苯 甲酸電解質濃度梯度並且使用純溶劑樣品溶液的同時以ΙΟμΙ/min的流速電噴霧的ΙμΜ 六酪氨酸的1 1甲醇水溶液的負極性ESMS離子信號。圖12示出一組ESMS信號曲線，針對以不同的濃度獨立添加到樣品溶液中的乙酸、 苯甲酸和三甲基乙酸，比較以10μ Ι/min的流速行進的ΙμΜ利血平的1 1甲醇水溶液 的正極性ESMS離子信號。
圖13示出一組ESMS信號曲線，針對以不同的濃度獨立添加到樣品溶液中的乙酸、 苯甲酸、環己羧酸和三甲基乙酸，比較以10μ Ι/min的流速行進的IyM亮氨酸腦啡肽的 1 1甲醇水溶液的正極性ESMS離子信號。圖14Α是苯甲酸的正極性電噴霧質譜，圖14Β是苯甲酸的負極性質譜。圖15Α是三甲基乙酸的正極性電噴霧質譜，圖15Β是三甲基乙酸的負極性質譜。圖16Α是環己羧酸的正極性電噴霧質譜，圖16Β是環己羧酸的負極性質譜。
具體實施例方式對於給定的外加電場，電噴霧總離子流是樣品溶液流動路徑中電噴霧尖端和第一 導電錶面之間的樣品溶液電導率的函數。正離子電噴霧中的主載流子通常是在常規電噴霧 中接觸樣品溶液或者在電噴霧膜探針中接觸第二溶液的電極表面處發生的氧化還原反應 產生的H+離子。添加到樣品或第二溶液中的電解質在電噴霧離子化的過程中直接或間接 起到增加或除去溶液中H+離子的作用。產生H+離子的間接作用是電解質輔助水在電極表 面電解產生H+離子的情況。電解質可起到的直接作用是直接通過電極表面處酸分離並失 電子提供H+離子。正離子極性以及甚至負離子極性的電解質陰離子或中性分子的類型和 濃度明顯影響大多數分析物的電噴霧離子化效率。在電噴霧離子化中電解質發揮作用影響 離子產生的一種或多種機理未得到很好地理解。甚至在電噴霧帶電液滴形成過程中發生的 氧化還原反應中電解質發揮的作用也未得到很好地表徵。因此，對於給定的電噴霧MS分析 應用，用於電噴霧離子化的電解質的類型和濃度主要通過試驗和基於經驗證據的結果的誤 差確定。為此，使用電噴霧膜探針篩選大量電解質，以確定與常規或過去使用的電解質不同 的電解質是否提供改善的電噴霧性能。發現了一組新的電解質，在正模式和負模式均顯現 出改善的分析ESMS信號。所述一組新的電解質包括但不限於苯甲酸、三甲基乙酸和環己羧 酸。如上所述，與常規或過去用於電噴霧離子化的電解質不同，當使用新電解質進行 電噴霧時，在正離子極性模式和負離子極性模式下均產生特徵電解質離子峰。在正極性電 噴霧離子化中，對於苯甲酸、三甲基乙酸和環己羧酸，產生(Μ+Η)+離子。相反，可預料到，當 如圖14、15和16所示電噴霧負極性的苯甲酸、三甲基乙酸和環己羧酸時，產生(Μ-ΗΓ離子。 新電解質增強電噴霧信號所依據的一種或多種機理可在液相形式、氣相形式或所述兩種形 式中發揮作用。苯甲酸具有低的氣相質子親合力，因而質子化苯甲酸離子能夠容易地向氣 相中性分析物提供Η+，或者通過向氣相形式的質子親合力較強的競爭雜質傳遞質子降低電 噴霧產生的分析離子的中性。圖1示出了電噴霧離子源1的截面圖。電噴霧樣品溶液入口探針2包括樣品溶 液流動通道或管3、電噴霧尖端4和圍繞電噴霧尖端4同心6存在的氣動霧化氣體7流動通過的環狀空間5。將不同的電壓施加在終板和噴嘴電極(nos印iece electrode) IU毛細管入口電極(capillary entrance electrode) 12和圓柱透鏡13，以在電噴霧股流 (Electrospray plume) 10中產生單極性帶電液滴。通常，在正極性電噴霧離子化中，電 噴霧尖端4以接地電位操作，並且圓柱透鏡13、端電極和終板電極11以及毛細管入口電 極12分別施加有-3KV、-5KV和-6KV。氣體加熱器15加熱逆流乾燥氣流17。通過無輔 助電噴霧或氣動霧化輔助電噴霧產生的包括帶電液滴股流10的帶電液滴在它們通過電 噴霧源室18時蒸發。經由端電極11中的孔離開的熱逆流乾燥氣14輔助乾燥包括電噴 霧股流10的帶電液滴。電場使快速蒸髮帶電液滴產生的一部分離子定向，從而進入並穿 過介電毛細管21的孔20進入真空。膨脹中性氣流以及施加在毛細管出口透鏡23和分 流器電極(skimmerelectrode)24上的相對電壓使離開毛細管孔20的離子穿過分流器孔 (Skimmer0rifice)27。離開分流器孔27的離子經過離子導向裝置25進入質荷比分析器 28，如本領域所知在質荷比分析器28中對所述離子進行質荷比分析和檢測。質譜儀中測到的分析離子信號大部分取決於給定分析物的電噴霧離子化效率。電 噴霧離子化效率包括在大氣壓離子源中將中性分子轉化為離子的過程和大氣壓下產生的 離子轉移到真空中的效率。新電解質可在影響電噴霧離子化效率的兩種機制中發揮作用。 在本發明的一種實施方案中，將包括苯甲酸、三甲基乙酸和環己羧酸的新電解質中的至少 一種添加到通過樣品溶液流動通道3輸送至電噴霧尖端4的樣品溶液8中，其中在所述電 噴霧尖端4處將所述樣品溶液電噴射到電噴霧離子源室18中。圖2示出了用於本發明替換性實施方案的電噴霧膜探針30的截面圖。在美國專 利申請11/132953(在此引入作為參考)中較充分描述的電噴霧膜探針30包括樣品溶液流 動通道31A，樣品溶液流31通過該通道31A流動離開電噴霧尖端4。與圖1相同的元件保 留相同的元件標記。與電極33接觸的第二溶液32經過第二溶液流動路徑32A。電源35將 電壓施加在電極33上。樣品溶液31和第二溶液32通過半透膜34分隔。半透膜34可包 括陽離子或陰離子交換膜。典型的陽離子交換膜是Nafion ，其可以不同的厚度和/或電 導率特性配置在電噴霧膜探針組件30中。將第二溶液32流從等值(isocratic)或梯度流 體輸送系統37通過流動通道36輸送到第二溶液流動通道32A中並通過通道38離開。將 樣品溶液31流從等值或梯度流體輸送系統40通過流動通道41輸送到樣品溶液流動通道 31A中。介電探針主體區42和43包括不與樣品溶液31和第二溶液32發生化學反應的化 學惰性材料。從具有或沒有氣動霧化輔助的電噴霧尖端4電噴射經過流體通道31A的樣品 溶液31，進而形成電噴霧股流10。通過使霧化氣體7流動通過圍繞電噴霧尖端4同心存在 6的環狀空間5實現氣動霧化輔助電噴霧。為了實現電噴射產生單極性帶電液滴，分別使用 電源35、49和50將相對電壓施加在第二溶液電極33、端電極和終板電極11、毛細管入口電 極12上。在噴射股流10中的帶電液滴在外加電場的驅動下朝向毛細管孔20移動時，熱逆 流乾燥氣14輔助乾燥所述帶電液滴。快速蒸發電噴霧股流10中的液滴產生的一部分離子 穿過毛細管孔20進入質荷比分析器28，在所述質荷比分析器28中對所述離子進行質荷比 分析和檢測。圖3是採用本發明替換性實施方案的正極性電噴霧離子化的電噴霧膜探針30操 作模式圖。將包括苯甲酸、三甲基乙酸和環己羧酸的至少一種新電解質以較高的濃度添加 到溶液中，所述溶液容納在流體輸送系統37的注射器54中。注射器55填充有與注射器54相同的溶劑組合物，但沒有添加新電解質。通過為流體輸送系統37中的注射器54和55設定適當的泵送速度比，可將具有特定等值新電解質濃度或新電解質濃度梯度的第二溶液32 輸送至第二溶液流動通道32A。在正離子極性電噴霧離子化的過程中，在第二溶液電極33 的表面產生H+，在電場的驅動下H+很可能以H3O+的形式穿過半透膜34進入樣品溶液31。 流動通過第二溶液流動通道32A的一部分新電解質也穿過半透膜34，進入樣品溶液31並在 樣品溶液31中建立新電解質的淨濃度。在電噴霧操作過程中溶液31中的新電解質濃度低於第二溶液32中的新電解質濃 度。可通過調節流動通過第二溶液流動通道32A的第二溶液32中的新電解質濃度，控制電 噴霧總離子流和所造成的電噴霧尖端4處的局部樣品溶液pH、樣品溶液31中的新電解質濃 度和樣品離子電噴霧MS信號響應。第二溶液32的溶劑組合物可設置為與樣品溶液的溶劑 組合物不同，以優化新電解質的溶解度和性能。圖4示出了包括單膜區組件58的電噴霧膜探針57的一種實施方案，所述單膜區 組件58與安裝在電噴霧離子源探針板61上的氣動霧化電噴霧入口探針組件59連接。與 圖1、圖2和圖3相同的元件保留相同的元件標記。圖5是包括電俘獲雙膜區67和單電噴霧膜區68的三膜區電噴霧膜探針組件64 的示意圖。各膜區以與圖2和圖3所示的單區電噴霧膜探針相同的方式操作。電俘獲雙膜 區67包括具有電極71和半透膜區76的第二溶液流動通道70以及具有電極73和半透膜 區77的第二溶液流動通道72。單膜區68包括具有半透膜78的第二溶液流動通道74和電 極75。如上所述在第二溶液80、81和82中電解質的類型和濃度以及溶液組成可控。如 圖1至圖4所示的相同元件在圖5中保留相同的元件標記。電勢曲線84是針對正極性電 噴霧離子化和正離子電俘獲沿樣品溶液流動路徑設定的相對電勢的一種實例的示意圖。如 未決PCT專利申請PCT/SE2005/001844 (在此引入作為參考)所述，可操控雙膜電俘獲區67 俘獲和釋放樣品溶液中的正極性樣品離子或負極性樣品離子。在本發明的替換性實施方案 中，如上所述，將包括苯甲酸、三甲基乙酸或環己羧酸的至少一種新電解質以可控的濃度添 加到第二溶液82中，以使電噴霧樣品離子信號最大化。可獨立於第二溶液80、81的組成和 流速，改變和控制第二溶液82的組成和流速，以獨立優化電俘獲和在線電噴霧性能。圖6是包括電噴霧入口探針組件90、91並具有氣動霧化輔助的大氣壓組合離子源 88的示意圖。電噴霧入口探針90包括電噴霧尖端4和輔助氣體加熱器92，該輔助氣體加 熱器92加熱氣流93以輔助乾燥包括電噴霧股流10的帶電液滴。施加在環電極94、95上 的電壓允許控制分別來自電噴霧入口探針90、91的淨中性或單極性帶電液滴的產生，同時 使噴射混合區96中不期望的電場最小化。電噴霧入口探針91提供試劑離子源，當電場97 將所述試劑離子吸入噴射股流10時實現蒸發噴射股流10中帶電液滴產生的一部分蒸發中 性樣品分子的大氣化學離子化。如未決美國專利申請11/396968(在此引入作為參考)所 述，組合離子源88可僅以電噴霧模式操作、僅以APCI模式操作或以電噴霧和APCI模式的 組合操作。在本發明的替換性實施方案中，可將包括苯甲酸、三甲基乙酸或環己羧酸的至少 一種新電解質添加到電噴霧入口探針90的樣品流溶液中和/或電噴霧入口探針91的試劑 溶液中，所述電噴霧入口探針91的試劑溶液產生試劑離子以促進混合區96中的氣相大氣 壓化學離子化。如上所述，樣品溶液中的新電解質可增加樣品ESMS離子。另外，從電噴霧探針91電噴霧的試劑溶液中的新電解質在正離子極性電噴霧中形成低質子親合力質子化 離子，所述低質子親合力質子化離子作為大氣壓化學離子化或組合ES和APCI操作中用於 電荷交換的試劑離子。還可將新電解質添加到電暈放電試劑離子源或APCI源的樣品溶液 中，以改善APCI源的性能。圖7示出了使用如圖1、圖2和圖3所示的電噴霧膜探針構造30電噴霧的IyM 六酪氨酸的1 1甲醇水樣品溶液的一組ESMS離子信號曲線。所有樣品溶液的流速均 為10μ Ι/min。在第二溶液流動通道中建立不同電解質的濃度梯度，同時獲取電噴霧質譜。 除了萘氧基乙酸在甲醇第二溶液中使用以外，對於所有電解質，第二溶液的溶劑組成均為 甲醇水。隨著第二溶液流中所添加的電解質的濃度增大，電噴霧總離子流增大。圖7所 示的各曲線是有效的基始離子色譜(base ion chromatogram)，在電噴霧總離子流的範圍 內繪出六酪氨酸峰的幅值。當分別建立乙酸(最多10% )、2_萘氧基乙酸(最多0. 37M)、 三苯六羧酸(最多0.24411)、1，2，4，5-苯羧酸(最多0. 233M)和對苯二甲酸(飽和)的第 二溶液濃度梯度時，獲得六酪氨酸的信號響應與電噴霧總離子流的關係曲線100、101、102、 103和104。對於如圖6所示的這組電解質，常規電解質乙酸提供最大的六酪氨酸ESMS信 號幅值。在新電解質環己羧酸(最多0. 195M)的第二溶液中建立濃度梯度的同時，獲得六 酪氨酸信號響應曲線108。在電噴霧膜探針30的第二溶液中使用新電解質獲得的最大六酪 氨酸信號是使用乙酸作為電解質獲得的最大幅值的兩倍。與樣品溶液接觸的半透膜的有限 截面積限制了在第二溶液中使用新電解質環己羧酸時的電噴霧總離子流範圍。如下述附圖 所示，可通過將新電解質直接添加到樣品溶液中，獲得較高的分析信號。曲線108的形狀和 幅值的差異表明使用新電解質環己羧酸時電噴霧離子化過程的性能明顯不同。圖8示出了使用如圖1、圖2和圖3所示的電噴霧膜探針構造30電噴霧的IyM 六酪氨酸的1 1甲醇水樣品溶液的另一組ESMS離子信號曲線。在電噴霧膜探針30的 第二溶液流中建立電解質濃度梯度時，獲得六酪氨酸電噴霧MS信號響應曲線110至112和 115。通過電噴霧不同的樣品溶液，獲得六酪氨酸電噴霧MS信號響應曲線118，直接添加到 所述樣品溶液中的新電解質苯甲酸的濃度不同。通過電噴霧不同的樣品溶液，獲得六酪氨 酸的ESMS信號響應曲線114(包括端值數據點113)，直接添加到所述樣品溶液中的檸檬酸 具有不同的濃度。沒有使用電噴霧膜探針生成曲線114或118。在分別建立常規電解質乙 酸(在第二溶液中最多10% )、甲酸(最多5% )和硝酸(最多)以及新電解質苯甲酸 (在第二溶液中最多0.41M)的第二溶液濃度梯度時，獲得六酪氨酸的信號響應與電噴霧總 離子流的關係曲線110、111、112和115。在電噴霧離子化過程中新電解質苯甲酸添加到膜 探針30的第二溶液中或直接添加到樣品溶液中的情況下，比較六酪氨酸ESMS信號響應，對 於所產生的相同電噴霧離子流獲得了相同的離子信號。對於相同的電噴霧總離子流，在電 噴霧離子化過程中，電解質添加到電噴霧膜探針第二溶液中時的電噴霧性能通常與相同的 電解質直接添加到樣品溶液中時的電噴霧性能具有良好的相關性。如曲線115和118所示， 當電噴霧離子化過程中新電解質苯甲酸添加到電噴霧膜探針30的第二溶液中或直接添加 到樣品溶液中時，獲得增強的六酪氨酸ESMS信號。信號響應曲線118所示的最大六酪氨酸 ESMS信號是使用任意常規電解質乙酸、甲酸或硝酸或者非常規電解質檸檬酸時獲得的信號 的5倍以上。圖9示出了 1 μ M六酪氨酸的1 1甲醇水溶液的電噴霧MS信號響應曲線120和121。通過電噴霧包含不同濃度的常規電解質乙酸的不同樣品溶液，生成曲線121。通過 電噴霧包含不同濃度的新電解質環己羧酸的不同樣品溶液，生成曲線120。使用新電解質環 己羧酸獲得的最大六酪氨酸ESMS信號是使用常規電解質乙酸獲得的最大六酪氨酸信號的 2倍以上。圖10示出了使用電噴霧膜探針30獲得的lyM六酪氨酸樣品的1 1甲醇水 溶液的三條ESMS信號響應曲線。通過在電噴霧膜探針第二溶液流中建立乙酸濃度梯度，生 成曲線122。如信號響應曲線123所示，通過在電噴霧膜探針的第二溶液中建立苯甲酸濃度 梯度，實現了六酪氨酸信號2倍以上的增強。無機電解質添加到樣品溶液中通常減弱給定 電噴霧總離子流的分析信號響應。在電噴霧膜探針第二溶液中建立苯甲酸濃度梯度時，在 0.001%三氟乙酸(TFA)添加到樣品溶液中的情況下，獲得六酪氨酸信號響應曲線124。在 曲線124上的數據點125處測得將近lOOnA的電噴霧總離子流。與乙酸添加到ES膜探針 第二溶液中時的ESMS信號響應相比，0. 001% TFA添加到樣品溶液中時數據點125即六酪 氨酸的電噴霧信號較低。當獲取數據點125時將濃度非常低的苯甲酸添加到第二溶液中。 增大第二溶液中苯甲酸的濃度增強了六酪氨酸信號，進而克服了樣品溶液中TFA的ESMS信 號減弱作用。即使在0. 001%的TFA添加到樣品溶液中的情況下，新電解質苯甲酸添加到 ES膜探針的第二溶液中仍使六酪氨酸ESMS信號增至最大值，該最大值是乙酸添加到第二 溶液時獲得的最大六酪氨酸ESMS信號的2倍以上。圖11示出了使用電噴霧膜探針獲得的lyM六酪氨酸樣品的1 1甲醇水溶液 的負離子極性ESMS信號響應曲線。在第二溶液中建立乙酸濃度梯度時，獲得曲線127。在 電噴霧膜探針30的第二溶液中建立苯甲酸濃度梯度時，獲得信號響應曲線128。使用新電 解質苯甲酸時獲得的最大負離子極性六酪氨酸ESMS信號是使用常規電解質乙酸時獲得的 最大ESMS信號的2倍以上。電噴霧1 y M利血平樣品的1 1甲醇水溶液，從而生成圖12所示的ESMS信號 響應曲線。將新電解質苯甲酸和三甲基乙酸以及常規電解質乙酸以不同的濃度添加到不同 的樣品溶液中以比較ESMS信號響應。如利血平ESMS信號響應曲線127、128和129所示， 與使用常規電解質乙酸添加到樣品溶液中時通過電噴霧獲得的ESMS信號相比，當新電解 質苯甲酸和三甲基乙酸添加到樣品溶液中時信號可獲得2倍的信號增強。圖13示出了使用四種電解質添加到樣品溶液中時獲得的lyM亮氨酸腦啡肽樣品 的1 1甲醇水溶液的ESMS信號響應的比較。將新電解質苯甲酸、三甲基乙酸和環己羧 酸以及常規電解質乙酸以不同的濃度添加到不同的亮氨酸腦啡肽樣品溶液中，從而分別生 成ESMS信號響應曲線130、131、132和133。與使用電解質乙酸時獲得的最大信號響應相 比，使用新電解質時最大亮氨酸腦啡肽信號響應獲得2倍的增強。獨立地，通過將苯甲酸添 加到樣品溶液中，亮氨酸腦啡肽ESMS最大信號響應獲得3倍的增強。對於苯甲酸、三甲基乙酸和環己羧酸分別如圖14A、15A和16A所示，新電解質的特 性是在正離子極性電噴霧時獲得的ESMS譜之中存在(M+H)+電解質母離子峰。在電噴霧離 子化時使用常規電解質時，通常觀察不到這種正母離子。可預料到，如圖14B、15B和16B所 示在負離子極性模式下獲得的ESMS譜中觀察到存在(M-H)_電解質峰。正離子極性電噴霧 中存在的氣相電解質母離子可起到增強ESMS分析信號的作用。使用新電解質苯甲酸、三甲基乙酸和環己羧酸提高了正離子或負離子極性電噴霧
10離子化中樣品的ESMS信號幅值。在電噴霧離子化過程中可通過將新電解質直接添加到樣 品溶液中或通過在電噴霧膜探針的第二溶液中使用新電解質，實現電噴霧MS分析信號的 增強。針對具體實施方式
對本發明進行了說明，應當理解的是，由於進一步的改進和變化可 能是明顯的或暗含的，因而所述說明不應解釋為限制。本發明意圖覆蓋所有改進和變化。
權利要求
一種增大電噴霧MS分析離子信號幅值的方法，該方法包括在電噴霧離子化過程中在樣品溶液中包含電解質苯甲酸、三甲基乙酸或環己羧酸之一的步驟。
2.一種增大電噴霧MS分析離子信號幅值的方法，該方法包括在電噴霧離子化過程中 在電噴霧膜探針的第二溶液中包含電解質苯甲酸、三甲基乙酸或環己羧酸之一的步驟。
3.一種增強組合電噴霧和APCI源生成的MS分析離子信號的方法，該方法包括在試劑 離子源溶液中包含電解質苯甲酸、三甲基乙酸或環己羧酸中至少一種的步驟。
4.一種增強APCI源生成的MS分析離子信號的方法，該方法包括在樣品溶液中包含電 解質苯甲酸、三甲基乙酸或環己羧酸中至少一種的步驟。
全文摘要
與質譜接合的電噴霧離子源是分析應用中廣泛使用的工具。電噴霧(ES)離子化中發生的過程通常包括增加或除去帶電物質例如H+或其它陽離子以實現樣品的離子化。發現了一組新的電解質，與使用較常規電解質獲得的分析ESMS信號相比，所述新的電解質增強了ESMS分析中測量的正極性和負極性分析離子信號。在電噴霧膜探針中，當直接添加到樣品溶液中時或者當添加到第二溶液流中時，新電解質增強ESMS信號。還可將新電解質添加到配置在組合大氣壓離子源中的試劑離子源中，以改善離子化效率。
文檔編號H01J49/00GK101809706SQ200880100260
公開日2010年8月18日 申請日期2008年6月2日 優先權日2007年6月1日
發明者克雷格·M·懷特豪斯, 託馬斯·P·懷特 申請人:珀金埃爾默健康科學股份有限公司