“GlowFlow”一步一个统一的电离作用源质谱?

胡德n·欧文,史蒂文·l·凯利和加雷斯Brenton

生命科学学院,斯旺西大学医学院,斯旺西,英国威尔士,SA2 8页

DOI:https://doi.org/10.1255/sew.2021.a53
©2021年作者
发表在Creative Commons BY-NC-ND执照

质谱是一个标准的分析技术,被广泛应用在各种领域,从石油化工,精细化工,医疗应用程序。样本的类型的仪器分离,电离作用,质量分析和检测,进化分析质谱是不同的;随着旧白话“这是马的课程”。我们的“GlowFlow”源设计基于一个氩流动仪可以满足景观的一部分。

介绍

最早的,可能仍然使用最广泛,电离源是电子电离作用(EI)。¹电离作用过程需要分析物分子在气相直接引入一束电子(通常是70 eV)在高真空环境中所需的质量分析。气相分子相互作用快电子束,大约在10⁵分子激动充分排出帷幔电子形成一个分子离子物种。²EI一直持续到1960年代,主要的电离作用对小分子的工作方法,如石油混合物和非极性化学分析。

历史上,有一个必须地址生物化学,因此,与极性的化学实体。不幸的是,EI方法不工作在生物分子。他们热退化,科学家们试图主要失败,使解除吸附这些标本进入气相。1990年几十年大量的方法来实现可行的生物质谱,与化学电离作用,³场解吸电离作用,⁴等离子体解吸,⁵thermospray,⁶fast-atom轰炸(工厂)⁷和matrix-assisted激光解吸/电离作用⁸发明。电喷雾电离(ESI)^9、10引人注目地实现这一目标,以及其他方法如大气压化学电离作用(APCI)。¹¹

大气压电离作用(API)是一个主要支持技术介入现代质谱分析方法。¹²API现在是无处不在的,简化样品导入通过消除“离子源真空”组件,并导致分析师方法的多样性。

即使这缤纷的新方法没有普遍的电离作用方法已经出现,特别是一个横跨分子非极性虽然极性化学反应。

应急服务国际公司的成功是,它是一种“软”这意味着它产生的小方法,如果有的话,碎片,可以用来分析热不稳定,波动较小的分子。在ESI,离子产生Brønsted酸碱化学反应,¹³即质子化作用的积极的方式,去质子化消极的模式,在这些液滴产生的电喷射射流液体。应急服务国际公司在大气压力的效果最好;事实上这是ESI的使能技术的一个重要组成部分新生的电喷雾离子需要稳定,否则,他们倾向于与水分子聚集,甚至单分子或碰撞活化片段。¹⁴与背景气体碰撞或故意引入气体流是一个整洁的解决这些问题,使分子的declustering离子(如聚集有大量水分子)和内部冷却以降低碎片率。当然,这些进步,在某种程度上,偶然在多年的增量研发改进原系统。^9、10

应急服务国际公司,然而,有一些缺点,并不是所有的分子可以使质子化;例如,碳氢化合物,EI通常是首选的高灵敏度的方法。EI的“阿喀琉斯之踵”在于它运行在低压力需要复杂和昂贵的真空系统和样品入口。

因此,电离作用源桥EI的技巧和应急服务国际公司将非常有利,在大气压力和可以电离最广泛的化合物从极地到非极性。这是我们开始的动机调查GlowFlow,因为它显示承诺跨越一系列化学反应,尽管尚未特征敏感性和特异性。

电等离子体,如氦气大气压辉光放电(APGD),可以提供这样的解决方案,因为他们可能有几个途径形成离子。¹⁵第一步是亚稳态氦(他的形成^米)在放电,高能atom 19.8电动汽车的能量,足以直接电离大多数有机分子和有一个出乎意料的长寿命的7870年代只有de-excites通过碰撞。¹⁶他在一个中间步骤,^米原子电离化大气气体,如氮或水蒸气,也可以直接进入电离样品分子(M)。

我们研究的目的是开发一个紧凑APGD电离源,可以改进现有的仪器和电离的化合物在大气压力不太适合应急服务国际公司。我们命名为实现GlowFlow(见图1)。

图1所示。GlowFlow电离源安装在水域Xevo G2-S普遍住房来源。右边的电离作用源定位,质谱仪入口对面的电气连接。加热nebuliser用来使解除吸附样品显示在顶部。

选择持久性有机污染物和类似物被选为研究他们可以在环境和生物蓄积可以有不良的健康影响。

方法

氦仪的设计来源有两种:要么我)辉光放电细胞¹⁵(见图2 (i)),放电,一般在几十瓦的功率,或(二)一个简单的裸体设计(见图2(2)),通常运行在较低功率,通常兆瓦。电离源使用我们的设计的发光流本是由一个电绝缘聚醚醚酮(PEEK) zero-dead体积联盟[图2 (2)]。¹⁷在一端是不锈钢的小费作为阳极(ID = 0.5毫米)和连接到质谱仪的内部电源,在恒流模式下操作(1-35µA),通常设定在15µA。电离源体的另一端是一个氦气线由PEEK螺母连接。流量计是用来调节气体流量(0.05 - -0.5 L分钟¹)。高纯度(99.999%)的氦是用于所有实验。

图2。插图辉光放电的电池设计和“GlowFlow”方法。我)正式放电细胞设计是常用的¹⁵质谱仪的细胞经常在关键位置离轴角优化灵敏度。在阳极电压通常是几百伏,足以维持所需的选定的恒定电流辉光放电。开始发光,直到放电电压会提高显著提高点燃之后,电压稳定下来。ii) GlowFlow设计利用空心PEEK联盟通过氦流过,然后在磨钨电极的辉光放电形式和流向分析物流的电离作用区域发生。

一个海域Xevo G2-S飞行时间质谱仪(Wilmslow,曼彻斯特,英国)是用于分析GlowFlow源安装轴向入口提高灵敏度。标准蒽、萘、芘、双酚A、双酚S, 1,恶烷氧芴和2,8-dibromodibenzofuran(东京英国化工有限公司,牛津大学科技园,牛津大学,英国),和十二烷、正十四碳烷和正十八烷(Sigma-Aldrich,吉林厄姆,多塞特郡,英国)准备1µg毫升的浓度¹。硬脂酸甲酯(阿尔法蛇丘,希舍姆港工业园区,希舍姆,英国)准备在一个浓度范围从5 pgµL¹到40 pgµL¹。

结果

GlowFlow电离源在气体流速的0.05 - -0.5 L分钟¹并能维持放电的电流1-35µA。描述电离源的功能,一个单独的实验平台进行了辉光放电位置的垂直地金属板,作为对电极,连接到地球。恒流10µA设置仪器的内部电源和GlowFlow来源是离开柜台电极在5毫米的步骤从5毫米到40毫米和回读当前被记录。在相对较短的极间间隙5 - 15毫米电流保持不变,但在更大的电极间隙> 15毫米有明显减少当前的(参见图3)。

图3。块记录电流在不同电极距离。5毫米的电极移动步骤从5毫米到40毫米。比较在不同气体流速也。相对稳定的电流在5 - 15毫米。在更大的电极的距离(> 15毫米)当前降低由于限制的最大电压,可以交付的电源。面板显示了一个长,紫色的等离子体射流在电极的距离越小,而在面板B辉光长度反映降低电流。

独特的紫色辉光放电的同时也缩短了极间间隙> 15毫米只留下一丝淡淡的光芒在阳极的尖端。防止辉光放电的崩溃在较大的距离,实际电流必须减少提供的电压达到电源的最大操作阈值。

持久性有机污染物

的有机化合物,在环境和往往是被列为持久性有机污染物。准备一系列这些化合物及其类似物的浓度1µgµL¹他们从非极性碳氢化合物极性化合物,如双酚a。探测器是用来介绍固体分析样本,由一个金属体,可以将玻璃毛细管插入。样品然后注射器到毛细管前引入源和激烈的氮气nebuliser(可编程,周围500°C)使解除吸附/升华物样本进行分析使用GlowFlow电离源,在全扫描质谱模式。观察一系列离子质谱和最强烈的山峰被记录(表1)。

表1。列表显著观察到离子质谱使用GlowFlow电离作用源分析持久性有机化学物质和类似物。

通常,强烈的质子化了的测量极地照顾化合物和激进分子离子测定为非极性化合物。在某些情况下,M^+•和[M + H]⁺离子GlowFlow同等强度的支持假设,就像许多其他等离子体离子源,可以访问多个电离作用通路(图4)。碳氢化合物的基峰M + 15,如图4所示为十八烷b,暗示氢原子氧气容易发生位移的这类化合物,反应后方案1。¹⁸知道了这一点,样品化学可以用来建立最优惠的电离作用途径和可能表明潜在的调整能够选择性电离源的能力。

图4。萘的GlowFlow质谱。观察到m / z128是^+•离子和m / z129 M + H⁺可用离子,展示了多个电离作用通路GlowFlow电离源(A)。GlowFlow正十八烷的质谱(B)。观察到强烈的离子m / z269.2848对应的C₁₈H₃₇mDa O(δ= 0.3;δ是观察到的区别m / z计算准确的质量单一同位素的峰值)。

方案1。氢位移由氧观察GlowFlow碳氢化合物的质谱。

Figures-of-merit

的灵敏度和重现性GlowFlow电离作用来源确定使用甲基硬脂酸。连续稀释浓度从40 pgµL准备¹5 pgµL¹。上的玻璃毛细管1µL解决方案的注射器,允许在实验室干后又被引入固体质谱仪分析调查。离子的峰面积m / z299.29记录和校准曲线准备,五个复制在每个浓度(图5)。源降低检测极限(LOD)决心111 fmol,变异系数为0.9991。半岛app应用下载

图5。线性回归的甲基硬脂酸离子m / z299.29从5 pgµL四个浓度¹到40 pgµL¹(n= 5)。较低的LOD进行了计算。

结论

我们的抱负是开发一个高灵敏度多通道电离源,可以分析这两种原子和分子,极性与非极性化合物最广泛的分子质量。本研究表明GlowFlow电离作用来源可以分析一系列的极性与非极性化合物,能够实现低限制的检测(111 fmol甲基硬脂酸)。半岛app应用下载进一步的工作接口这个源的电离作用色谱正在积极开展,以及评估GlowFlow操作在一系列化合物的广度。迄今为止我们的研究结果表明,该作品来源广泛的分子。对于非极性化合物,离子物种我们通常观察不正常EI激进的离子但各种离子类型,例如氢原子在哪里流离失所的氧气。极地物种,质子化了的分子通常GlowFlow中观察到,尽管在敏感性降低。然而,似乎有潜力巨大GlowFlow在负离子模式下高灵敏度(最近的数据显示< 10 fmol)经常被观察到,与de-protonated物种,偶尔脱水物种通常观察到。容易的技术接口,所有类型的色谱和由于我们紧凑的设计可以很容易地包含在许多商业源码设计和活动/活动之间快速切换操作。也许GlowFlow有助于被集成的简单性和ESI APCI设置,创建一个通用源附近组装吗?

相互竞争的利益

的GlowFlow^TM电离源本文描述的营销和销售由AberMS有限公司加雷思Brenton是斯旺西医学院名誉教授和主任AberMS有限公司

确认

这项工作由工程和物理科学研究委员会(EP / R51312X / 1)和从ERDF /威尔士政府资助项目”灯塔。

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