二手LC-MS液相色譜-質譜聯用-電噴霧電離ESI技術

    大氣壓離子化技術（API）是一類軟離子化方式，它的出現，成功地解決(jue) 了二手LC-MS液相色譜和質譜聯用的接口問題，使二手LC-MS液相色譜-質譜聯用逐漸發展成為(wei) 成熟的技術。API主要包括電噴霧離子化（ESI）、離子噴霧離子化（ISI）和大氣壓化學離子化（APCI）3種模式。它們(men) 的共同點是樣品的離子化在處於(yu) 大氣壓下的離子化室完成，離子化效率高，大大增強了分析的靈敏度和穩定性。ESI，ISI和APCI，3種電離方式同時可作為(wei) 二手LC-MS的接口。

二手LC-MS液相色譜-質譜聯用 - 電噴霧電離ESI
    ESI過程中大致可以分為(wei) 液滴的形成，去溶劑化，氣相離子的形成3個(ge) 階段。
液滴的形成和霧化：樣品溶液通過霧化器進入噴霧室，這時霧化氣體(ti) 通過圍繞噴霧針的同軸，套管進入噴霧室， 由於(yu) 霧化氣體(ti) 強的剪切力及噴霧室上篩網電極與(yu) 端板上的強電壓( 2~6 kV) ，將樣品溶液拉出，並將其碎裂成小液滴。隨著小液滴的分散，由於(yu) 靜電引力的作用，一種極性的離子傾(qing) 向於(yu) 移到液滴表麵，結果樣品被載運並分散成帶電荷的更微小液滴。如果有液滴進入真空係統時，會(hui) 引起噪聲，因此，霧化器要以“正交”的方式噴霧進入真空的入口，能避免這種影響。
去溶劑化和離子的形成：進入噴霧室內(nei) 的液滴，由於(yu) 加熱的幹燥氣-氮氣的逆流使溶劑不斷蒸發，液滴的直徑隨之變小，並形成一個(ge) “突出”使表麵電荷密度增加。當達到Rayleigh( 雷利) 極限時，電荷間的庫侖(lun) 排斥力足以抵消液滴表麵張力時, 液滴發生爆裂，即庫侖(lun) 爆炸，產(chan) 生了更細小的帶電液滴。
氣相離子的形成：隨著溶劑的繼續蒸發，重複這一過程， 當液滴表麵的電場強達到108 V/ cm3 時，裸離子從(cong) 液滴表麵發射出來， 即轉變為(wei) 氣體(ti) 離子。
在ESI中，離子的形成是被測分子在帶電液滴的不斷收縮過程中噴射出來的，即離子化是在液態下完成的。經二手液相色譜分離的樣品溶液流入離子源。在N2流下汽化後進入強電場區域，強電場形成的庫侖(lun) 力使小液滴樣品離子化，借助於(yu) 逆流加熱N2分子離子顆粒表麵液體(ti) 進一步蒸發，使分子離子相互排斥形成微小分子離子顆粒。這些離子可能是單電荷或多電荷，這取決(jue) 於(yu) 所得的帶有正、負電荷的分子中酸性或堿性基團的體(ti) 積和數量。多電荷離子峰的形成使質量範圍為(wei) 3000u的四極杆濾過器質譜儀(yi) 也能檢測到生物大分子的準確分子量。
在電噴霧過程中，溶液中一種極性離子（比如正離子）隨著噴出的霧滴而離去，相反極性的離子（比如負離子）則留在毛細管的溶液中，如果毛細管為(wei) 金屬材料並與(yu) 高壓電源（Ve）的一極相連，那麽(me) 留在毛細管中的這些離子會(hui) 在金屬管壁上發生氧化或還原反應，通過這些電化學反應使溶液中電荷消失，從(cong) 而維持連續地噴霧，例如OH-在金屬管壁上發生以下電化學反應：伴隨電化學反應會(hui) 有氣體(ti) 產(chan) 生，因此在電路的連接上應考慮此因素，否則在毛細管中會(hui) 出現氣泡，影響電噴霧的穩定性。
                                      

  二手LC-MS 液相色譜和質譜聯用 要發生穩定的噴霧，需要滿足3個(ge) 條件。
1）毛細管末端要有足夠強的電場（Ee）。
①把溶液中正、負離子分開並使一種極性離子聚集在毛細管末端，因而噴出的霧滴主要是攜帶一種極性電荷，進而引起樣品分子離子化。
②強的電場與(yu) 聚集在毛細管末端離子的相互作用使溶液發生電噴霧。
2）毛細管中液體(ti) 要有一定的流動線速度（臨(lin) 界線速度），保持穩定的電噴霧。
3）毛細管中溶液要含有一定量的電介質（離子）。在ESIMS中通常是在溶液中加入大約0.5%-1%（體(ti) 積）乙酸，由於(yu) 乙酸是揮發性的，不會(hui) 引起堵塞，而且有利於(yu) 被分析物形成質子化離子。
    電噴霧電離ESI的特征之一是可生成高度帶電的離子而不發生碎裂，這樣可將質荷比降低到各種不同類型的質量分析儀(yi) 都能檢測的程度。通過檢測帶電狀態，可計算離子的真實分子量。同時，解析分子離子的同位素峰也可確定帶電數和分子量，因同位素峰間的質荷比差與(yu) 帶電數相對應。盡管ESI容許使用少量緩衝(chong) 液和鹽，但這些物質可能與(yu) 待測物形成加合物，導致產(chan) 生難以指認的分子量或抑製待測物離子的形成。當樣品中不含鹽類和緩衝(chong) 液時檢測情況較好。ESI的一大優(you) 勢是可方便地與(yu) 分離技術聯用，例如在使用ESI離子化前使用HPLC和毛細管電泳（CE）可方便地除去待測物中的雜質。
 二手LC-MS液相色譜和質譜聯用 電噴霧電離ESI的特點：
1）高的離子化效率對蛋白質而言接近100%。
2）多種離子化模式供選擇ESI（+），ESI（-），APCI（+），APCI（-）
3）對蛋白質和核酸等分子可產(chan) 生穩定的多電荷離子，降低了質荷比值，從(cong) 而使大於(yu) 104Da的分子由於(yu) 生成了多電荷離子，能在一般的四極杆質譜儀(yi) 上檢測出來。蛋白質分子量測定範圍可高達105u甚至上106u。
4）“軟”離子化方式提供了一種對大分子靈敏度高，沒有熱降解的質譜測定方法，使熱不穩定化合物得以分析並產(chan) 生高豐(feng) 度的準分子離子峰。
5）氣動輔助電噴霧技術在接口中采用使得接口可與(yu) 大流量（約1ml/min）的HPLC聯機使用。
6）儀(yi) 器專(zhuan) 用化學站的開發使得儀(yi) 器在調試、操作、HPLC-MS聯機控製、故障自診斷等各方麵都變得簡單可靠。
7）ESI調節離子源（源內(nei) CID）電壓可以控製離子的斷裂，給出結構信息。
    ESI的主要缺點是它隻能接受非常小的液體(ti) 流量（1-10μl/min），這一缺點已被1987年研製出來的離子噴霧接口（ISP）所克服（離子噴霧接口是一種借助氣動的電噴霧接口，它可適應較高的流速）。ISP接口是將電噴霧器霧化和氣動霧化結合在一起，因此也常被稱為(wei) 氣動協助或高流速電噴霧。離子噴霧使用幹氣簾，流速可達2ml/min。ISP接口能夠處理具有高水含量的流動相，並且可用梯度洗脫係統進行工作。   電噴霧應用範圍廣，可分析的物質包括：合成有機化合物、藥物及其代謝產(chan) 物、天然產(chan) 物、違禁藥物、蛋白質、糖類、核苷酸與(yu) DNA、類脂、聚合物、無機物及金屬有機化合物、富勒烯、表麵活性劑甚至是自組裝膜與(yu) 膠束等。以電噴霧為(wei) 電離源的二手質譜還可以兼容多種樣品引入方式，如二手液相色譜、毛細管電泳、超臨(lin) 界色譜、凝膠色譜及更多的其他進樣方式。隨著技術進步和理論研究的深入，電噴霧技術將在化學、材料科學、新藥研發以及生命科學領域等發揮更加重要的作用。