质谱联用技术的进展及应用
仪器网 · 2012-07-19 00:41 · 41633 次点击
摘要:简介了液相色谱-质谱,质谱联用技术的新进展,综述了近年来该技术的应用及其发展前景。引用文献24篇。
1前言
近年来,由于液相色谱-质谱,质谱(LC-MS/MS)联用新技术的不断出现,LC-MS/MS已成为现代分析手段中必不可少的组成部分。LC/MS的联用始于70年代,90年代以来,由于大气压电离的成功应用以及质谱本身的发展,液相色谱与质谱的联用,特别是与串联质谱(MS/MS)的联用得到了极大的重视和发展。LC-MS/MS联用的优点非常显著,因为气相色谱只能分离易挥发且不分解的物质,而液相色谱则把分离范围大大拓宽了,生物大分子也能分离,LC与高选择性、高灵敏度的MS/MS结合,可对复杂样品进行实时分析,即使在LC难分离的情况下,只要通过MS1及MS2对目标化合物进行中性碎片扫描,则可发现并突出混和物中的目标化合物,显著提高信噪比。
液-质联用是通过一个“接口”来实现的。在接口研制方面,前后发展了有20多种,其中主要有直接导入界面、传送带界面、渗透薄膜界面、热喷雾界面和粒子束界面,但这些技术都有不同方面的限制和缺陷,直到大气压电离技术成熟后,液-质联用才得以迅速发展,成为科研和日常分析的有力工具。
2接口基本原理
有关各种电离技术文献已有评述,目前主要采用大气压电离(API)技术,API包括电喷雾电离(跚)和大气压化学电离(APCI)。
2.1电喷雾电离(ESI)
溶液中样品流出毛细管喷口后,在雾化气(N2)和强电场(3~6kV)作用下,溶液迅速雾化并产生高电荷液滴。随着液滴的挥发,电场增强,离子向液滴表面移动并从表面挥发,产生单电荷或多电荷离子。通常小分子得+或-单电荷离子,生物大分子产生多电荷离子,由于质谱仪测量的是质,荷比(m/z),可测定的生物大分子的质量数高达几十万。
ESI是很软的电离,可直接测定热不稳定的极性化合物,多电荷形成可分析蛋白质和DNA等生物大分子,调节离子源(源内ID))电压可以控制离子的断裂,给出结构信息。
2.2大气压化学电离(APCI)
溶液中样品流出毛细管后仍由氮气流雾化到加热管中被挥发,在加热管端的Corona尖端放电电极(最初利用同位素Ni的电子放射)使溶剂分子形成反应气等离子体。样品分子与等离子体通过氢质子交换被电离,形成+或-,并进入质谱仪。
APCI也是很软的电离,只产生单电荷峰,适合测定弱极性的小分子化合物。另外,它适应高流量的梯度洗脱,高低水溶液变换的流动相。通过调节离子源电压,可以得到不同断裂的质谱图。
2.3接口形式
接口是液-质联用的关键部分,在这里完成溶液的气化和样品分子的电离。由于大量生物样品的背景基底非常复杂,即使经过分离,还会很“脏”。因此在接口设计时,既要考虑离子化的效率,亦要考虑接口的抗污染和耐用。图给出了几种不同的API“接口”形式,采用Z字形通道离子束引进系统,避免了中性或非挥发性物质直接进入采样孔,可有效地防止接口的玷污。
3应用
LC-MS/MS联用是继GC/MS联用之后又一新兴的分离检测技术,近来发展极为迅速。它在生命科学、环境科学、法医学、商检等领域得到了广泛应用。
3.1药物及体内药物分析
药物的是用来预防、诊断及治疗疾病的一类特殊物质,与人们的健康和生命安危有极其密切的关系,杂质检查及其限度控制是保证药品质量的一个重要方面。使用LC-MS/MS可以简便地对药物中杂质加以监控。Nicolas对抗癌药物DuP941生产中有关杂质建立了LC-MS/MS指纹图谱,不同生产的批次药物与已建立的谱图对照,从而达到质量控制目的。Zhao鉴别和测定了氯沙坦片剂在储存过程中产生的微量降解产物。Rourick建立了鉴定药品杂质及降解产物的LC-MS/MS方法,如头孢羟氨苄通过酸碱或加热处理使其降解,然后反相C18柱分离,利用MS/MS功能来鉴定杂质及降解产物的化学结构。
体内药物分析是测定体液(主要是血浆、血清或全血)中药物或其他代谢物浓度。由于血液样品试样提供量少,基质复杂,在此混合物中分析某种微量成分(通常为(g/mL或ng/mL水平)并加以鉴别,常常是对分析化学家的挑战。
LC-MS虽然有足够的灵敏度,但遇到LC难以分离的组分,其应用受到限制。使用LC-MS/MS可以克服背景干扰,通过MS/MS的选择反应控制模式(SRM)或多反应检测模式(SRM),提高信噪比,因此对复杂样品仍可达到很高的灵敏度。LC-MS/MS对生物样品的提取、纯化和浓缩等前处理过程没有严格要求,一般采用液液萃取法(LLE)或固相萃取法(SPE),但这两种方法的缺点是比较费时。在线萃取技术在省时和省力方面显出相当大的优越性。现有几种在线萃取技术,如在线固相萃取、柱切换、涂层毛细管微萃取(CCME,有时又称固相微萃取(SPME)、多元LC系统等。在线萃取技术使得LC-MS/MS优点更加明显,它可以实现微量、高通量样品分析。
Xia用两根平行的样品前处理柱OasisHLB(1×50mm,3μm)分别与一根分析柱相连接,利用柱切换技术在两根平行的样品处理柱之间交替进行净化、富集。此方法的样品量仅为10μL,净化时间0.3min,整个样品分析时间1.6min,而且方法精密度很好,日内、日间误差6.6%。Hempenius将96孔固相萃取装置与LC-MS/MS相联,血浆样品直接注入孔内的SPE柱中,净化后的样品再经LC分离,MS/MS采用选择反应检测模式(SRM),血浆样品中的氟哌啶醇检测限为0.1ng/mL,方法不准确度