专利名称：质谱分析的样品制备方法
技术领域：
本发明涉及纸色谱和质谱联用方法，尤其是涉及一种质谱分析的样品制备方法。
背景技术：
环境电离(Ambient Ionization),近几年来发展迅速,其中以解吸电喷雾电离(DESI ((Science)),第 306 卷，471 页(2004 年))和直接实时分析(DART, ((AnalyticalChemistry》杂志，第77卷，2297页(2005年))最具代表性。使用环境电离质谱联用技术对微量目标物进行分析，不需要或只需简单的样品制备，在样品快速分析领域展现出很好的应用潜力。截至目前，多种能量载体如带电液滴、等离子、紫外线、激光和热已经用在环境电离技术上。其中，解吸电晕束离子源技术(DCBI《Analyst》杂志，第135卷，688页(2010年))以其简便快捷以及方便定位的特点，成为有一定空间分辨率要求的应用下很好的选择。环境电离质谱技术通�？梢允迪侄阅蛞�、唾液、血浆、皮肤和毛发的快速分析，但在实际应用中仍存在如下几个问题难以排除复杂基质中杂质带来的干扰；样品浓度过低时检测困难，灵敏度低；在部分基质中解吸效率低。在R. G. Cooks 等人报道的纸喷雾技术中(Paper Spray, ((Angewandte Chemie))杂志，第122卷，889页(2010年))，直流高电压被被直接加到三角形滤纸上，当分析物溶液滴加至滤纸上时，在外加高电压作用下电喷雾将在滤纸的尖端发生，从而实现对含有极性官能团的分子的电离。该技术使用了三角形滤纸尖端促进电喷雾，且可在一定程度上去除难溶物对电喷雾过程的干扰，其方法简单，样品无需前处理。此技术已被用于干血样品的分析研究，具有动态流出样品的特点，但样品与杂质的分离能力与传统薄层色谱等方法相比较差，例如样品中的痕量药物与代谢产物与血样基质一般不能很好的分离；当其同时从纸喷雾尖端喷出时，药物的离子化效率会被基质竞争产生强烈的抑制效应。同时，与其它基于电喷雾的技术相似，纸喷雾对弱极性和非极性的药物及代谢产物的电离相对比较困难。为了进一步提高环境电离源的灵敏度和选择性，人们已尝试使用薄层色谱法(TLC)和纸层析法(PC)与其联用。例如，在谢建台的电喷雾辅助激光解吸电离(ELDI，《Analytical Chemistry》杂质，第79卷，8789页(2007年))技术中，他们使用了薄层色谱(TLC)作为样品的预分离手段，样品是在TLC板上分离的，在分离后的对应位置被激光解吸。在通常情况下，传统TLC或PC采用的是矩形板，通过调节展开剂的极性，使展开后的样品带位于上样点与溶剂前沿之间，Rf值介于0. I和0.8之间。然而，涡流和分子扩散使分析物区带展宽，这导致目标分析物被稀释并影响定量分析。另一个缺点是，当分析物缺乏生色团时，分析物区带是肉眼不可见的，这使得在进行解吸时难以进行定位。虽然可采取染色等处理手段使分析物区带变得可见，但这将使分析时间延长；此外，分析物的结构可能在被处理中破坏而使质谱检测变得困难。因此，开发一种简易有效的集样品分离、富集及易于定位等优势的样品制备技术将有效地扩展环境电离在快速分析领域的应用。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种适应于环境电离质谱分析的样品制备方法，该方法可用于复杂基质中微量分析物的直接分析，解决环境质谱分析领域检测灵敏度不理想、抗干扰能力弱的问题。本发明提出一种质谱分析的样品制备方法，包含以下步骤将样品或样品与溶液的混合液置于一层析纸上，该层析纸具有一宽度逐渐收缩的端部；进行纸层析操作，将层析纸置于展开剂中，使样品随展开剂向层析纸的端部移动，并在层析纸的端部富集；以及将层析纸的端部置于质谱仪中的解吸电离离子源的检测点，以被解吸电离。在本发明的一实施例中，所述层析纸为三角形，所述端部为三角形的一个角。在一实施例中，所述端部的张角范围在15 45度之间。在本发明的另一实施例中，所述层析纸为梯形，所述端部为梯形的上底所在一端。在一实施例中，所述上底的宽度小于5mm。在本发明的一实施例中，所述层析纸是定性滤纸。在本发明的另一实施例中，所述层析纸是层析滤纸。在本发明的一实施例中，所述解吸电离离子源使用解吸电喷雾方法。在本发明的一实施例中，所述解吸电离离子源的解吸附方法包括了热解吸手段、激光解吸手段、声波解吸手段中的一种或多种。在本发明的一实施例中，所述解吸电离离子源使用粒子轰击方法。在本发明的一实施例中，所述解吸电离离子源的电离方法包括了光电离手段、化学电离手段、电喷雾雾滴与解吸中性分子融合的电离手段、热电离手段中的一种或多种。在本发明的一实施例中，上述方法还包括在解吸电离前对所述层析纸进行干燥处理。在本发明的一实施例中，上述方法还包括控制纸层析的分离时间使待分析的至少一种样品转移富集至检测点附近。在本发明的一实施例中，上述方法还包括在解吸电离前，将位于所述检测点外的层析纸的一部分去除，以减少该部分层析纸上吸附杂质对质谱结果的负面影响。在本发明的一实施例中，上述方法还包括根据分析物对所使用的展开剂的组成进行调整，以使所述样品随展开剂前沿移动。本发明所提出的方法与已知的各种方法相比优势在于，样品经简单提取后，直接将所得液体样品或包含样品的混合液用于纸色谱分析，分析物经层析后，与主要干扰物分开并在层析纸端部富集。对该端部的试验证明，本方法能实现分析物样品的富集及除去主要干扰物的目的，将待测物的灵敏度提高30倍以上。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明，其中图I为本发明一实施例的方法流程图。图2A-2D为本发明一实施例的流程的操作示意图。
图3A为本发明一实施例中，感冒灵药片所含的扑尔敏经三角形滤纸层析后，在滤纸尖端经DCBI离子源离子化后获得的质谱图。图3B和图3C为图3A的对照例质谱图。图4为本发明一实施例中，奶粉所含三聚氰胺经三角形滤纸层析后，在滤纸尖端经DCBI离子源离子化后获得的质谱图。图5为本发明一实施例中，尿样所添加的生物碱经三角形滤纸层析后，在滤纸尖端经DCBI离子源离子化后获得的质谱图。
具体实施例方式概要地说，本发明提供了一种适用于环境电离质谱分析的样品制备方法。该方法综合了样品提取、杂质分离及分析物富集等步骤，可用于复杂基质中微量分析物的直接分析，解决环境质谱分析领域检测灵敏度不理想和抗干扰能力弱的难题。图I为本发明一实施例的方法流程图。图2A-2D为本发明一实施例的流程的操作示意图。参照图I所示，根据本发明的方法，首先于步骤S11，提供待检测的样品。这一样品可以是固体样品或者液体样品。对于固体样品来说，可将样品与溶剂混合成混合液，混合液可为溶液或者悬浊液。一种制作固体样品的混合液的方法是，称取少量待分析的固体样品于一次性塑料离心管中，加入两粒钢珠及适量溶剂，盖上盖子后，于震动球磨机上对样品进行破碎。对于液体样品来说，可将样品与溶剂混合成混合液，也可以直接使用液体样品而不与溶剂混合。一种制作液体样品的混合液的方法是，称取少量待分析的液体样品于一次性塑料离心管中，加入适量溶剂，混合均匀。接着，在步骤S12，吸取样品，或者样品与溶剂的混合液，置于层析纸上。在此，层析纸至少具有一端部，该端部具有宽度逐渐收缩的形状。层析纸的典型形状为三角形，取其一个角作为端部，该角的范围是15 45度。层析纸的其他例子还可为梯形，取其上底所在一端作为端部，上底长小于5mm。一般来说，三角形或梯形层析纸的抗干扰能力类似，但前者对分析物的富集倍数要高于后者。在本发明的实施例中，层析纸21可以是定性滤纸，其示例性孔径5-20iim，示例性厚度80-200 u m。层析纸21还可以是层析滤纸，其示例性孔径5_20 u m，示例性厚度80-200 Um0两者在性能上没有明显差别。图2A示出三角形的层析纸21，该层析纸21为等腰三角形，底宽l-2cm，高3_4cm，取其顶角22为前述的端部。图2B示出步骤S12的操作示意图，在图2B中，取10至20微升液体样品或包含固体或液体样品的混合液23，沿距层析纸21底边I厘米处均匀滴加。然后，在步骤S13，进行纸层析操作。将层析纸置于展开剂中，使分析物随展开剂向着层析纸21端部移动，并在层析纸21的宽度收小的端部而富集。在步骤S13中，所使用的展开剂的组成可以根据分析物不同而进行调整，以使分析物能够随展开剂前沿移动。分析物随着展开剂前沿移动，最终被压缩在展开剂前沿，避免了传统纸层析时由分子扩散或目标分析物拖尾造成的分析物在纸上被稀释。图2C示出步骤S13的示例性操作。如图2C所示，将层析纸21置入在层析缸24中进行层析，所用展开剂为多种溶剂的混合溶液，通常由一种或多种强极性溶剂(如乙酸酯、乙醇、甲醇等)和一种或多种弱极性溶剂(如正已烷、二氯甲烷、氯仿、石油醚等)组成，溶剂的极性可通过改变强极性溶剂和弱极性溶剂的比例调整。调整展开剂的极性的目的是使分析物随展开剂前沿移动，为实现这个目的，对部分分析物，还需往展开剂中添加适量的碱(如三乙胺、氨水等)或酸(如甲酸、盐酸、乙酸、三氟乙酸等)。最后，在步骤S14，将层析纸端部置于质谱仪中的解吸电离离子源的检测点。在此，富集在该端部的样品将被解吸附并电离产生离子，并获得其质谱。与较传统的纸层析相比，该方法将目标分析物被富集于层析纸端部，易于解吸电离离子源检测点对分析物的定位。在本发明的另一实施例中，在质谱分析步骤前还可以对层析纸21进行干燥处理。在本发明的较佳实施例中，可以控制纸层析的分离时间，使待分析的至少一种样品转移富集至检测点附近。并且，在一较佳实施例中，可以在质谱分析前，将位于检测点外的层析纸的一部分去除，以减少该部分层析纸上吸附的杂质对质谱结果的负面影响。 在本发明的实施例中，解吸电离离子源中的解吸方法可以为解吸电喷雾方法、热解吸手段、激光解吸手段、声波解吸手段种的一种或多种，而电离方法可以为粒子轰击方法、光电离手段、化学电离手段、使用电喷雾雾滴与解吸中性分子融合的电离手段、热电离手段中的一种或多种。图2D示出步骤S14的示例性操作。如图2D所示，示例性的解吸电离离子源可具有氦气入口 25、加热管26、氦气中空针尖出口 27、高压电源28、对电极29等。本发明所提出的方法的优势在于，样品经简单提取后，无需离心，直接将所得液体样品或包含(固体或液体)样品的混合液用于纸色谱分析，分析物经层析后，与主要干扰物(如基质)分开并在层析纸端部富集。而此具有富集分析物的端部之后将会被置于环境电离源中进行解吸电离，生成的离子将会被送入质谱仪进行分析。试验证明，本方法能实现分析物样品的富集及除去主要干扰物的目的，将待测物的灵敏度提高30倍以上。综上所述，本方法具有快速、廉价、抗干扰能力强及灵敏度高的优点。下面再结合具体的实施例来说明本发明的样品制备方法。实施例I称取10毫克感冒灵药片于一次性塑料离心管中(容积I. 5ml)，加入两粒钢珠及1.0毫升乙醇，盖上盖子后，于震动球磨机上对样品进行破碎，提取目标分析物扑尔敏。取10微升所得悬浊液沿距等腰三角形滤纸(图2A所示)底边I. 0厘米处均匀滴加。进行纸层析。所用的展开剂为氨水饱和的乙酸乙酯，展开剂由等腰三角形滤纸底端爬至尖端大约需3分钟。经展开剂展开后，添加在感冒灵药片中的扑尔敏被富集在三角形滤纸尖端，将该尖端置于DCBI离子源的等离子体探针下，目标分析物从滤纸上解吸并离子化，产生的离子由单四极杆质谱仪(2010EV)进行分析，所得谱图示于图3A。作为对照，用DCBI离子源直接在感冒灵药片表面对目标分析物扑尔敏进行解吸并电离，所得谱图示于图3B。将提取液滴在滤纸上，不进行纸层析，用DCBI离子源对滤纸上的提取液斑点进行解吸并电离，所得谱图示于图3C。由于药片中杂质带来的干扰及解吸效率低，直接对药片表面解吸电离时目标分析物未被检测到(图3B所示)；而经溶剂提取并将提取液滴至滤纸上，再进行解吸电离，则可检测到目标分析物，但所对应的质谱图峰强较弱，且杂质干扰明显(图3C所示)；经三角形滤纸层析后，目标分析物峰强大大增强，且杂质干扰明显减少(图3A所示)。由以上实验所得结果分析表明，本实施例所提供的方法在对复杂基质中的微量组分进行分析时，提高了分析灵敏度并且减少了杂质干扰。实施例2为了测定奶粉中三聚腈胺的含量，称IOmg三鹿奶粉于一次性塑料离心管中(I. 5mL)，样品处理及分析步骤同实施例I。所得谱图示于图4。实施例3为了测定尿样中生物碱的含量，取IOOii L尿液于一次性塑料离心管中，加入2 ii L标准溶液(氯胺酮，10 V- g/mL ;苯丙胺，10 V- g/mL ；甲基苯丙胺，10 u g/mL ;亚甲二氧基苯丙胺，lOyg/mL)，混匀。取10 UL上述溶液沿距等腰三角形滤纸底边I. Ocm处均匀滴加。滤纸的展开及质谱分析同实施例I。所得谱图示于图5。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。例如，所用样品并不一定是固体形式，对于液态样品也可直接加在层析纸上进行分离和分析。又如，所用层析纸两端也可加上一定电压，使得分离的过程能够通过电泳效应来完成或得到电泳效应的辅助。
权利要求
1.一种质谱分析的样品制备方法，包含以下步骤 将样品或样品与溶剂的混合液置于一层析纸上，该层析纸具有一宽度逐渐收缩的端部; 进行纸层析操作，将层析纸置于展开剂中，使样品随展开剂向层析纸的端部移动，并在层析纸的端部富集； 将层析纸的端部置于质谱仪中的解吸电离离子源的检测点，以被解吸电离。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述层析纸为三角形，所述端部为三角形的一个角。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述端部的张角范围在15 45度之间。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述层析纸为梯形，所述端部为梯形的上底所在一端。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述上底的宽度小于5mm。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述层析纸是定性滤纸。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述层析纸是层析滤纸。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述解吸电离离子源使用解吸电喷雾方法。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述解吸电离离子源的解吸附方法包括了热解吸手段、激光解吸手段、声波解吸手段中的一种或多种。
10.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述解吸电离离子源使用粒子轰击方法。
11.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述解吸电离离子源的电离方法包括了光电离手段、化学电离手段、电喷雾雾滴与解吸中性分子融合的电离手段、热电离手段中的一种或多种。
12.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括在解吸电离前对所述层析纸进行干燥处理。
13.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括控制纸层析的分离时间使待分析的至少一种样品转移富集至检测点附近。
14.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括在解吸电离前，将位于所述检测点外的层析纸的一部分去除，以减少该部分层析纸上吸附杂质对质谱结果的负面影响。
15.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括根据分析物对所使用的展开剂的组成进行调整，以使所述样品随展开剂前沿移动。
16.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括在层析纸的两端施加一定电压，通过电泳效应来进行分离或辅助样品的分离。
全文摘要
本发明提出一种质谱分析的样品制备方法，以解决环境质谱分析领域检测灵敏度不理想、抗干扰能力弱的问题。该方法包含以下步骤将样品或样品与溶剂的混合液置于一层析纸上，该层析纸具有一宽度逐渐收缩的端部；进行纸层析操作，将层析纸置于展开剂中，使样品随展开剂向层析纸的端部移动，并在层析纸的端部富集；以及将层析纸的端部置于质谱仪中的解吸电离离子源的检测点，以被解吸电离。
文档编号G01N1/40GK102980796SQ201110261019
公开日2013年3月20日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者黄云清, 冯钰锜, 孙文剑 申请人:岛津分析技术研发(上海)有限公司
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