常压电离源—纸喷雾电离技术和应用

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1、常压电离源—纸喷雾电离技术和应用　　摘要：常压电离源由于具有简便、高效、无需样品预处理等特点，近年来备受关注。纸喷雾电离源技术是新发展起来的一种常压电离技术，该技术不仅具有一般常压电离源的特点，同时兼具操作简单、低廉和分离的特性，在食品、药物化合物等的高通量分析方面表现出了良好应用前景。本文针对纸喷雾电离技术的发展进行了全面评述，着重阐述了该电离技术的基本原理、影响因素、分析性能和应用，介绍了该技术的优缺点，并展望了其发展方向。关键词：常压电离源；纸喷雾电离；质谱；评述1引言17随着现代科技的高速发展，当前分

2、析技术已取得了长足进步，各种分析仪器和分析方法在目标样品分析的适用性和灵敏度方面都得到了全面提升，并已在生命科学、环境科学、药物科学、食品科学等领域发挥着巨大作用。尽管如此，各种学科的发展给分析化学提出了更高要求，特别是复杂样品的分析。现今已发展起来多种分析技术用于复杂样品的分析，如气相色谱质谱法[1]、液相色谱质谱法[2]、液相色谱紫外检测法[3]、毛细管电泳法[4]等，这些技术的建立极大地促进了分析化学的发展。在这些分析方法中，色谱质谱技术是当前分析复杂样品最权威和可靠的方法，但是采用这种技术对复杂样品进

3、行分析时，需采用繁琐的步骤对样品进行前处理，不能在较短的时间内对复杂样品中目标分析物进行快速分析。为此，发展简便、高效、无需样品预处理的技术用于复杂基体中目标化合物的分析检测显得尤为重要。常压电离源（Ambientionizationsource，AIS）是一类有别于真空电离源（如电子轰击电离源）、在常温常压下可对复杂样品直接进行电离分析的技术[5]。该技术具有在样品分析前无需预处理、分析速度快、成本低、操作简单等特点，分析的对象包括固体、液体和气体样品等。1989年美国耶鲁大学Fenn教授提出了常压电离源电

4、喷雾电离技术（Electrosprayionization，ESI）[6]，该技术的提出对于解决液相色谱质谱接口问题起到了关键作用，同时也为生物大分子样品的质谱分析开辟了新的途径。尽管如此，采用ESI技术只能分析经过处理后基质干扰较小的样品，而对复杂样品（如血样等）中目标化合物的直接分析却显的性能较差。基于该电离技术，2004年美国普渡大学Cooks教授提出解吸电喷雾电离源（Desorptionelectrosprayionization，DESI）技术[7]，此后常压电离源得到了迅速发展和广泛的应用，现今已

5、发展起来的常压电离源主要有实时直接分析电离源（Directanalysisinrealtime，DART）[8]、低温等离子体（Lowtemperatureplasma，LTP）[9]或介质阻挡放电电离源（Dielectricbarrier17dischargeionization，DBDI）[10]、萃取电喷雾电离源（Extractiveelectrosprayionization，EESI）[11]等，Monge等最近对不同类型的常压电离源进行了详细论述[12]。纸喷雾电离技术（Papersprayion

6、ization）是2010年发展起来的一种新型常压电离源[13～16]。该技术首先是将固体或液体样品加载在纤维素和半纤维组成的纸基质表面，然后采用高压电驱动的形式使溶剂将复杂样品中的化合物溶解、迁移和电离，进而在纸的尖端发生电喷雾，最终通过质谱进行实时在线检测。由于该电离技术具有快速、低廉、高效等特点，已被用于血样、尿样、食品、生物组织样品、藻类等样品中化合物的分析检测，同时也在化学反应过程的研究中起到了重要作用。类似于纸喷雾电离源的电离机理，现今也发展起来一些其它类型的常压电离源，如叶子喷雾[17]、牙签喷

7、雾[18，19]、多孔聚合物针尖喷雾[20]、金属针尖喷雾[21]和不同材料的纤维喷雾[22～24]等。本文对纸喷雾电离技术的基本工作原理、影响因素、分析性能及应用等进行综述。2基本原理纸喷雾电离源是以纸为基质和载体，将样品加载在一个底宽为5mm，长为10mm三角形纸的中心，如图1所示。当对样品分析时，加入约3017μL溶剂，一般为甲醇/水的混合物；然后施加3.5kV的直流电压，电压的大小可根据溶剂的不同进行调变。在电驱动作用下，溶剂便会向纸的尖端迁移。如上所述，纸喷雾的性能主要取决于样品化合物在纸表面的迁移

8、效率和在纸尖端的电喷雾性能。因此，采用纸喷雾对目标化合物进行分析时，为得到较高的灵敏度，必须使洗脱溶剂最大程度地溶解复杂基质中的目标化合物，并迁移到纸的尖端，然后发生稳定的电喷雾行为。以下分别讨论影响纸喷雾过程的主要因素。3.1纸基质的影响纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的羟基，在化合物的分离过程中可根据化合物的极性不同将混合样品在其表面得以分离。纸是一类重要的色谱分离基质，已广泛地用