感应纳升电喷雾延缓毛细管堵塞的应用与研究

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随着新软电离技术的发展,质谱(MS)技术已经成为近些年来发展较为迅速的生物分析技术之一。然而由于native MS的兴起,开始更关注于能够在无处理的生物样品中直接检测生物分子的天然活性状态,使得纳升电喷雾离子化质谱(nESI-MS)在分析生物样品时面临更多的挑战。一是生物样品中的分子通常都处于一个含有各种各样的非挥发性盐的环境中,如氯化钠,氯化钾等;二是因为需要用喷雾尖端尺寸更小(亚微米级)的毛细管来进行电喷雾离子化,从而使得质谱中的信号峰能更好地分辨。然而,使用亚微米级尺寸的毛细管会给nESI带来一个致命的问题,毛细管尖端堵塞,尤其是在直接电喷雾直接电喷雾生物原样的情况下会更加严重。因此,对于nESI来说,保持其高灵敏度的优势与长时间稳定的喷雾之间的平衡是一个亟待解决的问题。感应纳升电喷雾离子化(Induced nESI)技术是一种将高压交流电加在灌入样品溶液的绝缘毛细管外侧,在感应交流电的作用下溶液会产生电喷雾,从而使目标物被离子化的离子源。Induced nESI可以直接电喷雾实际生物样品并且缓解常规尺寸的毛细管堵塞问题。在本文中,首先我们介绍了利用感应交流电对尖端尺寸1 μm以下的毛细管进行电喷雾,并与常规的nESI进行对比,发现在该电压模式下的毛细管尖端的堵塞问题可以得到有效地缓解。其次,我们将其应用于模拟细胞外液、细胞外液以及尿样等生物样品中,均证明induced nESI能够延长毛细管的使用寿命,相比较传统电压模式的nESI,其毛细管喷雾时间有1-2个数量级的提高,且可以准确地进行定性定量分析。此外,我们测定了感应纳升电喷雾使用的流速以及探究了电压、频率等条件的适宜范围。最后我们通过从显微镜下直接观察电喷雾状态下的毛细管尖端和切换常规的nESI模式中的直流电压方向两个方面探究了induced nESI缓解毛细管尖端堵塞问题的原因。我们认为,可能是由于感应交流电的电场方向周期性变化而带有的麦克斯韦力与反向电场力的共同效应所致。
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