Термоспрей
Термоспрей представляет собой источник мягкой ионизации, с помощью которого поток растворителя жидкой пробы проходит через очень тонкую нагретую колонну и превращается в распыление мелких капель жидкости. В качестве формы ионизации при атмосферном давлении в масс-спектрометрии эти капли затем ионизируются через слаботочный разрядный электрод для создания плазмы ионов растворителя. Затем отпугиватель направляет эти заряженные частицы через скиммер и область ускорения, чтобы ввести образец в виде аэрозоля в масс-спектрометр. Это особенно полезно в жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС). [1] [2] [3] [4] [5]
Говоря более техническим языком, термоспрей — это контролируемое частичное испарение жидкости при ее прохождении через нагретую капиллярную трубку. Распыление осуществляется путем прокачивания жидкой пробы под умеренно высоким давлением через электротермически нагреваемую капиллярную трубку. [6] Когда к текущему потоку пробы подводится достаточная мощность, образуется частично испаренная смесь, состоящая из некоторой доли испаренной пробы и некоторого количества оставшейся жидкой пробы. На выходе из нагретого капилляра быстро расширяющийся пар пробы преобразует оставшийся поток жидкости в аэрозоль . Образующийся пар действует как распыляющий «газ» и способствует разбиению потока жидкости на капли. [4] в процессе, аналогичном пневматическому распылению . [7] Таким образом, концептуально это можно рассматривать как пневматический процесс, в котором расширяющийся пар растворителя используется в качестве распыляющего газа. Раствор покидает трубку в виде сверхзвуковой струи или распыления очень мелких капель паров растворителя. Качественно аэрозоли кажутся плотными с умеренно узким распределением частиц по размерам.
История
[ редактировать ]Метод ионизации термораспылением был впервые представлен в патенте, подтвержденном еще в 1983 году, и более подробно описан в патенте, опубликованном 8 марта 1988 года. [8] Изобретатели Марвин Л. Вестал и Кэлвин Р. Блейкли предложили источник пара ионов для масс-спектрометрии жидкостей в рамках гранта США от Министерства здравоохранения, образования и социального обеспечения . В предлагаемом методе подробно описано соединительное устройство между жидкостными хроматографическими колонками и различные методы обнаружения газообразных проб; такие как масс-спектрометрия, захват электронов , атомная адсорбция и т. д. Четыре различных варианта термораспылительного испарителя были представлены в патенте 1988 года — UA4730111A. Нелетучие, ионные и термолабильные растворенные вещества исследовались с помощью различных систем управления испарителями для достижения частичного испарения.
 |  |  |  |
|---|
Первое представление
[ редактировать ]Медный блок испарителя электрически нагревается с помощью двух картриджных нагревателей мощностью 100 Вт, а капилляр из нержавеющей стали позволяет вводить образец и последующее частичное испарение. Капилляр и блок испарителя спаяны между собой для обеспечения стабильного теплового контакта. Образующаяся сверхзвуковая струя затем проходит через источник ионов для введения в квадрупольный масс-спектрометр .
Второе представление
[ редактировать ]Конструкция второго представления в основном такая же, как и первого; однако датчики температуры и давления были реализованы таким образом, что они могли контролировать мощность для получения постоянной температуры и давления для идеальных условий эксплуатации. Эта конструкция идеально подходит для онлайновой ЖХ-МС с химической ионизацией и прямой десорбцией .
Третье представление
[ редактировать ]Учитывая неконтролируемую скорость потока или различный состав растворителя, было разработано другое представление, в котором другой источник нагрева и система управления допускали частичное испарение. Были объединены два разных метода нагрева, поскольку один из них обеспечивает более быстрое время отклика, а другой — более медленное. Эта комбинация позволяет третьему варианту испарителя справляться с колебаниями скорости потока, поступающего из колонки ЖХ.
Четвертое представление
[ редактировать ]Четвертая версия термораспылительного испарителя нагревает капиллярную трубку только за счет прямого постоянным/переменным током омического (Джоулевого) нагрева . Термопара, помещенная в тепловой контакт с выходом капилляра, используется для предотвращения разрушительного теплового разгона, вызванного перегревом. Согласно патенту 1988 года это изображение было признано идеальной конструкцией.
Приложения масс-спектрометрии
[ редактировать ]
В качестве метода прямого отбора проб термоспрей способен мягко ионизировать различные типы аналитов, так что в результирующем спектре видно небольшое количество фрагментов молекулярного иона и сопутствующих компонентов буферного газа. Отсутствие фрагментации обычно препятствует получению структурной информации; [10] однако термоспрей по-прежнему позволяет получать количественные результаты и ценится за диапазон жизнеспособных аналитов. [11] Когда термораспыление сочетается с высокоэффективной жидкостной хроматографией- масс-спектрометрией (TSP-HPLC-MS), в результате получается высокочувствительный метод, обеспечивающий более низкие пределы обнаружения, чем другие методы HPLC-MS. [12]
Ионизационные процессы
[ редактировать ]Ионизация термораспылением может происходить тремя возможными способами. Первый включал прямую десорбцию аналита, при которой испарение более летучего растворителя позволяет менее летучим ионам жидкой пробы перейти в газовую фазу. Второй тип ионизации представляет собой кислотно-основной перенос, при котором ионы растворителя обменивают протон с ионными компонентами буфера. Эта форма ионизации чаще всего используется с обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографией (ОФ-ВЭЖХ). Третий процесс, посредством которого может происходить ионизация, называется ионизацией плазменным распылением, при котором электронная ионизация применяется к потоку растворителя в условиях окружающей среды для создания источника плазмы. Этот источник плазмы затем химически ионизирует ионы растворителя-реагента. ( Также называется операцией накаливания .)
Жизнеспособные аналиты
[ редактировать ]различные соединения, включая пептиды , динуклеотиды , простагландины дичетвертичного аммония, пестициды, лекарства, красители и загрязнители окружающей среды. , соли С помощью термоспрея можно анализировать [10]
| Тип | Пример | Изображение |
|---|
Недавние исследования
[ редактировать ]В последнее время термоспрей стал также использоваться для производства полупроводниковых нанокристаллов. [13] анализ желчных кислот, [14] идентификация красителей, [15] и определение молекулярной массы белков по многозарядным ионам. [16]
См. также
[ редактировать ]- Химическая ионизация при атмосферном давлении
- Электроспрей
- Звуковая ионизация распылением
- Термическая ионизация
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Блейкли, ЧР; Кармоди, Джей-Джей; Вестал, ML (1980). «Жидкостный хроматограф-масс-спектрометр для анализа нелетучих проб». Аналитическая химия . 52 (11): 1636–1641. дои : 10.1021/ac50061a025 . ISSN 0003-2700 .
- ^ Арпино, Патрик (1992). «Комбинированная жидкостная хроматография-масс-спектрометрия. Часть III. Применение термоспрея». Обзоры масс-спектрометрии . 11 (1): 3–40. дои : 10.1002/mas.1280110103 . ISSN 0277-7037 .
- ^ Гелпи Э (1995). «Биомедицинские и биохимические применения жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии». Журнал хроматографии А. 703 (1–2): 59–80. дои : 10.1016/0021-9673(94)01287-О . ПМИД 7599744 .
- ^ Jump up to: а б Вестал, Марвин Л. (1990). «[5] Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия». Масс-спектрометрия . Методы энзимологии. Том. 193. стр. 107–130. дои : 10.1016/0076-6879(90)93413-F . ISBN 9780121820947 . ISSN 0076-6879 .
- ^ Блейкли, ЧР; Вестал, МЛ (1983). «Интерфейс Thermospray для жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 55 (4): 750–754. дои : 10.1021/ac00255a036 . ISSN 0003-2700 .
- ^ Коропчак, Джон А.; Вебер, Марьян; Браунер, Ричард Ф. (1992). «Образец термоспрея. Введение в атомную спектрометрию». Критические обзоры по аналитической химии . 23 (3): 113–141. дои : 10.1080/10408349208050851 . ISSN 1040-8347 .
- ^ Бауманс, PWJM; Барнетт, Нил В. «Эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой, часть 1: методология, приборы и характеристики». Аналитика Химика .
- ^ Источник ионного пара для масс-спектрометрии жидкостей , 24 февраля 1986 г. , получено 5 апреля 2018 г.
- ^ Агентство по охране окружающей среды, ORD, США. «Метод EPA 8321B (SW-846): нелетучие соединения, экстрагируемые растворителем, с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии, термораспыления и масс-спектрометрии (ВЭЖХ-ТС-МС) или ультрафиолетового (УФ) обнаружения | Агентство по охране окружающей среды США» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 5 апреля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Дасс, Чхабил (2007). Основы современной масс-спектрометрии . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. ISBN 978-0471682295 . OCLC 71189726 .
- ^ Арпино, Патрик (1 ноября 1990 г.). «Комбинированная жидкостная хроматография-масс-спектрометрия. Часть II. Техника и механизмы термораспыления». Обзоры масс-спектрометрии . 9 (6): 631–669. дои : 10.1002/mas.1280090603 . ISSN 1098-2787 .
- ^ Войкснер, Роберт Д.; Хейни, Кэрол А. (2002). «Оптимизация и применение термораспылительной высокоэффективной жидкостной хроматографии/масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 57 (6): 991–996. дои : 10.1021/ac00283a007 .
- ^ Амирав, Сирень; Лифшиц, Эфрат (2008). «Термоспрей: метод получения высококачественных полупроводниковых нанокристаллов». Журнал физической химии C. 112 (34): 13105–13113. дои : 10.1021/jp801651g . ISSN 1932-7447 .
- ^ Сетчелл, К.Д.; Вестал, Швейцария (1 сентября 1989 г.). «Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия с ионизацией термораспылением: новый и высокоспецифичный метод анализа желчных кислот» . Журнал исследований липидов . 30 (9): 1459–1469. ISSN 0022-2275 . ПМИД 2600546 .
- ^ Бетовски, Леон Д.; Баллард, Джон М. (2002). «Идентификация красителей методом ионизации термораспылением и масс-спектрометрии/масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 56 (13): 2604–2607. дои : 10.1021/ac00277a078 .
- ^ Штрауб, Кеннет; Чан, Кельвин (1 июля 1990 г.). «Определение молекулярной массы белков по многозарядным ионам с использованием масс-спектрометрии с ионизацией термораспылением». Быстрая связь в масс-спектрометрии . 4 (7): 267–271. дои : 10.1002/rcm.1290040710 . ISSN 1097-0231 .
