Электростатическая ионизация распылением
Электростатическая ионизация распылением ( ESTASI ) — это метод ионизации окружающей среды для масс-спектрометрического (МС) анализа образцов, расположенных на плоской или пористой поверхности или внутри микроканала. Он был разработан в 2011 году группой профессора Юбера Х. Жиро в Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL) в Швейцарии. [ 1 ] В типичном процессе ESTASI капля протонного растворителя, содержащего аналиты, наносится на интересующую область образца, которая сама закрепляется на изолирующей подложке. Под этой подложкой и прямо под каплей помещается электрод, к которому подается импульсное высокое напряжение (ВН) для электростатического заряда капли во время пульсации. Когда электростатическое давление превышает поверхностное натяжение, капли и ионы распыляются. ESTASI — это бесконтактный процесс, основанный на емкостной связи. Одним из преимуществ ESTASI является то, что электрод и капля образца действуют бесконтактно, что позволяет избежать любого окисления или восстановления соединений образца на поверхности электрода, что часто происходит во время стандартной ионизации электрораспылением (ESI). [ 2 ] ESTASI — это новый мощный метод ионизации окружающей среды, который уже нашел множество применений для обнаружения различных аналитов, таких как органические молекулы, пептиды и белки с молекулярной массой до 70 кДа. [ 1 ] Кроме того, его использовали для сочетания МС с различными методами разделения, включая капиллярный электрофорез и изоэлектрическое фокусирование в геле. [ 1 ] [ 3 ] и его успешно применяли при атмосферном давлении для прямого анализа проб с несколькими этапами подготовки. [ 4 ]
Принцип работы
[ редактировать ]ESTASI — это метод бесконтактной ионизации электрораспылением (ESI), аналогичный ESI с диэлектрическим барьером. [ 5 ] и индуцированное или индуктивное ESI. [ 3 ] В ESTASI электрод размещается близко к образцу, только отделенному изоляционным слоем. Образец покрыт каплей раствора (от нанолитров до микролитров); и между электродом и входным капилляром масс-спектрометра подается прямоугольная волна высокого напряжения. Происходит ионизация образца, и ионы собираются для масс-спектрометрического анализа. Прямоугольная волна HV может быть сгенерирована путем усиления прямоугольного напряжения функционального генератора. Альтернативно, его можно создать с помощью электрической цепи, содержащей один источник высокого напряжения постоянного тока и два переключателя, которые соединяют электрод либо с источником высокого напряжения, либо с землей.
Когда к электроду прикладывается положительное напряжение по отношению к масс-спектрометру, из капли, содержащей аналиты пробы, генерируется распыление катионов из-за сильного электрического поля между электродом и масс-спектрометром. Избыточные анионы остаются внутри капли на подложке и впоследствии распыляются при заземлении электрода. Таким образом, как катионы, так и анионы впоследствии измеряются масс-спектрометрией в одном эксперименте.
Приложения
[ редактировать ]Метод ESTASI можно применять к широкому спектру геометрических форм, например, к образцам в капилляре, в одноразовом наконечнике пипетки, в полимерном микроканале и в микро-, нанолитровых каплях на полимерной или пористой пластине. Благодаря последней геометрии молекулы на поверхности можно напрямую ионизировать для обнаружения методом МС, просто добавив каплю буфера, который может растворить целевую молекулу. Текущие разработанные приложения ESTASI в основном включают в себя:
Сопряженный капиллярный электрофорез (КЭ) и МС-анализ
[ редактировать ]Фракции белков или пептидов, полученные при капиллярном электрофорезе, собирали на изолирующем пластиковом предметном стекле. Пятна сухого образца образовывались путем выпаривания всех растворителей, а затем анализировались с помощью ESTASI MS, где капли кислого раствора (1% уксусной кислоты в воде) наносились на пятна сухого образца для растворения аналитов из образца. [ 1 ] Это первое применение и пример прямого анализа образцов на поверхности платформы.
Сопряженный гель-электрофорез и МС-анализ
[ редактировать ]Образцы внутри пористых матриц также можно анализировать с помощью ESTASI MS. Во время гель-электрофореза пептиды или белки могут быть фракционированы на разные полосы внутри геля. Затем гель помещают на изолирующую пластиковую пластину для анализа ESTASI MS. Экстракция белков/пептидов из геля для анализа ESTASI MS осуществляется путем нанесения капли высококислотного раствора и применения HV. Протоны мигрируют в гель, чтобы протонировать пептиды/белки внутри полосы геля, а затем катионы экстрагируются HV в кислую каплю для анализа ESTASI MS. [ 4 ]
МС с внешней ионизацией для прямого анализа проб с минимальной подготовкой
[ редактировать ]ESTASI многих типов проб можно переносить без специальной предварительной обработки проб. Одним из примеров является быстрый анализ духов, при котором духи распыляются непосредственно на пахнущую бумагу с образованием капель микро-нанолитров, из которых генерируется ESTASI. [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Цяо Л., Сартор Р., Гасилова Н., Лу Ю., Тоболкина Э., Лю Б.Х., Жиро Х.Х., Анал. хим. 2012, 84, 7422-7430.
- ^ М. Абонненк, Л. Цяо, Б. Лю и Х. Х. Жиро, Ежегодный обзор аналитической химии, 2010 г., 3, 231–254.
- ^ Jump up to: а б Хуан Г., Ли Г., Кукс, Р.Г., Ангью. хим. Межд. Эд. 2011, 50, 9907–9910.
- ^ Jump up to: а б Цяо Л., Тоболкина Э., Лю Б.Х., Жиро Х.Х., Анал. хим. 2013, 85, 4745-4752.
- ^ Старк А.К., Мейер К., Крелинг Т., Йестель Г., Маргграф У., Шиллинг М., Янасек Д., Францке Дж., Анал. Биоанал. хим. 2011, 561–569.
- ^ Э. Тоболкина, Л. Цяо, Г. Сюй и Х. Х. Жиро., Rapid Commun. Масс-спектр. 2013, 27, 23:10–23:16.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- WO 2013102670 А1 - Патент «Способ ионизации электростатическим распылением».
- Вынюхивание поддельных духов – 25 сентября 2013 г., Ник Папагеоргиу, phys.org