大气压离子源性能增强方法

专利名称：大气压离子源性能增强方法
技术领域：
本发明涉及与质谱仪接合的大气压离子(API)源领域。这种API源包括但不限于 电喷雾、大气压化学离子化(APCI)、组合离子源、大气压电荷注入基体辅助激光解吸、DART 和DESI。本发明包括使用新的电解质以增强与质谱仪接合的API源产生的分析离子信号。
背景技术：
带电液滴生成无辅助或气动雾化辅助电喷雾(ES)要求在样品溶液流动路径中在 导电表面处将物质氧化(正离子极性ES)或将物质还原(负离子极性)。当使用与电压或 接地电势电连接的金属电喷雾针尖时，在电喷雾离子化过程中在金属电喷雾针的内表面上 发生这种氧化或还原(氧化还原)反应。如果在电喷雾离子化中使用介电电喷雾尖端，则在 沿样品溶液流动路径接触样品溶液的导电金属表面上发生氧化还原反应。这种导电表面通 常可通过不锈钢连接件与熔融二氧化硅电喷雾尖端连接。电喷雾样品溶液流动路径形成电 化学单元或伏打单元(voltaic cell)的一半。电喷雾中形成的电化学单元的另一半以气 相形式操作。因此，可用于解释或预测液体-液体电化学单元的行为的操作规则可用于解 释电喷雾离子化中发生的一部分过程。电解质有助于促进电极表面发生的氧化还原反应， 所述电极表面浸在电化学单元中的液体之中。电解质不仅在形成单极性带电液滴所需的初 始氧化还原反应中发挥作用，还在根本上影响样品相关离子自快速蒸发液滴的产生和所述 离子随后经过气相进入真空的输运。气相样品物质可发生额外的电荷交换反应。电解质影 响分析物质的液相和气相离子化的机理不明。电解质的类型和浓度影响ES离子化效率。电解质的类型和浓度以及样品溶液的 组成影响样品溶液的介电常数、电导率和PH。电喷雾尖端和对电极之间施加的相对电压、电 喷雾尖端的有效曲率半径和出射流体面(emerging fluid surface)的形状决定电喷雾针 尖处的有效电场强度。在电喷雾离子化中，通常将外加电场的强度设定为低于气相分解或 电晕放电的阈值。在电喷雾操作过程中施加于电喷雾尖端的电场达到有效上限的情况下， 电喷雾总离子流取决于溶液性质以及导电表面沿样品溶液流动路径的布置。与样品溶液接 触的最近导电表面和电喷雾尖端之间的样品溶液的有效电导率在确定电喷雾总离子流中 发挥重要作用。采用电喷雾膜探针(ElectrosprayMembrane probe)进行研究发现，ESMS分 析信号可随电喷雾总离子流明显变化。美国专利申请11/132，953和60/840/095对电喷雾 膜探针进行了描述，在此引入作为参考。当特定的有机酸例如乙酸和甲酸添加到有机含水溶剂中时，ES信号增强。相反，当 无机酸例如氢氯酸或三氟乙酸添加到电喷雾样品溶液中时，ES信号减弱。尽管提出了电喷 雾离子化效率由于电解质平衡离子不同而改变的潜在机理，但电喷雾离子化过程潜在的根 本调节因素的解释仍不确定。通常对电喷雾离子化时添加到样品溶液中的常规电解质进行选择，以使电喷雾MS分析离子信号最大化。作为选择，对电解质的类型和浓度进行选择以 起到合理折衷的作用，从而优化上游样品制备或分离系统的性能和下游电喷雾的性能。可 将三氟乙酸添加到样品溶液中以改善反相梯度液相色谱样品分离，但与样品溶液中添加有 机电解质例如甲酸或乙酸进行的电喷雾相比，三氟乙酸的存在明显减弱电喷雾MS信号。通 常，对于极性分析物，使用极性有机溶剂例如含水甲醇并添加乙酸或甲酸作为电解质，将获 得最强的电喷雾MS信号。通常，甲醇与水的比例为30 70至50 50，并且乙酸或甲酸的 浓度为0. 1至以上。与使用含水极性有机溶剂和乙酸或甲酸时获得的信号相比，使用含 水非极性溶剂例如乙腈将减弱极性化合物的ESMS信号并且添加无机酸将减弱ESMS信号。 在电喷雾离子化中以不同的浓度并在不同的溶剂组合物中使用了数种酸、碱和盐作为电解 质，以使ESMS分析物最大化。对于一些极性较小不溶于水溶液的分析样品，在含有电解质 的纯乙腈中处理样品，获得了较强的ESMS信号。对于质子亲合力低或不具有质子亲合力的 化合物例如碳水化合物，添加盐类电解质可产生较高的ESMS信号。本发明包括在电喷雾离子化中使用一组新的电解质，从而与使用据记载用于电喷雾离子化的常规电解质获得的ES离子化效率相比改善了分析物的电喷雾离子化效率。与 使用乙酸或甲酸获得的最强ESMS信号相比，使用新的电解质进行电喷雾使ESMS分析信号 幅值增大2至10倍。无论新的电解质是直接添加到样品溶液中还是添加到电喷雾膜探针 的第二溶液中，均实现了 ESMS信号的增强。当添加到样品溶液中的常规酸或盐电解质以正 极性模式电喷射时，这些电解质的阴离子不易出现在正离子谱中。可预料到，这些电解质的 阴离子出现在负离子极性ESMS谱中。本发明的新电解质的一个区别特性在于所述电解质 的特征质子化或去质子化母离子出现在采用电喷雾离子化获取的正极性谱和负极性谱两 者之中。出现在正极性电喷雾质谱中的正极性电解质离子为(M+H)+，出现在负极性电喷雾 质谱中的是(Μ-ΗΓ。

发明内容
本发明的一种实施方案包括在MS分析中进行分析物的电喷雾离子化，其中将包 括但不限于苯甲酸、环己羧酸或三甲基乙酸的一组新电解质中的至少一种直接添加到样品 溶液中。电解质可包含在来自流体输送系统的样品溶液中或经由T形流体流动连接件邻近 电喷雾尖端添加到样品溶液中。本发明的另一实施方案是在样品溶液的电喷雾过程中在电喷雾膜探针的第二溶 液流中使用包括但不限于苯甲酸、环己羧酸或三甲基乙酸的一组新电解质中的至少一种。 可通过在第二溶液流动路径中建立阶梯函数或梯度，改变或扫描所述新电解质的浓度。第 二溶液流通过半透膜与样品溶液分隔，在MS分析时进行电喷雾离子化的过程中所述半透 膜允许浓度减小的新电解质迁移到样品溶液流中。本发明的另一实施方案是在包含第二电解质的样品溶液的电喷雾过程中在电喷 雾膜探针的第二溶液中使用包括但不限于苯甲酸、环己羧酸或三甲基乙酸的一组新电解质 中的至少一种。即使第二电解质单独使用时减弱ESMS分析信号，将新电解质添加到第二 溶液流中仍会增强电喷雾MS信号。第二溶液流中新电解质的浓度可阶跃变化或直线变化 (step or ramped)，以使分析ESMS信号最大化。本发明的另一实施方案包括在MS分析时进行电喷雾离子化的过程中在多膜区电喷雾膜探针的下游膜区第二溶液流中使用包括但不限于苯甲酸、环己羧酸或三甲基乙酸的 一组新电解质中的至少一种。一个或多个膜区在样品溶液流动路径中可配置在下游电喷雾 膜探针的上游。利用上游膜区电俘获和释放样品可使用电解质进行，所述电解质单独优化 电俘获过程，而新电解质迁移通过下游膜区第二溶液流，从而优化分析物的电喷雾离子化 效率。在本发明的又一实施方案中，将包括但不限于苯甲酸、环己羧酸或三甲基乙酸的新电解质中的至少一种添加到单APCI入口探针中的样品溶液中或从双APCI入口探针中的 第二溶液喷出，以增强大气压电晕放电离子化中产生的离子信号。在本发明的另一实施方案中，将包括但不限于苯甲酸、环己羧酸或三甲基乙酸的新电解质中的至少一种添加到从试剂离子源(reagent ion source)电喷射的溶液中，所述 试剂离子源包括配置在包括电喷雾离子化和/或大气压化学离子化的组合离子源中的电 喷雾离子生成源。在本发明的又一实施方案中，将包括但不限于苯甲酸、环己羧酸或三甲基乙酸的 新电解质中的至少一种添加到溶液中，该溶液在雾化之后进行电晕放电离子化，进而形成 配置在包括电喷雾离子化和/或大气压化学离子化的组合离子源中的试剂离子源。


图1是与质谱接合的电喷雾离子源的示意图。图2是电喷雾膜探针的截面图。图3是电喷雾膜探针中的样品溶液流动通道、第二溶液流动通道和半透膜的放大 图。图4示出与安装在电喷雾离子源探针安装板上的气动雾化喷射器为一体的单区 电喷雾膜探针。图5是三区电喷雾膜探针的示意图。图6是包括样品溶液电喷雾入口探针和电喷雾试剂离子源的组合大气压离子源 的示意图。图7示出使用常规电解质和新电解质在电喷雾膜探针第二溶液流中建立电解质 浓度梯度的同时以10μ Ι/min的流速电喷雾的1 μ M六酪氨酸(Hexatyrosine)的1 1甲 醇水溶液的ESMS离子信号曲线。图8示出在电喷雾膜探针第二溶液流中建立常规电解质和新电解质浓度梯度并 且不同浓度的苯甲酸直接添加到样品溶液中的同时以ΙΟμΙ/min的流速电喷雾的ΙμΜ六 酪氨酸的1 1甲醇水溶液的ESMS信号曲线。图9示出一组ESMS信号曲线，针对直接添加到样品溶液中的不同浓度的乙酸和环 己羧酸，比较以10μ Ι/min的流速电喷雾的ΙμΜ六酪氨酸的1 1甲醇水溶液的ESMS 离子信号。图10示出一组ESMS信号曲线，比较在电喷雾膜探针第二溶液流中建立乙酸和苯 甲酸电解质浓度梯度并且使用纯溶剂样品溶液以及0.001%的三氟乙酸添加到样品溶液中 的同时以10 μ 1/min的流速电喷雾的1 μ M六酪氨酸的1 1甲醇水溶液的正极性ESMS 离子信号。
图11示出一组ESMS信号曲线，比较在电喷雾膜探针第二溶液流中建立乙酸和苯 甲酸电解质浓度梯度并且使用纯溶剂样品溶液的同时以ΙΟμΙ/min的流速电喷雾的ΙμΜ 六酪氨酸的1 1甲醇水溶液的负极性ESMS离子信号。图12示出一组ESMS信号曲线，针对以不同的浓度独立添加到样品溶液中的乙酸、 苯甲酸和三甲基乙酸，比较以10μ Ι/min的流速行进的ΙμΜ利血平的1 1甲醇水溶液 的正极性ESMS离子信号。
图13示出一组ESMS信号曲线，针对以不同的浓度独立添加到样品溶液中的乙酸、 苯甲酸、环己羧酸和三甲基乙酸，比较以10μ Ι/min的流速行进的IyM亮氨酸脑啡肽的 1 1甲醇水溶液的正极性ESMS离子信号。图14Α是苯甲酸的正极性电喷雾质谱，图14Β是苯甲酸的负极性质谱。图15Α是三甲基乙酸的正极性电喷雾质谱，图15Β是三甲基乙酸的负极性质谱。图16Α是环己羧酸的正极性电喷雾质谱，图16Β是环己羧酸的负极性质谱。
具体实施例方式对于给定的外加电场，电喷雾总离子流是样品溶液流动路径中电喷雾尖端和第一 导电表面之间的样品溶液电导率的函数。正离子电喷雾中的主载流子通常是在常规电喷雾 中接触样品溶液或者在电喷雾膜探针中接触第二溶液的电极表面处发生的氧化还原反应 产生的H+离子。添加到样品或第二溶液中的电解质在电喷雾离子化的过程中直接或间接 起到增加或除去溶液中H+离子的作用。产生H+离子的间接作用是电解质辅助水在电极表 面电解产生H+离子的情况。电解质可起到的直接作用是直接通过电极表面处酸分离并失 电子提供H+离子。正离子极性以及甚至负离子极性的电解质阴离子或中性分子的类型和 浓度明显影响大多数分析物的电喷雾离子化效率。在电喷雾离子化中电解质发挥作用影响 离子产生的一种或多种机理未得到很好地理解。甚至在电喷雾带电液滴形成过程中发生的 氧化还原反应中电解质发挥的作用也未得到很好地表征。因此，对于给定的电喷雾MS分析 应用，用于电喷雾离子化的电解质的类型和浓度主要通过试验和基于经验证据的结果的误 差确定。为此，使用电喷雾膜探针筛选大量电解质，以确定与常规或过去使用的电解质不同 的电解质是否提供改善的电喷雾性能。发现了一组新的电解质，在正模式和负模式均显现 出改善的分析ESMS信号。所述一组新的电解质包括但不限于苯甲酸、三甲基乙酸和环己羧 酸。如上所述，与常规或过去用于电喷雾离子化的电解质不同，当使用新电解质进行 电喷雾时，在正离子极性模式和负离子极性模式下均产生特征电解质离子峰。在正极性电 喷雾离子化中，对于苯甲酸、三甲基乙酸和环己羧酸，产生(Μ+Η)+离子。相反，可预料到，当 如图14、15和16所示电喷雾负极性的苯甲酸、三甲基乙酸和环己羧酸时，产生(Μ-ΗΓ离子。 新电解质增强电喷雾信号所依据的一种或多种机理可在液相形式、气相形式或所述两种形 式中发挥作用。苯甲酸具有低的气相质子亲合力，因而质子化苯甲酸离子能够容易地向气 相中性分析物提供Η+，或者通过向气相形式的质子亲合力较强的竞争杂质传递质子降低电 喷雾产生的分析离子的中性。图1示出了电喷雾离子源1的截面图。电喷雾样品溶液入口探针2包括样品溶 液流动通道或管3、电喷雾尖端4和围绕电喷雾尖端4同心6存在的气动雾化气体7流动通过的环状空间5。将不同的电压施加在终板和喷嘴电极(nos印iece electrode) IU毛细管入口电极(capillary entrance electrode) 12和圆柱透镜13，以在电喷雾股流 (Electrospray plume) 10中产生单极性带电液滴。通常，在正极性电喷雾离子化中，电 喷雾尖端4以接地电位操作，并且圆柱透镜13、端电极和终板电极11以及毛细管入口电 极12分别施加有-3KV、-5KV和-6KV。气体加热器15加热逆流干燥气流17。通过无辅 助电喷雾或气动雾化辅助电喷雾产生的包括带电液滴股流10的带电液滴在它们通过电 喷雾源室18时蒸发。经由端电极11中的孔离开的热逆流干燥气14辅助干燥包括电喷 雾股流10的带电液滴。电场使快速蒸发带电液滴产生的一部分离子定向，从而进入并穿 过介电毛细管21的孔20进入真空。膨胀中性气流以及施加在毛细管出口透镜23和分 流器电极(skimmerelectrode)24上的相对电压使离开毛细管孔20的离子穿过分流器孔 (Skimmer0rifice)27。离开分流器孔27的离子经过离子导向装置25进入质荷比分析器 28，如本领域所知在质荷比分析器28中对所述离子进行质荷比分析和检测。质谱仪中测到的分析离子信号大部分取决于给定分析物的电喷雾离子化效率。电 喷雾离子化效率包括在大气压离子源中将中性分子转化为离子的过程和大气压下产生的 离子转移到真空中的效率。新电解质可在影响电喷雾离子化效率的两种机制中发挥作用。 在本发明的一种实施方案中，将包括苯甲酸、三甲基乙酸和环己羧酸的新电解质中的至少 一种添加到通过样品溶液流动通道3输送至电喷雾尖端4的样品溶液8中，其中在所述电 喷雾尖端4处将所述样品溶液电喷射到电喷雾离子源室18中。图2示出了用于本发明替换性实施方案的电喷雾膜探针30的截面图。在美国专 利申请11/132953(在此引入作为参考)中较充分描述的电喷雾膜探针30包括样品溶液流 动通道31A，样品溶液流31通过该通道31A流动离开电喷雾尖端4。与图1相同的元件保 留相同的元件标记。与电极33接触的第二溶液32经过第二溶液流动路径32A。电源35将 电压施加在电极33上。样品溶液31和第二溶液32通过半透膜34分隔。半透膜34可包 括阳离子或阴离子交换膜。典型的阳离子交换膜是Nafion ，其可以不同的厚度和/或电 导率特性配置在电喷雾膜探针组件30中。将第二溶液32流从等值(isocratic)或梯度流 体输送系统37通过流动通道36输送到第二溶液流动通道32A中并通过通道38离开。将 样品溶液31流从等值或梯度流体输送系统40通过流动通道41输送到样品溶液流动通道 31A中。介电探针主体区42和43包括不与样品溶液31和第二溶液32发生化学反应的化 学惰性材料。从具有或没有气动雾化辅助的电喷雾尖端4电喷射经过流体通道31A的样品 溶液31，进而形成电喷雾股流10。通过使雾化气体7流动通过围绕电喷雾尖端4同心存在 6的环状空间5实现气动雾化辅助电喷雾。为了实现电喷射产生单极性带电液滴，分别使用 电源35、49和50将相对电压施加在第二溶液电极33、端电极和终板电极11、毛细管入口电 极12上。在喷射股流10中的带电液滴在外加电场的驱动下朝向毛细管孔20移动时，热逆 流干燥气14辅助干燥所述带电液滴。快速蒸发电喷雾股流10中的液滴产生的一部分离子 穿过毛细管孔20进入质荷比分析器28，在所述质荷比分析器28中对所述离子进行质荷比 分析和检测。图3是采用本发明替换性实施方案的正极性电喷雾离子化的电喷雾膜探针30操 作模式图。将包括苯甲酸、三甲基乙酸和环己羧酸的至少一种新电解质以较高的浓度添加 到溶液中，所述溶液容纳在流体输送系统37的注射器54中。注射器55填充有与注射器54相同的溶剂组合物，但没有添加新电解质。通过为流体输送系统37中的注射器54和55设定适当的泵送速度比，可将具有特定等值新电解质浓度或新电解质浓度梯度的第二溶液32 输送至第二溶液流动通道32A。在正离子极性电喷雾离子化的过程中，在第二溶液电极33 的表面产生H+，在电场的驱动下H+很可能以H3O+的形式穿过半透膜34进入样品溶液31。 流动通过第二溶液流动通道32A的一部分新电解质也穿过半透膜34，进入样品溶液31并在 样品溶液31中建立新电解质的净浓度。在电喷雾操作过程中溶液31中的新电解质浓度低于第二溶液32中的新电解质浓 度。可通过调节流动通过第二溶液流动通道32A的第二溶液32中的新电解质浓度，控制电 喷雾总离子流和所造成的电喷雾尖端4处的局部样品溶液pH、样品溶液31中的新电解质浓 度和样品离子电喷雾MS信号响应。第二溶液32的溶剂组合物可设置为与样品溶液的溶剂 组合物不同，以优化新电解质的溶解度和性能。图4示出了包括单膜区组件58的电喷雾膜探针57的一种实施方案，所述单膜区 组件58与安装在电喷雾离子源探针板61上的气动雾化电喷雾入口探针组件59连接。与 图1、图2和图3相同的元件保留相同的元件标记。图5是包括电俘获双膜区67和单电喷雾膜区68的三膜区电喷雾膜探针组件64 的示意图。各膜区以与图2和图3所示的单区电喷雾膜探针相同的方式操作。电俘获双膜 区67包括具有电极71和半透膜区76的第二溶液流动通道70以及具有电极73和半透膜 区77的第二溶液流动通道72。单膜区68包括具有半透膜78的第二溶液流动通道74和电 极75。如上所述在第二溶液80、81和82中电解质的类型和浓度以及溶液组成可控。如 图1至图4所示的相同元件在图5中保留相同的元件标记。电势曲线84是针对正极性电 喷雾离子化和正离子电俘获沿样品溶液流动路径设定的相对电势的一种实例的示意图。如 未决PCT专利申请PCT/SE2005/001844 (在此引入作为参考)所述，可操控双膜电俘获区67 俘获和释放样品溶液中的正极性样品离子或负极性样品离子。在本发明的替换性实施方案 中，如上所述，将包括苯甲酸、三甲基乙酸或环己羧酸的至少一种新电解质以可控的浓度添 加到第二溶液82中，以使电喷雾样品离子信号最大化。可独立于第二溶液80、81的组成和 流速，改变和控制第二溶液82的组成和流速，以独立优化电俘获和在线电喷雾性能。图6是包括电喷雾入口探针组件90、91并具有气动雾化辅助的大气压组合离子源 88的示意图。电喷雾入口探针90包括电喷雾尖端4和辅助气体加热器92，该辅助气体加 热器92加热气流93以辅助干燥包括电喷雾股流10的带电液滴。施加在环电极94、95上 的电压允许控制分别来自电喷雾入口探针90、91的净中性或单极性带电液滴的产生，同时 使喷射混合区96中不期望的电场最小化。电喷雾入口探针91提供试剂离子源，当电场97 将所述试剂离子吸入喷射股流10时实现蒸发喷射股流10中带电液滴产生的一部分蒸发中 性样品分子的大气化学离子化。如未决美国专利申请11/396968(在此引入作为参考)所 述，组合离子源88可仅以电喷雾模式操作、仅以APCI模式操作或以电喷雾和APCI模式的 组合操作。在本发明的替换性实施方案中，可将包括苯甲酸、三甲基乙酸或环己羧酸的至少 一种新电解质添加到电喷雾入口探针90的样品流溶液中和/或电喷雾入口探针91的试剂 溶液中，所述电喷雾入口探针91的试剂溶液产生试剂离子以促进混合区96中的气相大气 压化学离子化。如上所述，样品溶液中的新电解质可增加样品ESMS离子。另外，从电喷雾探针91电喷雾的试剂溶液中的新电解质在正离子极性电喷雾中形成低质子亲合力质子化 离子，所述低质子亲合力质子化离子作为大气压化学离子化或组合ES和APCI操作中用于 电荷交换的试剂离子。还可将新电解质添加到电晕放电试剂离子源或APCI源的样品溶液 中，以改善APCI源的性能。图7示出了使用如图1、图2和图3所示的电喷雾膜探针构造30电喷雾的IyM 六酪氨酸的1 1甲醇水样品溶液的一组ESMS离子信号曲线。所有样品溶液的流速均 为10μ Ι/min。在第二溶液流动通道中建立不同电解质的浓度梯度，同时获取电喷雾质谱。 除了萘氧基乙酸在甲醇第二溶液中使用以外，对于所有电解质，第二溶液的溶剂组成均为 甲醇水。随着第二溶液流中所添加的电解质的浓度增大，电喷雾总离子流增大。图7所 示的各曲线是有效的基始离子色谱(base ion chromatogram)，在电喷雾总离子流的范围 内绘出六酪氨酸峰的幅值。当分别建立乙酸(最多10% )、2_萘氧基乙酸(最多0. 37M)、 三苯六羧酸(最多0.24411)、1，2，4，5-苯羧酸(最多0. 233M)和对苯二甲酸(饱和)的第 二溶液浓度梯度时，获得六酪氨酸的信号响应与电喷雾总离子流的关系曲线100、101、102、 103和104。对于如图6所示的这组电解质，常规电解质乙酸提供最大的六酪氨酸ESMS信 号幅值。在新电解质环己羧酸(最多0. 195M)的第二溶液中建立浓度梯度的同时，获得六 酪氨酸信号响应曲线108。在电喷雾膜探针30的第二溶液中使用新电解质获得的最大六酪 氨酸信号是使用乙酸作为电解质获得的最大幅值的两倍。与样品溶液接触的半透膜的有限 截面积限制了在第二溶液中使用新电解质环己羧酸时的电喷雾总离子流范围。如下述附图 所示，可通过将新电解质直接添加到样品溶液中，获得较高的分析信号。曲线108的形状和 幅值的差异表明使用新电解质环己羧酸时电喷雾离子化过程的性能明显不同。图8示出了使用如图1、图2和图3所示的电喷雾膜探针构造30电喷雾的IyM 六酪氨酸的1 1甲醇水样品溶液的另一组ESMS离子信号曲线。在电喷雾膜探针30的 第二溶液流中建立电解质浓度梯度时，获得六酪氨酸电喷雾MS信号响应曲线110至112和 115。通过电喷雾不同的样品溶液，获得六酪氨酸电喷雾MS信号响应曲线118，直接添加到 所述样品溶液中的新电解质苯甲酸的浓度不同。通过电喷雾不同的样品溶液，获得六酪氨 酸的ESMS信号响应曲线114(包括端值数据点113)，直接添加到所述样品溶液中的柠檬酸 具有不同的浓度。没有使用电喷雾膜探针生成曲线114或118。在分别建立常规电解质乙 酸(在第二溶液中最多10% )、甲酸(最多5% )和硝酸(最多)以及新电解质苯甲酸 (在第二溶液中最多0.41M)的第二溶液浓度梯度时，获得六酪氨酸的信号响应与电喷雾总 离子流的关系曲线110、111、112和115。在电喷雾离子化过程中新电解质苯甲酸添加到膜 探针30的第二溶液中或直接添加到样品溶液中的情况下，比较六酪氨酸ESMS信号响应，对 于所产生的相同电喷雾离子流获得了相同的离子信号。对于相同的电喷雾总离子流，在电 喷雾离子化过程中，电解质添加到电喷雾膜探针第二溶液中时的电喷雾性能通常与相同的 电解质直接添加到样品溶液中时的电喷雾性能具有良好的相关性。如曲线115和118所示， 当电喷雾离子化过程中新电解质苯甲酸添加到电喷雾膜探针30的第二溶液中或直接添加 到样品溶液中时，获得增强的六酪氨酸ESMS信号。信号响应曲线118所示的最大六酪氨酸 ESMS信号是使用任意常规电解质乙酸、甲酸或硝酸或者非常规电解质柠檬酸时获得的信号 的5倍以上。图9示出了 1 μ M六酪氨酸的1 1甲醇水溶液的电喷雾MS信号响应曲线120和121。通过电喷雾包含不同浓度的常规电解质乙酸的不同样品溶液，生成曲线121。通过 电喷雾包含不同浓度的新电解质环己羧酸的不同样品溶液，生成曲线120。使用新电解质环 己羧酸获得的最大六酪氨酸ESMS信号是使用常规电解质乙酸获得的最大六酪氨酸信号的 2倍以上。图10示出了使用电喷雾膜探针30获得的lyM六酪氨酸样品的1 1甲醇水 溶液的三条ESMS信号响应曲线。通过在电喷雾膜探针第二溶液流中建立乙酸浓度梯度，生 成曲线122。如信号响应曲线123所示，通过在电喷雾膜探针的第二溶液中建立苯甲酸浓度 梯度，实现了六酪氨酸信号2倍以上的增强。无机电解质添加到样品溶液中通常减弱给定 电喷雾总离子流的分析信号响应。在电喷雾膜探针第二溶液中建立苯甲酸浓度梯度时，在 0.001%三氟乙酸(TFA)添加到样品溶液中的情况下，获得六酪氨酸信号响应曲线124。在 曲线124上的数据点125处测得将近lOOnA的电喷雾总离子流。与乙酸添加到ES膜探针 第二溶液中时的ESMS信号响应相比，0. 001% TFA添加到样品溶液中时数据点125即六酪 氨酸的电喷雾信号较低。当获取数据点125时将浓度非常低的苯甲酸添加到第二溶液中。 增大第二溶液中苯甲酸的浓度增强了六酪氨酸信号，进而克服了样品溶液中TFA的ESMS信 号减弱作用。即使在0. 001%的TFA添加到样品溶液中的情况下，新电解质苯甲酸添加到 ES膜探针的第二溶液中仍使六酪氨酸ESMS信号增至最大值，该最大值是乙酸添加到第二 溶液时获得的最大六酪氨酸ESMS信号的2倍以上。图11示出了使用电喷雾膜探针获得的lyM六酪氨酸样品的1 1甲醇水溶液 的负离子极性ESMS信号响应曲线。在第二溶液中建立乙酸浓度梯度时，获得曲线127。在 电喷雾膜探针30的第二溶液中建立苯甲酸浓度梯度时，获得信号响应曲线128。使用新电 解质苯甲酸时获得的最大负离子极性六酪氨酸ESMS信号是使用常规电解质乙酸时获得的 最大ESMS信号的2倍以上。电喷雾1 y M利血平样品的1 1甲醇水溶液，从而生成图12所示的ESMS信号 响应曲线。将新电解质苯甲酸和三甲基乙酸以及常规电解质乙酸以不同的浓度添加到不同 的样品溶液中以比较ESMS信号响应。如利血平ESMS信号响应曲线127、128和129所示， 与使用常规电解质乙酸添加到样品溶液中时通过电喷雾获得的ESMS信号相比，当新电解 质苯甲酸和三甲基乙酸添加到样品溶液中时信号可获得2倍的信号增强。图13示出了使用四种电解质添加到样品溶液中时获得的lyM亮氨酸脑啡肽样品 的1 1甲醇水溶液的ESMS信号响应的比较。将新电解质苯甲酸、三甲基乙酸和环己羧 酸以及常规电解质乙酸以不同的浓度添加到不同的亮氨酸脑啡肽样品溶液中，从而分别生 成ESMS信号响应曲线130、131、132和133。与使用电解质乙酸时获得的最大信号响应相 比，使用新电解质时最大亮氨酸脑啡肽信号响应获得2倍的增强。独立地，通过将苯甲酸添 加到样品溶液中，亮氨酸脑啡肽ESMS最大信号响应获得3倍的增强。对于苯甲酸、三甲基乙酸和环己羧酸分别如图14A、15A和16A所示，新电解质的特 性是在正离子极性电喷雾时获得的ESMS谱之中存在(M+H)+电解质母离子峰。在电喷雾离 子化时使用常规电解质时，通常观察不到这种正母离子。可预料到，如图14B、15B和16B所 示在负离子极性模式下获得的ESMS谱中观察到存在(M-H)_电解质峰。正离子极性电喷雾 中存在的气相电解质母离子可起到增强ESMS分析信号的作用。使用新电解质苯甲酸、三甲基乙酸和环己羧酸提高了正离子或负离子极性电喷雾
10离子化中样品的ESMS信号幅值。在电喷雾离子化过程中可通过将新电解质直接添加到样 品溶液中或通过在电喷雾膜探针的第二溶液中使用新电解质，实现电喷雾MS分析信号的 增强。针对具体实施方式
对本发明进行了说明，应当理解的是，由于进一步的改进和变化可 能是明显的或暗含的，因而所述说明不应解释为限制。本发明意图覆盖所有改进和变化。
权利要求
一种增大电喷雾MS分析离子信号幅值的方法，该方法包括在电喷雾离子化过程中在样品溶液中包含电解质苯甲酸、三甲基乙酸或环己羧酸之一的步骤。
2.一种增大电喷雾MS分析离子信号幅值的方法，该方法包括在电喷雾离子化过程中 在电喷雾膜探针的第二溶液中包含电解质苯甲酸、三甲基乙酸或环己羧酸之一的步骤。
3.一种增强组合电喷雾和APCI源生成的MS分析离子信号的方法，该方法包括在试剂 离子源溶液中包含电解质苯甲酸、三甲基乙酸或环己羧酸中至少一种的步骤。
4.一种增强APCI源生成的MS分析离子信号的方法，该方法包括在样品溶液中包含电 解质苯甲酸、三甲基乙酸或环己羧酸中至少一种的步骤。
全文摘要
与质谱接合的电喷雾离子源是分析应用中广泛使用的工具。电喷雾(ES)离子化中发生的过程通常包括增加或除去带电物质例如H+或其它阳离子以实现样品的离子化。发现了一组新的电解质，与使用较常规电解质获得的分析ESMS信号相比，所述新的电解质增强了ESMS分析中测量的正极性和负极性分析离子信号。在电喷雾膜探针中，当直接添加到样品溶液中时或者当添加到第二溶液流中时，新电解质增强ESMS信号。还可将新电解质添加到配置在组合大气压离子源中的试剂离子源中，以改善离子化效率。
文档编号H01J49/00GK101809706SQ200880100260
公开日2010年8月18日 申请日期2008年6月2日 优先权日2007年6月1日
发明者克雷格·M·怀特豪斯, 托马斯·P·怀特 申请人:珀金埃尔默健康科学股份有限公司