Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Схема источника термораспылительной ионизации

Термораспыление - это мягкий источник ионизации, с помощью которого поток растворителя жидкой пробы проходит через очень тонкий нагретый столб, превращаясь в аэрозоль из 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 репеллер направляет эти заряженные частицы через скиммер и зону ускорения, чтобы ввести аэрозольный образец в масс-спектрометр. Это особенно полезно в жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии (ЖХ-МС). [1] [2] [3] [4] [5]

С технической точки зрения, термораспыление - это контролируемое частичное испарение жидкости, когда она течет через нагретую капиллярную трубку. Распыление осуществляется путем прокачки жидкого образца при умеренно высоком давлении через капиллярную трубку с электротермическим нагревом. [6] Когда на текущий поток пробы подается достаточная мощность, образуется частично испаренная смесь, состоящая из некоторой части испаренной пробы и некоторой оставшейся жидкой пробы. На выходе из нагретого капилляра быстро расширяющийся пар образца превращает оставшийся жидкий поток в аэрозоль . Образующийся пар действует как распыляющий «газ» и способствует разделению 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 газа-распылителя. Раствор выходит из трубки в виде сверхзвуковой струи или распыления очень мелких капель в парах растворителя. Качественно аэрозоли кажутся плотными с умеренно узким гранулометрическим составом.

История [ править ]

Метод термораспылительной ионизации был впервые представлен патентом, подтвержденным еще в 1983 г., и более подробно описанным в патенте, опубликованном 8 марта 1988 г. [8] Изобретатели Марвин Л. Вестал и Кэлвин Р. Блэкли предложили источник ионного пара. для масс-спектрометрии жидкостей в рамках гранта США от Министерства здравоохранения, образования и социального обеспечения. В предлагаемом методе подробно описаны устройство связи между жидкостными хроматографическими колонками и различные методы обнаружения газовых проб; например, масс-спектрометрия, захват электронов, атомная адсорбция и т. д. В патенте 1988 г. - UA4730111A представлены четыре различных представления испарителя с термораспылением. Нелетучие, ионные и термолабильные растворенные вещества были исследованы с помощью различных систем управления испарителями для достижения частичного испарения.

Схема первого изображения испарителя с термораспылением
Схема второго изображения испарителя с термораспылением
Схема третьего изображения испарителя с термораспылением
Схема четвертого изображения испарителя с термораспылением

Первое представление [ править ]

Блок испарителя из меди нагревается электрически с помощью двух картриджных нагревателей мощностью 100 Вт, а капилляр из нержавеющей стали позволяет вводить образец и, следовательно, частично испарять его. Капилляр и блок испарителя спаяны вместе для обеспечения стабильного теплового контакта. Образовавшаяся сверхзвуковая струя затем проходит через источник ионов для введения в квадрупольный масс-спектрометр.

Второе представление [ править ]

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 как постоянной температуры, так и давления для идеальных рабочих условий. Эта конструкция идеально подходит для on-line LC-MS с химической ионизацией и прямой десорбцией.

Третье представление [ править ]

Учитывая неконтролируемый расход или изменяющийся состав растворителя, другое представление было разработано таким образом, что другой источник нагрева и система управления допускали бы частичное испарение. Были объединены два разных метода нагрева, поскольку один обеспечивает более быстрое время отклика, а другой - более медленный. Эта комбинация позволяет третьему представлению испарителя справляться с колебаниями скорости потока, поступающего из колонки LC.

Четвертое представление [ править ]

Четвертая версия испарителя с термораспылением нагревает капиллярную трубку только прямым омическим ( джоулевым ) нагревом постоянного / переменного тока . Термопара, находящаяся в тепловом контакте с выходом из капилляра, используется для предотвращения разрушительного теплового разгона, вызванного перегревом. Патент 1988 года признал это изображение идеальным.

Приложения масс-спектрометрии [ править ]

Схема термораспылительного зонда и источника ионов, используемых в методе EPA 8321B, в котором использовалась высокоэффективная жидкостная хроматография-термораспылительная-масс-спектрометрия (HPLC-TS-MS). [9]

В качестве метода прямого отбора проб термораспыление способно мягко ионизировать различные типы аналитов, так что полученный спектр показывает несколько фрагментов молекулярного иона и сопутствующих компонентов буферного газа. Отсутствие фрагментации обычно препятствует получению структурной информации [10], однако термораспыление по-прежнему позволяет получить количественные результаты и ценится за свой диапазон жизнеспособных аналитов. [11] Когда термораспыление сочетается с масс-спектрометрией с высокоэффективной жидкостной хроматографией (TSP-HPLC-MS), в результате получается высокочувствительный метод, обеспечивающий более низкие пределы обнаружения, чем другие методы HPLC-MS. [12]

Процессы ионизации [ править ]

Ионизация с термораспылением может происходить тремя способами. Первый включает прямую десорбцию аналита, когда испарение более летучего растворителя позволяет менее летучим ионам жидкой пробы попасть в газовую фазу. Второй тип ионизации - это кислотно-щелочной перенос, при котором ионы растворителя обменивают протон с ионными компонентами буфера. Эта форма ионизации чаще всего используется с высокоэффективной жидкостной хроматографией с обращенной фазой (RP-HPLC). Третий процесс, посредством которого может происходить ионизация, называется ионизацией плазменным распылением, когда электронная ионизация применяется к потоку растворителя в условиях окружающей среды для создания источника плазмы. Затем этот источник плазмы химически ионизируетионы реагента растворителя. ( Также называется операцией включения накала )

Жизнеспособные аналиты [ править ]

С помощью термораспыления можно анализировать различные соединения, включая пептиды, динуклеотиды, простагландины, соли четвертичного аммония, пестициды, лекарства, красители и загрязнители окружающей среды. [10]

ТипПримерИзображение
ПептидыБета-пептид
ДинуклеотидыНикотинамид аденин динуклеотид
ПростагландиныПростагландин
Двухкомпонентные аммониевые солиКатион четвертичного аммония
ПестицидыПестицид
НаркотикиПрепарат, средство, медикамент

Ибупрофен

КрасителиФлуоресцеин
Загрязняющие окружающую среду веществаДихлордифенилтрихлорэтан

Недавние исследования [ править ]

Недавно термораспыление было также использовано для производства полупроводниковых нанокристаллов, [13] анализа желчных кислот, [14] идентификации красителей [15] и определения молекулярной массы белков по многозарядным ионам. [16]

См. Также [ править ]

  • Электрораспыление
  • Химическая ионизация при атмосферном давлении
  • Термическая ионизация
  • Ионизация звуковым распылением

Ссылки [ править ]

  1. ^ Blakley, CR; Кармоди, JJ; Вестал, ML (1980). «Жидкостный хроматограф-масс-спектрометр для анализа нелетучих проб». Аналитическая химия . 52 (11): 1636–1641. DOI : 10.1021 / ac50061a025 . ISSN  0003-2700 .
  2. ^ Арпино, Патрик (1992). «Комбинированная жидкостная хроматография, масс-спектрометрия. Часть III. Применение термораспыления». Обзоры масс-спектрометрии . 11 (1): 3–40. DOI : 10.1002 / mas.1280110103 . ISSN 0277-7037 . 
  3. ^ Gelpi E (1995). «Биомедицинские и биохимические применения жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии». Журнал хроматографии A . 703 (1–2): 59–80. DOI : 10.1016 / 0021-9673 (94) 01287-O . PMID 7599744 . 
  4. ^ a b Вестал, Марвин Л. (1990). «[5] Жидкостная хроматография-масс-спектрометрия». Масс-спектрометрия . Методы в энзимологии. 193 . С. 107–130. DOI : 10.1016 / 0076-6879 (90) 93413-F . ISBN 9780121820947. ISSN  0076-6879 .
  5. ^ Blakley, CR; Вестал, ML (1983). «Интерфейс термораспыления для жидкостной хроматографии / масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 55 (4): 750–754. DOI : 10.1021 / ac00255a036 . ISSN 0003-2700 . 
  6. ^ Коропчак, Джон А .; Вебер, Марьян; Браунер, Ричард Ф. (1992). «Введение в атомную спектрометрию образца термораспыления». Критические обзоры в аналитической химии . 23 (3): 113–141. DOI : 10.1080 / 10408349208050851 . ISSN 1040-8347 . 
  7. ^ Боуманс, PWJM; Барнетт, Нил В. "Эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой, часть 1: методология, приборы и производительность". Analytica Chimica .
  8. ^ Источник ионов паров для масс-спектрометрии жидкостей , 1986-02-24 , извлечено 2018-04-05
  9. ^ EPA, ORD, США. «Метод EPA 8321B (SW-846): нелетучие соединения, экстрагируемые растворителем с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии-термораспылительной масс-спектрометрии (HPLC-TS-MS) или ультрафиолетового (УФ) обнаружения | US EPA» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 5 апреля 2018 .
  10. ^ a b Dass, Chhabil (2007). Основы современной масс-спектрометрии . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Interscience. ISBN 978-0471682295. OCLC  71189726 .
  11. ^ Арпино, Патрик (1990-11-01). «Комбинированная жидкостная хроматография, масс-спектрометрия. Часть II. Приемы и механизмы термораспыления». Обзоры масс-спектрометрии . 9 (6): 631–669. DOI : 10.1002 / mas.1280090603 . ISSN 1098-2787 . 
  12. ^ Войкснер, Роберт Д .; Хейни, Кэрол А. (2002). «Оптимизация и применение высокоэффективной жидкостной хроматографии / масс-спектрометрии с термораспылением». Аналитическая химия . 57 (6): 991–996. DOI : 10.1021 / ac00283a007 .
  13. ^ Амирав, Сирень; Лифшиц, Эфрат (2008). «Термораспыление: метод получения высококачественных полупроводниковых нанокристаллов». Журнал физической химии C . 112 (34): 13105–13113. DOI : 10.1021 / jp801651g . ISSN 1932-7447 . 
  14. ^ Сетчелл, KD; Вестал, Швейцария (1989-09-01). «Термораспылительная ионизационная жидкостная хроматография-масс-спектрометрия: новый и высокоспецифический метод анализа желчных кислот» . Журнал липидных исследований . 30 (9): 1459–1469. ISSN 0022-2275 . PMID 2600546 .  
  15. ^ Бетовски, Леон Д .; Баллард, Джон М. (2002). «Идентификация красителей методами термораспылительной ионизации и масс-спектрометрии / масс-спектрометрии». Аналитическая химия . 56 (13): 2604–2607. DOI : 10.1021 / ac00277a078 .
  16. ^ Straub, Кеннет; Чан, Кельвин (01.07.1990). «Определение молекулярной массы белков из многозарядных ионов с использованием масс-спектрометрии с термораспылительной ионизацией». Быстрые коммуникации в масс-спектрометрии . 4 (7): 267–271. DOI : 10.1002 / rcm.1290040710 . ISSN 1097-0231 .