專利名稱：使用潮濕的多孔材料產(chǎn)生離子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于對樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
質(zhì)譜分析法是一種用于分析化學(xué)(尤其是生命科學(xué))的重要研究和應(yīng)用的非常靈敏的分析法。電噴霧電離(ESI)通常被視作是用于電離溶液相分子的最具特點(diǎn)且最有效的方法。該方法可以簡單地分成三個階段液滴形成、液滴蒸發(fā)和離子形成(加斯克爾-J, 質(zhì)譜學(xué)報 1997(Gaskell，S. J. Journal of Mass Spectrometry 1997)，32，677-688)。當(dāng)向流過質(zhì)譜儀探針的溶液施加強(qiáng)電場時，探針的針尖處會形成泰勒圓錐，從而使小液滴形成的薄霧從此圓錐的尖端噴出。由于游離液滴蒸發(fā)和庫侖力的存在，因此產(chǎn)生樣品分析物的離子。所述離子進(jìn)入質(zhì)譜儀，隨后進(jìn)行分析。ESI存在的問題是，要使用ESI對許多類型的樣品進(jìn)行分析，必須先制備樣品。在使用ESI質(zhì)譜分析法分析樣品之前，要對樣品進(jìn)行提取和過濾規(guī)程，以提純所述樣品，例如，清除鹽和清潔劑。這些規(guī)程復(fù)雜、耗時且昂貴。此外，提純過程中使用的試劑可能會干擾隨后對所提純的樣品中的目標(biāo)分析物進(jìn)行分析。此外，非溶液態(tài)的樣品在進(jìn)行ESI分析之前必須溶解和提純。近來，已形成常壓電離的概念，現(xiàn)在常壓電離一族的成員超過二十個，例如，解吸電噴霧電離(DESI)和實(shí)時直接分析(DART)。使用質(zhì)譜分析法進(jìn)行常壓電離可以在不進(jìn)行過多或甚至不進(jìn)行任何樣品制備和/或預(yù)先制備的情況下在常壓環(huán)境下從凝相樣品中電離分析物，從而提供用于對復(fù)雜混合物和生物樣品進(jìn)行實(shí)時實(shí)地分析的溶液。這些常壓電離方法引領(lǐng)并延續(xù)著質(zhì)譜分析法在生命科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、法醫(yī)應(yīng)用和治療分析方面的革命。 然而，上文所述的常壓電離技術(shù)在分析樣品時仍然需要?dú)鈩虞o助、持續(xù)的溶劑流和高壓電源。需要可以將樣品制備和預(yù)處理與對樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析的電離過程相結(jié)合使得在分析樣品時不需要?dú)鈩虞o助或持續(xù)的溶劑流的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明大體上涉及由流體和固體樣品產(chǎn)生離子用于質(zhì)譜分析的新系統(tǒng)和方法。多孔材料(例如，濾紙)或類似材料可容納并轉(zhuǎn)移液體；當(dāng)向這些材料施加高電壓時，所述材料的邊緣會直接產(chǎn)生離子。所述多孔材料保持與溶劑流分離(即，獨(dú)立或分開的)。事實(shí)上，會將樣品點(diǎn)到多孔材料上，或者將多孔材料潤濕，然后用多孔材料擦拭含該樣品的表面。接著，點(diǎn)到或擦到樣品的多孔材料會被潤濕并連接到高壓電源以產(chǎn)生樣品的離子，隨后對這些離子進(jìn)行分析。樣品可通過多孔材料輸送，而不需要單獨(dú)的溶劑流。本發(fā)明的裝置和方法將樣品制備和預(yù)處理與對樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析所需的電離過程相結(jié)合。本發(fā)明的裝置和方法可以對基體復(fù)雜的原生物樣品(例如，生物流體和組織) 中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行快速直接分析，而無需制備樣品。在特定實(shí)施例中，本發(fā)明的裝置和方法可以對干的血點(diǎn)或尿斑進(jìn)行分析。本發(fā)明的一方面提供一種包括連接到高壓電源的多孔材料的質(zhì)譜探針，其中所述多孔材料與溶劑流分離。示例性多孔材料包括紙，例如，濾紙，或PVDF膜。多孔材料可具有任何形狀。在某些實(shí)施例中，多孔材料可為三角形。在某些實(shí)施例中，探針進(jìn)一步包括施加到多孔材料的個別量的溶劑，例如，一滴或多滴液滴。溶劑可為一滴或多滴液滴，而且其量要足夠潤濕多孔材料。只要向多孔材料施加溶劑，溶劑便可輔助樣品通過多孔材料進(jìn)行輸送。溶劑可能含有內(nèi)標(biāo)物。溶劑/基材化合物可以區(qū)別保留化學(xué)性質(zhì)不同的樣品成分。在某些實(shí)施例中，溶劑可使鹽和基體的效應(yīng)最小化。在其他實(shí)施例中，溶劑包括可對所選的分析物進(jìn)行在線化學(xué)衍生的化學(xué)試劑。本發(fā)明的另一方面提供一種用于分析樣品材料的系統(tǒng)，其包括探針，所述探針包括連接到高壓電源的多孔材料，其中所述多孔材料保持與溶劑流分開；以及質(zhì)譜分析儀。所述質(zhì)譜分析儀可為臺式質(zhì)譜儀或手持式質(zhì)譜儀類型。示例性質(zhì)譜分析儀包括四極離子阱質(zhì)譜儀、直線離子阱質(zhì)譜儀、圓柱形離子阱質(zhì)譜儀、離子阱回旋共振質(zhì)譜儀和軌道阱質(zhì)譜儀。本發(fā)明的又一方面包括一種用于分析樣品的方法，其包括將樣品與多孔材料接觸，其中所述多孔材料與溶劑流分開；將高電壓施加到多孔材料以產(chǎn)生樣品中分析物的離子，所述離子從多孔材料中排出；以及分析所排出的離子。所述方法可進(jìn)一步包括向多孔材料施加個別量的溶劑，例如，一滴或多滴液滴。在某些實(shí)施例中，所述分析涉及提供質(zhì)譜分析儀以產(chǎn)生樣品中分析物的質(zhì)譜。在某些實(shí)施例中，樣品為液體。在其他實(shí)施例中，樣品為固體。在樣品為固體的實(shí)施例中，可使用多孔材料擦拭樣品表面?？稍诓潦昧斯腆w樣品之前或之后將溶劑施加到多孔材料上。示例性樣品包括化學(xué)物質(zhì)或生物物質(zhì)。本發(fā)明的又一方面提供一種電離樣品的方法，其包括向多孔材料施加高電壓以產(chǎn)生樣品中分析物的離子，其中所述多孔材料與溶劑流保持分開。示例性多孔材料包括紙或 PVDF 膜。


圖IA為將樣品溶液供給一張紙進(jìn)行電噴霧電離的圖。圖IB為將樣品溶液預(yù)先點(diǎn)到這張紙上隨后將一滴溶劑供給這張紙進(jìn)行電噴霧電離的圖。圖2A為使用本發(fā)明探針得到的海洛因(濃度lppm，量10μ 1，溶劑Me0H/H20/ HOAc (50 49 1，ν/ν/ν))的 MS 譜。圖 2Β 為海洛因(濃度lppb，量10 μ 1，溶劑MeOH/ H20/H0Ac (50 49 1, ν/ν/ν))的 MS/MS 譜。圖3A為使用本發(fā)明探針得到的咖啡因(濃度10ppm，量10 μ 1，溶劑Me0H/H20/ HOAc (50 49 1，ν/ν/ν))的MS 譜。圖為咖啡因(濃度lOppb，量10 μ 1，溶劑MeOH/
5H20/H0Ac (50 49 1, ν/ν/ν))的 MS/MS 譜。圖4A為使用本發(fā)明探針得到的苯甲酰芽子堿(濃度10ppm，量10 μ 1，溶劑 Me0HAl20/H0Ac (50 49 1，ν/ν/ν))的 MS 譜。圖 4Β 為苯甲酰芽子堿(濃度lOppb，量 10μ 1，溶劑Me0H/H20/H0Ac(50 49 1, ν/ν/ν))的 MS/MS 譜。圖5A為使用本發(fā)明探針得到的絲氨酸(濃度lppm，量10μ 1，溶劑Me0H/H20/ HOAc (50 49 1，ν/ν/ν))的 MS 譜。圖 5Β 為絲氨酸(濃度100ppb，量10 μ 1，溶劑 Me0H/H20/H0Ac (50 49 1, ν/ν/ν))的 MS/MS 譜。圖6A為使用本發(fā)明探針得到的肽類緩激肽2-9(濃度10ppm，量10μ 1，溶劑 Me0H/H20/H0Ac (50 49 1，v/v/v))的 MS 譜。圖 6Β 為肽類緩激肽 2-9 (濃度Ippm，量 10μ 1，溶劑Me0H/H20/H0Ac(50 49 1, v/v/v))的 MS/MS 譜。圖7A的MS/MS譜顯示可使用“點(diǎn)”方法從全血樣品中檢測出海洛因。圖7B顯示沒有海洛因的血點(diǎn)的MS/MS譜。圖8A的MS/MS譜顯示可使用“點(diǎn)”方法從原尿樣品中檢測出海洛因。圖8B顯示沒有海洛因的尿點(diǎn)的MS/MS譜。圖9A的MS譜顯示在未進(jìn)行樣品制備的情況下從可樂中檢測出咖啡因。圖9B的 MS譜顯示從咖啡粉中檢測出咖啡因?？捎眉埰潦每Х却谋砻鎭硎占Х确邸D10顯示在未進(jìn)行樣品制備情況下執(zhí)行的尿分析的MS譜。圖IOA的MS譜顯示從喝咖啡的人尿中檢測出咖啡因。圖IOB的MS譜顯示從未喝咖啡的人尿中未檢測出咖啡因。圖11的MS譜顯示使用相同參數(shù)( 2kV，溶劑MeOH H2O = 1 1)對(A)紙三角與(B)PVDF膜進(jìn)行肽分析(IOppm緩激肽2-9)所產(chǎn)生的差異。圖12顯示使用四種植物的切片組織直接得到的植物組織MS譜。㈧洋蔥，⑶大蔥以及兩種不同的葉子(C)和(D)。圖13顯示維生素C的MS/MS譜。圖13A是在未制備樣品的情況下對洋蔥的直接分析。圖1 使用了標(biāo)準(zhǔn)溶液。圖14A的圖顯示對紙上干血點(diǎn)的分析；將0. 4μ L全血直接施加到層析紙的三角形區(qū)(通常為高10mm，底長5mm)。用銅夾將紙片固持在LTQ質(zhì)譜儀(美國中部圣何塞賽默飛世爾科技，(Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA))入口的前端，然后將直流電壓 (4. 5kV)施加到用10 μ L甲醇/水(1 lv/v)潤濕的紙上。圖14B圖示伊馬替尼(格列衛(wèi))的分子結(jié)構(gòu)和0.4yL含有4yg/mL伊馬替尼的全血的紙噴霧串聯(lián)質(zhì)譜。伊馬替尼由MS/MS轉(zhuǎn)變m/z 494 □ m/z 394(插圖)來表示和量化(插圖)。圖14C圖示摻入了伊馬替尼(62. 5-44yg/mL)及其同位素伊馬替尼_d8 (1 μ g/ mL)的全血的定量分析。插圖曲線表示低濃度范圍。圖15為血管緊張素I溶液的紙噴霧器質(zhì)譜。插圖表示質(zhì)量范圍為630-700的展開圖。圖16的質(zhì)譜顯示用本發(fā)明探針對動物組織中的激素進(jìn)行的直接分析。圖17A和圖17B的質(zhì)譜顯示對人類前列腺腫瘤組織和正常組織進(jìn)行的直接分析。圖18為摻入了 10 μ g/mL阿替洛爾的全血的質(zhì)譜。所得數(shù)據(jù)是通過將本發(fā)明的系統(tǒng)和方法與手持式質(zhì)譜儀相結(jié)合獲得的。
6
圖19A到圖19F顯示從六種不同類型的紙(微孔大小不同的沃特曼濾紙 (a) 3 μ m, (b)4-7ym, (c^ym，及(cOllym，(e)玻璃纖維紙和(f)層析紙)中噴射出來的可卡因的質(zhì)譜。噴霧電壓為4.5kV。圖20A所示為表現(xiàn)紙噴霧器的空間分布特征的示意性裝置。圖20B是一個2D輪廓圖，顯示探針在相對于質(zhì)譜儀入口在x-y平面中移動時m/z 304的相對強(qiáng)度。圖20C的圖顯示在紙上注入不同濃度或量的可卡因溶液、或用聚四氟乙烯膜密封所述紙時m/z 304 的信號持續(xù)時間。圖21為一組純化學(xué)溶液的MS譜及其相應(yīng)的MS/MS譜。所述譜分別為(A)絲氨酸、 ⑶美沙酮、(C)羅紅霉素和⑶緩激肽2-9的譜。圖22這組質(zhì)譜顯示對復(fù)雜混合物中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行的分析和在未進(jìn)行樣品制備的情況下從表面得來的直接分析情況。圖22A和圖22B為在(A)正模式和(B)負(fù)模式下直接在紙上分析得到的可口可樂(可樂)的質(zhì)譜。圖22C為咖啡因的質(zhì)譜。圖22D為苯甲酸鉀的質(zhì)譜。圖22E為乙?；前匪徕浀馁|(zhì)譜。圖22F為從尿中檢測出的咖啡因的質(zhì)譜。圖 22G為在擦拭桌面之后用本發(fā)明探針直接從桌面檢測出的海洛因的質(zhì)譜。圖23A顯示用于血液分析的本發(fā)明探針的圖像。在此實(shí)施例中，多孔材料為紙。左邊的圖顯示點(diǎn)上全血之前的情況。中間的圖顯示點(diǎn)上全血之后讓血點(diǎn)變干的情況。右邊的圖顯示將甲醇添加到紙之后讓其在紙上行進(jìn)的情況。右邊的圖顯示甲醇與血點(diǎn)相互作用從而讓分析物行進(jìn)到紙尖以用于電離和分析的情況。圖2 為全血中的阿替洛爾的質(zhì)譜。圖 23C為全血中的海洛因的質(zhì)譜。圖M圖示分析由TLC分開的兩種染料亞甲藍(lán)(m/z 284)和甲基紫(m/z 358. 5)。 將染料混合物溶液(0. 1 μ 1的lmg/mL溶液)施加到層析紙Gcm χ 0. 5cm)上并在進(jìn)行TLC 和紙噴霧MS分析之前弄干。圖25顯示本發(fā)明探針的不同形狀、厚度和角度。圖25A顯示銳度。圖25B顯示針尖的角度。圖25C顯示紙的厚度。圖25D顯示有多個噴頭的裝置。圖25E顯示具有用鋒針制得的微噴頭的DBS卡。圖沈是一組使用圓錐形C4 zip-tip吸管尖的直接噴霧得到的人類血清中伊馬替尼的質(zhì)譜。含有伊馬替尼的人類血清樣品(各為1.5 μ L)通過多孔C4提取材料三次，接著將3 μ L甲醇添加到帶有4kV正直流電壓的Zip-tip吸管尖以產(chǎn)生噴霧。示5 μ g/ mL的MS譜。圖26B顯示5ng/mL情況下的MS/MS譜。圖27A的圖顯示本發(fā)明探針的不同針尖角。從左到右，針尖角分別為30度、45度、 90度、112度、1 度。圖27B的圖顯示針尖角對MS信號強(qiáng)度的影響。所有的MS信號已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化為使用90度針尖的MS信號。圖2名k的圖顯示本發(fā)明的高處理量探針裝置。圖28B顯示從所述裝置的單個針尖到質(zhì)譜儀入口中的噴霧。圖28C為一組顯示高產(chǎn)量模式下的MS信號強(qiáng)度的質(zhì)譜。圖29A示意性描繪使用本發(fā)明探針直接分析動物組織的規(guī)程。圖29B到圖^D的質(zhì)譜顯示在所述組織中檢測出不同化學(xué)物質(zhì)。圖30A顯示對普通紙上的干血清點(diǎn)進(jìn)行的質(zhì)譜分析。圖30B顯示對預(yù)先添加了甜菜堿醛(BA)氯化物的紙上的干血清點(diǎn)進(jìn)行的質(zhì)譜分析。圖30C顯示對反應(yīng)產(chǎn)物[M+BA] + (m/ ζ 488. 6)進(jìn)行的MS/MS分析。
圖31顯示用改質(zhì)(圖31A)和未改質(zhì)的(圖31B)的紙板記錄的MS/MS譜。圖32的質(zhì)譜顯示可以使用負(fù)離子源電位產(chǎn)生離子而對正離子進(jìn)行質(zhì)譜分析。圖33A的示意圖顯示具有量控制瓶和溢流瓶的樣品筒的設(shè)計?？墒褂煤谢瘜W(xué)內(nèi)標(biāo)物的可溶解塞子堵住量控制瓶的底部。圖3 顯示用于將血液樣品施加到樣品筒上以便由可控血液量在紙上制備出干血點(diǎn)的各個步驟。圖34A和圖34B顯示用紙從雜貨店購買的檸檬皮上擦拭到的農(nóng)業(yè)化肥的質(zhì)譜。圖35顯示多角紙板噴霧器的設(shè)計。噴霧角的角度小于其他各角的角度。圖36A和圖36B顯示使用SU_8 2010光致抗蝕劑在一張層析紙上制得的噴頭。圖 36C顯示含有天冬酰胺混合物的甲醇/水溶液的MS譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明描述一種由流體和固體產(chǎn)生離子用于質(zhì)譜分析的新方法。多孔材料，例如紙(例如，濾紙或?qū)游黾?，或其他類似材料可容納并轉(zhuǎn)移液體和固體；當(dāng)向這些材料(圖 1)施加高電壓時，從所述材料邊緣會直接產(chǎn)生離子。多孔材料保持與溶劑流(例如，持續(xù)的溶劑流)分離(即，獨(dú)立或分開的)。事實(shí)上，會將樣品點(diǎn)到多孔材料上，或者將樣品從含樣品的表面擦拭到多孔材料上。接著，點(diǎn)到或擦拭到多孔材料的樣品會連接到高壓電源，以產(chǎn)生樣品的離子，隨后對這些離子進(jìn)行質(zhì)譜分析。樣品可通過多孔材料輸送，而不需要單獨(dú)的溶劑流。輸送分析物不需要?dú)鈩虞o助；而只要向固持在質(zhì)譜儀前端的多孔材料施加電壓即可。在某些實(shí)施例中，多孔材料為任何基于纖維素的材料。在其他實(shí)施例中，多孔材料為非金屬多孔材料，例如，棉、亞麻羊毛、合成織物或植物組織。在其他實(shí)施例中，多孔材料為紙。紙的優(yōu)點(diǎn)包括成本(紙非常便宜)；紙是完全商業(yè)化的，且其物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均可調(diào)整；紙可從液體樣品中過濾出微粒(細(xì)胞和灰塵)；紙容易成形(例如，易于剪、撕或折)；液體可在毛細(xì)管作用下在紙上流動(例如，無需外部抽吸作用和/或通電)；以及紙是一次性的。在某些實(shí)施例中，多孔材料與具有適用于噴霧的可眼觀角的固體針尖整合在一起。在這些實(shí)施例中，所述多孔材料用于過濾、預(yù)先濃縮含噴霧分析物的固體型溶劑，并通過毛細(xì)管作用傳送所述溶劑。在特定實(shí)施例中，多孔材料為濾紙。示例性濾紙包括纖維素濾紙、無灰濾紙、硝化纖維紙、玻璃微纖維濾紙和聚乙烯紙。具有任何微孔大小的濾紙均可使用。示例性微孔大小包括1級(11 μ m)、2級(8 μ m)、595級μ m)和6級(3 μ m)。微孔大小不僅影響噴霧材料內(nèi)液體的輸送，還影響泰勒圓錐尖端的形成。最佳的微孔大小會產(chǎn)生穩(wěn)定的泰勒圓錐并降低液體蒸發(fā)。濾紙的微孔大小還是過濾的重要參數(shù)，即，濾紙充當(dāng)在線預(yù)處理裝置?？少I到的再生纖維素超濾膜的微孔大小處于較低納米范圍，這種超濾膜可用于保留小到IOOODa 的粒子。可購買到的超濾膜的分子量在IOOODa到100，OOODa范圍內(nèi)。本發(fā)明的探針適用于只基于使用多孔材料的邊緣產(chǎn)生的高電場來產(chǎn)生微米級液滴。在特定實(shí)施例中，多孔材料形成可眼觀的尖頭(例如，三角形的尖頭)，以用于產(chǎn)生離子。本發(fā)明探針的針尖寬度可以各不相同。在某些實(shí)施例中，探針尖端寬度至少約為5μπι或更寬、10 μ m或更寬、50 μ m或更寬、150 μ m或更寬、250 μ m或更寬、350 μ m或更寬、400 μ
或更寬、450 μ m或更寬等等。在特定實(shí)施例中，尖端寬度至少為350μπι或更寬。在其他實(shí)施例中，探針尖端寬度約為400 μ m。在其他實(shí)施例中，本發(fā)明探針的形狀是三維的，例如，圓錐形。如上文所述，輸送液滴時不需要?dú)鈩虞o助。常壓電離分析物是在這些帶電液滴的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，從而提供簡單方便的方法對液相樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析。將樣品溶液直接涂在固持于質(zhì)譜儀入口前端的多孔材料上，不作任何預(yù)處理。然后，通過將高電位施加在潮濕的多孔材料上執(zhí)行常壓電離。在某些實(shí)施例中，多孔材料為紙，紙是含有用于傳送液體的無數(shù)微孔和微孔道的一類多孔材料。所述微孔和微孔道還讓紙充當(dāng)過濾裝置，這有利于對被弄臟的或被污染的樣品進(jìn)行分析。在其他實(shí)施例中，多孔材料經(jīng)過處理以在多孔材料中產(chǎn)生微孔道或增強(qiáng)材料的性質(zhì)，從而用作本發(fā)明的探針。例如，可對紙進(jìn)行圖案化硅烷化處理，以在紙上產(chǎn)生微孔道或結(jié)構(gòu)。例如，此類處理涉及將紙的表面暴露于1H，1H，2H，2H-全氟辛基三氯硅烷，從而使紙硅烷化。在其他實(shí)施例中，使用軟光刻工藝以在多孔材料中產(chǎn)生微孔道或增強(qiáng)材料的性質(zhì)， 從而用作本發(fā)明的探針。在其他實(shí)施例中，在紙中形成疏水捕集區(qū)，以預(yù)先濃縮不太親水的化合物?？赏ㄟ^使用光刻法、打印法或等離子處理將疏水區(qū)圖案化到紙上，因此將親水通道的側(cè)向限制在200 ΙΟΟΟμπι。見馬第尼斯(Martinez)等人(德國應(yīng)用化學(xué) (Angew. Chem. Int. Ed) 2007，46，1318-1320)；馬第尼斯(Martinez)等人(美國科學(xué)院院刊(Proc. Natl Acad. Sci. USA) 2008,105,19606-19611)；亞伯(Abe)等人(分析化學(xué) (Anal. Chem.) 2008,80,6928-6934)；布魯斯威克斯(Bruzewicz)等人(分析化學(xué)(Anal. Chem.) 2008，80，3387-3392)；馬第尼斯(Martinez)等人(芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab Chip) 2008，8， 2146-2150)；以及李(Li)等人(分析化學(xué)(Anal. Chem.) 2008，80，9131-9134)，上述內(nèi)容全文均以引用的方式并入本文中。加到此類紙質(zhì)裝置上的液體樣品可通過毛細(xì)管作用沿著親水通道行進(jìn)。另一種改質(zhì)表面的應(yīng)用為根據(jù)化合物與表面和溶液親和性不同來分離或濃縮化合物。一些化合物最好是在表面上被吸收，而基體中的其他化學(xué)物質(zhì)則保留于水相內(nèi)。通過水洗可以清除樣品基體，而目標(biāo)化合物仍在表面上。稍后可用其他高親和性溶劑從表面移取所述目標(biāo)化合物。重復(fù)上述過程有助于脫鹽，還有助于濃縮原樣品。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)使用多孔材料(例如，紙)來保留和輸送用于質(zhì)譜分析的分析物。樣品中的分析物以整合方式在多孔材料中預(yù)先濃縮、富集和提純，以在向多孔材料施加高電壓后產(chǎn)生離子。在某些實(shí)施例中，施加個別量的輸送溶液(例如，一滴或幾滴液滴) 以幫助分析物移動并使之通過多孔材料。在某些實(shí)施例中，分析物已在涂到多孔材料的溶液中。在此類實(shí)施例中，無需向多孔材料添加額外的溶劑。在其他實(shí)施例中，分析物是粉末狀樣品，易于通過擦拭表面加以收集。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以對植物組織或動物組織或者生物體組織進(jìn)行分析。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可分析多種多樣的小分子，包括腎上腺素、絲氨酸、阿特拉津、美沙酮、羅紅霉素、可卡因和血管緊張素I。這些小分子在多種多孔表面上均顯示較高質(zhì)量的質(zhì)譜和MS/MS子離子質(zhì)譜(見以下實(shí)例)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)慮及使用少量溶液，通常是幾μ L，其中分析物的濃度為0. 1 μ g/mL到10 μ g/mL(分析物總量為50pg到5ng)，并產(chǎn)生可持續(xù)一分鐘到幾分鐘的信號。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)還可分析多種多樣的生物分子，包括蛋白質(zhì)和肽。本發(fā)明的方法還可分析凝膠中的寡核苷酸。在電泳分離凝膠中的寡核苷酸之后，使用所屬領(lǐng)域中已知的方法用多孔材料將一個或若干個目標(biāo)凝膠帶吸干。吸干操作導(dǎo)致凝膠帶中的寡核苷酸中至少一些被輸送到多孔材料。接著，將所述多孔材料連接到高壓電源，寡核苷酸被電離并噴射到質(zhì)譜儀中用于質(zhì)譜分析。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可分析復(fù)雜混合物，例如，全血或尿。分析血液中的藥物或其他化合物的典型程序是一個多步驟過程，用于在分析之前盡量清除干擾物。首先， 通過在約IOOOx g下進(jìn)行15分鐘離心作用使血細(xì)胞與血液中的液體部分分離(馬斯塔德· J · F (Mustard. J. F.)；肯拉克-拉斯波恩· R · L (Kinlough-Rathbone. R. L.)；帕克漢· M · A(Packham.M. A.)酶學(xué)方法(Methods in Enzymology)；學(xué)術(shù)出版社，1989)。然后，將內(nèi)標(biāo)物摻到所得的血漿中，接著執(zhí)行液相或固相提取，以盡量清除基體化學(xué)物質(zhì)同時回收幾乎所有的分析物(比爾曼· D · L (Buhrman, D. L.)；普萊斯· P · I (Price, P. I.)；魯?shù)暇S茲· P · J(Rudewicz, P. J.)；美國質(zhì)譜大會雜志(Journal of the American Society for Mass Spectrometry) 1996，7，1099-110 。提取相通常通過蒸發(fā)溶劑來干燥，接著重新懸浮于用作高效液相色譜法(HPLC)流動相的溶劑中(馬圖謝夫斯基 B'lUMatuszewski， B. K.)；康斯坦特· M · L (Constanzer, M. L.)；查韋斯-英格· C · M(Chavez_Eng，C. Μ.)；紐約伊薩卡鎮(zhèn)(Ithaca，New York) 1997年7月23-25 ；882-889)。最后，樣品會在HPLC操作過程中約5-10分鐘時分離，然后使用電噴霧電離串聯(lián)質(zhì)譜分析法對洗脫液進(jìn)行分析(霍普夫力口特納 ^(HopfgartneriG.)；勃艮第·Ε (Bourgogne，E.)質(zhì)譜學(xué)評論(Mass Spectrometry Reviews)2003，22，195-214)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)避免了上文示范的逐個步驟。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)以類似的方式分析干血點(diǎn)，但對上述提取流程進(jìn)行了細(xì)微修改。首先，使用一種專門裝置從每一點(diǎn)干血點(diǎn)中取出大小相同的血盤。接著，在含有內(nèi)標(biāo)物的有機(jī)溶劑中提取這些血盤上的物質(zhì) (查斯· D · H(Chace, D. H.)；卡拉斯· T · A(Kalas，Τ. Α.)；內(nèi)勒· E · W(Naylor, Ε. W.)臨床化學(xué)(Clinical Chemistry) 2003，49，1797-1817)。所提取的樣品在紙板上變干，接著如本專利申請文件中所述那樣進(jìn)行分析。以下實(shí)例顯示本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可直接檢測復(fù)雜混合物的個別成分，例如，尿中的咖啡因、人手指上的50pg可卡因、桌面上的IOOpg海洛因以及完整腎上腺組織中的激素和磷脂，而無需在分析之前制備樣品(見以下實(shí)例)。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以通過快速連續(xù)地檢查直接輸送到紙的穿刺活檢組織部分來執(zhí)行簡單的顯像實(shí)驗(yàn)。從溶液中得到的分析物施加到多孔材料以用于檢查，而溶液的溶劑成分可用作電噴霧溶劑。在某些實(shí)施例中，將分析物(例如，固體或溶液)預(yù)先點(diǎn)到多孔材料(例如，紙) 上，而且將溶劑施加到所述材料上以溶解所述分析物并將其輸送到噴霧中用于質(zhì)譜分析。在某些實(shí)施例中，將溶劑施加到多孔材料，從而有助于分離/提取和電離。可使用適合進(jìn)行質(zhì)譜分析的任何溶劑。在特定實(shí)施例中，較佳使用那些也用于電噴霧電離的溶劑。 示例性溶劑包括水、甲醇、乙腈和THF的組合。有機(jī)質(zhì)含量(甲醇、乙腈等與水的比例)、pH 值和碳酸銨(例如，乙酸銨)可以隨著待分析樣品的不同而變化。例如，像藥品伊馬替尼等
10堿性分子在PH值較低時的提取和電離效率會更高。沒有可電離基團(tuán)但具有若干個羰基的分子(例如，西羅莫司)在溶劑中有銨鹽時因?yàn)樾纬闪思雍衔锒婋x效果更好。在某些實(shí)施例中，采用一種多維度方法。例如，樣品可沿著一個維度分離，之后在另一個維度上進(jìn)行電離。在這些實(shí)施例中，可單獨(dú)對分離和電離進(jìn)行優(yōu)化，而且每一階段可使用不同的溶劑。在其他實(shí)施例中，對溶劑施加電場從而實(shí)現(xiàn)在紙上輸送分析物。當(dāng)施加了高電位后，發(fā)現(xiàn)分析物在紙上的移動方向與其在溶液中帶電形式的極性有關(guān)。也可通過將電極置于濕紙上的某處來在紙上完成噴霧前對分析物進(jìn)行的預(yù)先濃縮步驟。將接地電極置于紙尖附近，這樣，當(dāng)濕的多孔材料受到直流電壓時便會產(chǎn)生強(qiáng)電場，且?guī)щ姺治鑫飼艽穗妶鲵?qū)動向前行進(jìn)。也可在開始噴霧之前將特定分析物濃縮于紙的特定部分。在某些實(shí)施例中，向多孔材料施加化學(xué)物質(zhì)以將所述多孔材料的化學(xué)性質(zhì)改質(zhì)。 例如，可施加能夠區(qū)別保留化學(xué)性質(zhì)不同的樣品成分的化學(xué)物質(zhì)。此外，可施加能夠使鹽和基體的效應(yīng)最小化的化學(xué)物質(zhì)。在其他實(shí)施例中，將酸性化合物或堿性化合物施加到多孔材料，以在將樣品點(diǎn)到多孔材料上時調(diào)整所述樣品的PH值。調(diào)整pH值可尤其用于改良對生物流體(例如，血液)進(jìn)行的分析。此外，可施加能夠?qū)λx分析物進(jìn)行在線化學(xué)衍生的化學(xué)物質(zhì)，例如將非極性化合物轉(zhuǎn)化成鹽，從而有效地進(jìn)行電噴霧電離。在某些實(shí)施例中，所施加用以改變多孔材料的化合物為內(nèi)標(biāo)物。所述內(nèi)標(biāo)物可在溶劑流入期間加入所述材料中并以已知速率釋放，從而提供用于定量分析的內(nèi)標(biāo)物。在其他實(shí)施例中，使用可以在進(jìn)行質(zhì)譜分析之前對目標(biāo)分析物進(jìn)行預(yù)先分離和預(yù)先濃縮的化學(xué)物質(zhì)改質(zhì)所述多孔材料。在陽離子模式下，噴霧液滴在強(qiáng)照度下是可見的，且其大小與從納米電噴霧離子源(nESI)中發(fā)射出來的液滴相當(dāng)。在陰離子模式下，發(fā)射電子且可使用氣相電子捕獲劑(比如苯醌)捕獲電子。在不受任何特定理論或作用機(jī)制限制的情況下，認(rèn)為執(zhí)行電離的是位于多孔材料尖端的高電場，而不是各個流體通道中的電場。本文中描述的方法具有臨床應(yīng)用所要的特征，這些應(yīng)用中包括新生兒篩查、治療藥物監(jiān)測和組織活檢分析。相關(guān)程序十分快捷。多孔材料的第二個角色是充當(dāng)過濾器，例如，在分析全血期間保留血細(xì)胞。重要的是，樣品可存儲在多孔材料上，以后可直接從所存儲的多孔材料中進(jìn)行分析，而無需在分析之前先從多孔材料中輸送。本發(fā)明的系統(tǒng)可以在開放的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。以引用方式并入的內(nèi)容本發(fā)明整篇參考和引用了其他文件，例如，專利、專利申請案、專利公開案、期刊、 書籍、論文、網(wǎng)頁內(nèi)容。此類所有文件的全文因此均以引用的方式并入本專利申請文件中。等效物本發(fā)明的所有內(nèi)容，包括對本專利申請文件中所引用的科學(xué)文獻(xiàn)和專利文獻(xiàn)的參考讓所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員除了理解本專利申請文件中所顯示和描述的那些實(shí)施例以外，還易于了解本發(fā)明的各種修改形式和本發(fā)明的許多進(jìn)一步的實(shí)施例。本專利申請文件含有適用于將本發(fā)明實(shí)踐于本發(fā)明各實(shí)施例及其等效物中的重要信息、例證和指導(dǎo)。實(shí)例
以下實(shí)例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明的某些實(shí)施例，且不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。本專利申請文件中的實(shí)例顯示，本發(fā)明的質(zhì)譜探針可電離化學(xué)樣品和生物樣品，用于隨后進(jìn)行質(zhì)譜分析和檢測。一種示例性探針的構(gòu)造為紙三角，其可通過在紙上施加高電位來產(chǎn)生微米級液滴。分析物從這些帶電的液滴中電離出來并被輸送到常規(guī)質(zhì)譜儀中。以下實(shí)例顯示，大量樣品均可在純態(tài)和復(fù)雜混合物中通過本發(fā)明的探針在常壓環(huán)境下直接接受分析。結(jié)果顯示，紙質(zhì)噴霧器具有以下優(yōu)點(diǎn)可在沒有鞘氣的情況下操作，即， 實(shí)地分析時幾乎不需要輔助設(shè)備；生物樣品(干的血液、尿)在進(jìn)行分析之前可在預(yù)切割所得的濾紙上存儲數(shù)月；濾紙可以最小化在許多樣品(血細(xì)胞、鹽和蛋白質(zhì))中進(jìn)行電噴霧或納米電噴霧時可見的基體效應(yīng)，并增強(qiáng)復(fù)雜樣品中的化學(xué)物質(zhì)的MS信號；粉末狀的樣品易于通過使用紙擦拭其表面來收集，然后直接對樣品進(jìn)行分析；可對紙進(jìn)行預(yù)處理使之含有在定量分析中、溶劑流入期間以已知速率釋放的內(nèi)標(biāo)物；以及可對紙進(jìn)行預(yù)處理使之含有基體抑制或吸收位，或執(zhí)行離子交換，或?qū)λx分析物進(jìn)行在線化學(xué)衍生。大多數(shù)分析物是在低至ppb的量(當(dāng)檢查的是溶液時)或在ng到pg的低范圍 (檢查的是固體時)下接受檢測的，且檢測時間少于一分鐘。以下某些實(shí)例提供分析干血點(diǎn)的規(guī)程，該規(guī)程也可用于實(shí)地分析全血樣品。干血點(diǎn)方法經(jīng)過論證，也適合用于存儲和輸送用于血液篩查和其他臨床測試的血液樣品。本發(fā)明的裝置能夠進(jìn)行取樣、預(yù)先分離、預(yù)先濃縮和電離。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以簡化將樣品弓I入質(zhì)譜分析儀所帶來的問題。實(shí)例1 構(gòu)造MS探針將濾紙剪成長IOmm寬5mm的三角形片，并用作噴霧器(圖1)。將銅夾連接到紙上，紙面對質(zhì)譜儀的入口(圖1)。將銅夾安裝在3D移動臺上，以準(zhǔn)確調(diào)整其位置。向銅夾施加高電壓，并由質(zhì)譜儀控制該高電壓以產(chǎn)生分析物離子用于質(zhì)譜檢測。直接將樣品施加到用作樣品提純和預(yù)先濃縮裝置的紙表面上。濾紙可以讓液體樣品在毛細(xì)管作用和電效應(yīng)的驅(qū)動下移動并通過親水網(wǎng)，并且將液體樣品輸送到紙尖。在此輸送過程期間可能會發(fā)生分離。在向紙表面施加高電壓( 4. 5kV)時，樣品溶液從紙尖噴出并發(fā)生電離和MS檢測。所有的實(shí)驗(yàn)都是用菲尼根富氏質(zhì)譜儀(美國中部圣何塞熱電公司(Thermo Electron, San Jose，CA))進(jìn)行的。毛細(xì)管入口的典型溫度設(shè)置在150°C，而在檢測海洛因時設(shè)置為30°C。透鏡電壓在用于樣品分析時設(shè)置在65V，在用于殘存物生成實(shí)驗(yàn)時設(shè)置為 M0V。使用碰撞誘發(fā)式解離(CID)收集串聯(lián)質(zhì)譜，以識別所檢測樣品中的分析物，這尤其可用于復(fù)雜混合物和血液樣品。實(shí)例2 產(chǎn)生噴霧可通過在潮濕的紙三角上施加高電位產(chǎn)生噴霧。將一個紙三角置于LTQ的入口前面，紙三角的尖端面向入口，與入口分開3mm或更大。通常，施加IOuL樣品溶液以將紙三角潤濕。所述溶液可潤濕或浸透所述紙或在所述紙的表面上形成液體的薄膜層。在紙三角與質(zhì)譜儀入口之間施加高電位(3-5kV)以產(chǎn)生電場，這樣誘使電荷積聚到紙三角尖端的液體上。逐漸增加的庫侖力打破液體從而形成帶電的液滴，接著溶劑會在液滴從紙尖濺到質(zhì)譜分析儀期間蒸發(fā)。使用紙噴霧器清除溶劑不需要鞘氣、加熱或任何其他輔助手段。當(dāng)液體積聚在紙三角上時，如果用顯微鏡進(jìn)行檢查就會觀察到尖端處的泰勒圓
12錐。所形成的液滴在強(qiáng)照度下清晰可見。所述泰勒圓錐和可見的噴霧在蒸發(fā)和噴射之后片刻便消失。然而，質(zhì)譜信號的持續(xù)時間很長(若干分鐘)。這表示，紙三角可在兩種質(zhì)譜分析模式下使用。在第一模式下，液體在紙內(nèi)輸送的速度大于其在紙尖處作為噴霧被消耗的速度，從而在紙尖處形成較大的圓錐并產(chǎn)生液滴。在第二模式下，液體在紙內(nèi)輸送的速度無法跟上噴霧消耗的速度，因此看不到液滴。然而，可以觀察到，分析物的電離確實(shí)發(fā)生了。第一模式提供了 ESI，比如質(zhì)譜，第二模式提供具有APCI譜的一些特征的譜。在后一種情況中，紙三角的作用類似于產(chǎn)生高電場以電離大氣中分子的導(dǎo)電針。可以觀察到，對于相同的測試樣品，在所述條件下，第一模式下的質(zhì)譜信號比第二模式下的質(zhì)譜信號約強(qiáng)兩個量級。實(shí)例3 探針的考量探針材料可測試許多種多孔材料以產(chǎn)生帶電的液滴用于質(zhì)譜分析。所述材料的形狀可為具有尖端的三角形，接著將樣品溶液施加到所構(gòu)造的探針上。本專利申請文件中的數(shù)據(jù)顯示， 可成功使用任何親水多孔基材，包括棉紗、織物、植物組織以及不同種類的紙。這些材料的多孔網(wǎng)或微孔道為保留液體提供了足夠的空間，而且親水環(huán)境實(shí)現(xiàn)了通過毛細(xì)管作用進(jìn)行液體輸送。疏水多孔基材還可成功與適當(dāng)選擇的疏水溶劑一起使用。經(jīng)過進(jìn)一步調(diào)查，可選擇六種可買到的紙，并對所述紙進(jìn)行定性測試以評估其是否能用于檢測分析物。濾紙和層析紙由纖維素制得，而玻璃微纖維濾紙由玻璃微纖維制得。 圖19顯示在這些紙上檢測到的可卡因的質(zhì)譜。玻璃纖維紙的譜(圖19E)有所不同，因?yàn)槠浔尘皬?qiáng)度比其他紙低兩個量級，因此無法突顯可卡因峰值(m/z，304)。假設(shè)玻璃纖維紙?jiān)谀Ｊ絀I下使用并抑制了液體的有效產(chǎn)生，因?yàn)榧埖暮穸认鄬^大( 2mm)。從用于檢測可卡因的玻璃纖維紙中撕下一個薄層，使用這個薄層便可證實(shí)此假設(shè)。在這種情況下，背景強(qiáng)度增加因此可觀察到可卡因峰值。所有濾紙均適合用于可卡因檢測(圖19A到圖19D)。層析紙顯示的可卡因質(zhì)譜最清晰且可卡因強(qiáng)度相對較高(圖 19F)。探針形狀和針尖角已研究出關(guān)于產(chǎn)生液滴的許多種不同形狀的探針。多孔材料的較佳形狀包括至少一個尖端?？梢杂^察到，尖端可以形成泰勒圓錐。最常使用的探針形狀是三角形。如圖25A 到圖25C所示，針尖的銳度、針尖的角度(圖27A到圖27B)及紙板的厚度會影響噴霧特性。 可以將具有多個針尖的管狀裝置(圖25D)充當(dāng)多針尖噴霧器，其會改良噴霧效率。還可使用鋒針刺破表面而在DBS卡上制成一列微噴霧器(圖25E)。實(shí)例4 探針與質(zhì)譜儀入口的配置將紙三角安裝在2D移動臺上，以確定質(zhì)譜信號如何受紙三角與質(zhì)譜儀入口的相對位置的影響。所述紙三角在y方向上連續(xù)移動8cm，在χ方向上以每步增加2mm的方式移動3cm(圖20A)。將可卡因溶液(lyg/mL，甲醇/水，1 lv/v)持續(xù)供到紙表面上。在整體掃面期間持續(xù)記錄質(zhì)譜。質(zhì)子化了的可卡因的峰值強(qiáng)度(m/z，304)的輪廓圖是由從質(zhì)譜中提取的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)形成的(圖20B)。所述輪廓圖顯示，無需為產(chǎn)生液滴而將紙三角放置成與質(zhì)譜儀入口完全同軸。另外測試了噴霧持續(xù)時間(圖20C)。準(zhǔn)備紙三角(大小為10mm，5mm)。首先，將 10 μ L具有不同濃度0. 1 μ g/mL、1 μ g/mL和10 μ g/mL的溶液施加到紙三角上。每張紙的噴霧時間只隨著濃度的不同而稍有變化。在這之后，在紙三角上施加不同量5uL、IOuL和15uL 的lug/mL可卡因溶液。在樣品量增加之前，噴霧時間顯示出線性響應(yīng)。在另一個測試中，用PTFE膜密封紙以防止溶液蒸發(fā)，這樣可把噴霧時間延長約三倍。這些結(jié)果表明，紙噴霧甚至?xí)褂?uL溶液來為數(shù)據(jù)采集提供足夠長的噴霧時間，且信號強(qiáng)度在整個噴霧期間很穩(wěn)定。實(shí)例5 分離和檢測本發(fā)明的探針包括多孔材料，例如紙，其可在用質(zhì)譜儀進(jìn)行實(shí)地電離之前分離生物流體中的化學(xué)物質(zhì)。在此實(shí)例中，用于探針的多孔材料為層析紙。如圖M所示，將兩種染料的混合物作為單個點(diǎn)施加到紙上。首先，染料通過TLC(薄層色譜法)在紙上分離，接著通過本發(fā)明的方法、使用從紙媒介上撕下的紙片和MS分析法檢查所分離的染料(圖。 數(shù)據(jù)顯示，可由MS分析法檢測出分離的染料(圖。層析紙因此可以進(jìn)行樣品收集、分析物分離和分析物電離。這就明顯將色譜法與 MS分析法的結(jié)合進(jìn)行了簡化。層析紙是用于本發(fā)明探針的良好材料，因?yàn)榇祟惒牧暇哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)受毛細(xì)管作用驅(qū)使溶劑移動，且不需要使用注射泵。另一優(yōu)點(diǎn)是盡管常規(guī)的納米電噴霧源存在堵塞的嚴(yán)重問題，但層析紙由于其多孔特性而不太可能發(fā)生堵塞。因此，作為一種多孔材料，層析紙可用作微孔電噴霧電離源。實(shí)例6 純化合物有機(jī)藥物、氨基酸和肽如上文所述，本發(fā)明的探針和方法為質(zhì)譜分析法提供一種簡單快捷的電離方法。 可將不同的化合物點(diǎn)到紙三角上，并將所述紙三角連接到高壓電源以產(chǎn)生離子。所有的實(shí)驗(yàn)都是用菲尼根富氏質(zhì)譜儀(美國中部圣何塞熱電公司(Thermo Electron, San Jose, CA)) 進(jìn)行的。本專利申請文件中的數(shù)據(jù)顯示，多種化學(xué)物質(zhì)均可在溶液相中電離，包括氨基酸、 治療藥物、違禁藥物及肽。圖2A顯示使用本發(fā)明探針得到的海洛因(濃度lppm，量10μ 1，溶劑Me0H/H20/ HOAc (50 49 1，ν/ν/ν))的MS譜。圖2Β顯示海洛因(濃度lppb，量10 μ 1，溶劑 Me0H/H20/H0Ac (50 49 1, ν/ν/ν))的 MS/MS 譜。圖3A顯示使用本發(fā)明探針得到的咖啡因(濃度:10ppm，量10μ 1，溶齊IJ =MeOH/ H20/H0Ac (50 49 1，ν/ν/ν))的 MS 譜。圖 3Β 顯示咖啡因(濃度10ppb，量10 μ 1，溶劑Me0H/H20/H0Ac (50 49 1, ν/ν/ν))的MS/MS譜。峰值167也存在于具有溶劑而沒有咖啡因的空白譜中。圖4A顯示使用本發(fā)明探針得到的苯甲酰芽子堿(濃度10ppm，量10μ1，溶劑 Me0HAl20/H0Ac (50 49 1，v/v/v))的 MS 譜。圖 4Β 顯示苯甲酰芽子堿(濃度10ppb， 量10μ 1，溶劑Me0H/H20/H0Ac(50 49 1, v/v/v))的 MS/MS 譜。圖5A顯示使用本發(fā)明探針得到的絲氨酸(濃度lppm，量10μ 1，溶劑Me0H/H20/ HOAc (50 49 1，v/v/v))的 MS 譜。圖 5B 顯示絲氨酸(濃度lOOppb，量10 μ 1，溶劑 Me0H/H20/H0Ac (50 49 1, v/v/v))的MS/MS譜。峰值74和83也存在于具有溶劑而沒有絲氨酸的空白譜中。圖21A顯示使用本發(fā)明探針得到的絲氨酸(m/z，106)的MS譜。圖 21A還顯示絲氨酸(m/z, 106)的MS/MS譜。圖21B顯示使用本發(fā)明探針得到的美沙酮(m/z，310)的MS譜。圖21B還顯示美沙酮(m/z，310)的MS/MS譜圖21C顯示使用本發(fā)明探針得到的羅紅霉素(m/z，837)的MS譜。圖21B還顯示羅紅霉素(m/z，837)的MS/MS譜圖6A顯示使用本發(fā)明探針得到的肽類緩激肽2-9(濃度10ppm，量10μ 1，溶劑 Me0HAl20/H0Ac (50 49 1，v/v/v))的 MS 譜。圖 6Β 顯示肽類緩激肽 2-9 (濃度lppm， 量10μ 1，溶劑Me0H/H20/H0Ac(50 49 1, v/v/v))的MS/MS譜。假定譜中的峰是由經(jīng)常添加到工業(yè)材料中的聚合物(例如，聚乙二醇(PEG))造成的。圖21D顯示使用本發(fā)明探針得到的緩激肽2-9 (m/z，453)的MS譜。圖2ID還顯示緩激肽2-9 (m/z，453)的MS/MS譜。 圖 2ID 進(jìn)一步顯示加合離子[M+H] (m/z，904)、[M+2H]2+ (m/z, 453)、[M+H+Na]2+(m/z，464)以及[M+2Na]2+(m/z，475)。m/z 453峰值是通過MS/MS譜確定的雙倍帶電加合離子。圖11的MS譜顯示使用相同參數(shù)( 2kV，溶劑MeOH H2O = 1 1)對(A)紙片與(B)PVDF膜進(jìn)行肽分析(IOppm緩激肽2-9)所產(chǎn)生的差異。本專利申請文件中的數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明探針對50到1000以上質(zhì)/荷范圍內(nèi)的純化合物檢測運(yùn)行良好。數(shù)據(jù)進(jìn)一步顯示，大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)可在低至Ing/mL的情況下接受檢測，包括違禁藥物，例如海洛因、可卡因和美沙酮。實(shí)例7 復(fù)雜混合物可使用本發(fā)明的方法、裝置和系統(tǒng)檢查復(fù)雜混合物，例如尿、血液和可樂。所有的實(shí)驗(yàn)都是用菲尼根富氏質(zhì)譜儀(美國中部圣何塞熱電公司(Thermo Electron, San Jose, CA))進(jìn)行的。圖7A的MS/MS譜顯示可使用“點(diǎn)”方法從全血樣品中檢測出海洛因。將0. 4 μ 1含有200ppb海洛因的全血樣品施加于三角形紙的中心，以形成Imm2血點(diǎn)。血點(diǎn)干了之后，將 10 μ 1溶劑(Me0H/H20/H0Ac (50 49 1，v/v/v))施加到三角形紙的后端。由于存在毛細(xì)管效應(yīng)，因此溶劑會向前移動并溶解血點(diǎn)中的化學(xué)物質(zhì)。最終，當(dāng)溶劑到達(dá)紙尖時發(fā)生電噴霧。為證實(shí)上文所述的“血點(diǎn)”法的效果，將全血施加于紙上直接進(jìn)行電噴霧。MS/MS譜顯示，未從10 μ 1全血樣品中檢測出海洛因，即使?jié)舛雀哌_(dá)20ppm(圖7B)。圖8A的MS/MS譜顯示可使用“點(diǎn)”方法從原尿樣品中檢測出海洛因。將0. 4 μ 1含有IOOppb海洛因的原尿樣品施加于三角形紙的中心上，以形成Imm2尿點(diǎn)。尿點(diǎn)干了之后， 將10 μ 1溶劑(Me0H/H20/H0Ac (50 49 1，v/v/v))施加到三角形紙的后端。由于存在毛細(xì)管效應(yīng)，因此溶劑會向前移動并溶解血點(diǎn)中的化學(xué)物質(zhì)。最終，當(dāng)溶劑到達(dá)紙尖時發(fā)生電噴霧。為了證明上文所述的“點(diǎn)”方法的效果，將原尿施加于紙上直接進(jìn)行電噴霧。MS/ MS譜顯示，濃度為IOOppb時10 μ 1原尿樣品中仍未檢測出海洛因(圖8Β)。圖9Α的MS譜顯示在未進(jìn)行樣品制備的情況下從可樂中檢測出咖啡因。圖9Β的 MS譜顯示從咖啡粉中檢測出咖啡因?？捎眉埲遣潦每Х却谋砻鎭硎占Х确?。圖22Α和圖22Β顯示分別在正模式和負(fù)模式下分析得到的可口可樂(可樂)的譜。 MS/MS譜中突顯的質(zhì)子化了的咖啡因的峰值(m/z 195)在正模式下的質(zhì)譜中占主導(dǎo)，因?yàn)檫@種飲料中咖啡因的濃度較高(lOOug/mL)(圖22C)。負(fù)模式下的MS/MS譜中突顯兩種高濃度化合物苯甲酸鉀和乙酰磺胺酸鉀(圖22D到圖22E)。圖22F顯示在進(jìn)行尿收集的2小時之前喝了可口可樂(可樂)的人尿中的咖啡因的譜。尿中通常含有高濃度的尿素，尿素也易于電離。因此，質(zhì)子化了的尿素[m/z，61]和尿素二聚體[m/z，121]在MS譜中占主導(dǎo)。然而，在所述MS/MS譜中突顯質(zhì)子化了的咖啡因， 這表示尿樣品中有良好的信噪比。圖10顯示在未進(jìn)行樣品制備的情況下用于分析的尿的
15MS譜。圖IOA為從喝咖啡的人尿中檢測出的咖啡因的MS譜。圖IOB的質(zhì)譜顯示從未喝咖啡的人尿中未檢測出咖啡因。圖22G顯示通過擦拭樣品所收集的海洛因(m/z，370)的MS譜。將含有50ng海洛因的5uL溶液點(diǎn)到Icm2的桌面區(qū)域上。將紙三角潤濕，并用其擦拭桌面。接著，將紙三角連接到高壓電源用于質(zhì)譜檢測。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明探針既可用作質(zhì)譜檢測的電離源又可用作質(zhì)譜檢測的取樣裝置。固體表面上的微量樣品完全可通過使用本發(fā)明探針擦拭表面來收集?；覊m和其他干擾物也會收集到紙三角上，但此復(fù)雜基體中仍可直接檢測出海洛因。8 在未提取的情況下用EST Mmmnmmm^Mn圖12顯示使用四種植物的切片組織直接得到的植物組織MS譜。㈧洋蔥，⑶大蔥以及兩種不同的葉子(C)和(D)。圖13顯示對維生素C進(jìn)行分析的MS/MS譜，圖13A是在未制備樣品的情況下對洋蔥的直接分析，圖13B使用了標(biāo)準(zhǔn)溶液。實(shí)例9 全血和其他牛物流體體液，例如血漿、淋巴、眼淚、唾液和尿，均為復(fù)雜混合物，其所含分子具有各種分子量、極性、化學(xué)性質(zhì)和濃度。在許多不同領(lǐng)域，監(jiān)測體液的特定化學(xué)成分很重要，這些領(lǐng)域包括臨床診斷、藥物研發(fā)、法醫(yī)毒物學(xué)、濫用藥物檢測以及治療藥物監(jiān)測。血液測試，包括導(dǎo)出液血漿和血清，以及尿測試在臨床監(jiān)測中尤為重要。血液中多種多樣的化學(xué)物質(zhì)均會在臨床環(huán)境中接受例行監(jiān)測。常見實(shí)例包括基礎(chǔ)代謝檢查，其測量電解質(zhì)，比如鈉和鉀以及尿素、葡萄糖和肌酸；以及確定個人患心血管疾病風(fēng)險的血脂檢查，該項(xiàng)檢查包括測量總膽固醇、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)和甘油三酸酯。對血液中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室測試實(shí)際上是測試血清，血清是通過離心作用與血細(xì)胞分離的血液液體成分。因?yàn)樵S多醫(yī)學(xué)診斷測試依賴于比色測定并因此而需要透明流體，所以此步驟是必需的。 在離心分離之后，用各種方式對目標(biāo)分子進(jìn)行檢測，最常用的是免疫測定，例如，酶聯(lián)免疫吸附劑測定(ELISA)或放射免疫測定(RIA)，或者酶活性測定，其中選擇特定的酶對目標(biāo)分子進(jìn)行的氧化是一種變色反應(yīng)，例如，測試膽固醇(用膽固醇氧化酶氧化)或葡萄糖(用葡萄糖氧化酶氧化)。制藥科學(xué)屆對以干血點(diǎn)的形式在紙上存儲和輸送全血樣品非常有興趣 (N·史普納(N. Spooner)等人分析化學(xué)(Anal Chem.)，2009，81，1557)。對血液中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行的大多數(shù)測試都是測試液體樣品，通常是與液態(tài)全血隔離的血清或血漿。液態(tài)血或血液成分需要存儲、輸送和處理，其中存在一些困難。雖然某些測試中必須使用液態(tài)血，但在其他測試中可使用已點(diǎn)到表面(通常是紙)上并已變干的血或其他體液。本發(fā)明的探針和方法可在無需進(jìn)行任何樣品制備的情況下分析全血。按照以下步驟制備樣品將0. 4μ L血液直接施加于紙三角的中心并干燥約1分鐘，以形成干血點(diǎn)(圖 23Α)。將IOuL甲醇/水(1 1，ν/ν)施加在紙三角后端附近。在毛細(xì)管作用的驅(qū)動下，溶液會在紙上行進(jìn)并將紙完全潤濕。然后溶液與干血點(diǎn)相互作用，血中的分析物進(jìn)入溶液中并被輸送到探針的針頭發(fā)生電離(圖23Α)。血液樣品的分析過程可在約2分鐘內(nèi)完成?？蓪⒉煌幬飺饺氲饺?，且將全血施加到本發(fā)明探針，如上文所述。下文描述對不同藥物進(jìn)行檢測。伊馬替尼(格列衛(wèi))是一種2-苯胺基嘧啶衍生物，經(jīng)過FDA認(rèn)證可治療慢性粒細(xì)胞白血病，但只在很小的濃度范圍內(nèi)有效。以治療范圍內(nèi)的濃度在人類全血中摻入伊馬替尼，使所得全血在小的紙三角上沉積以用于分析(圖14A)。質(zhì)子化了的伊馬替尼的串聯(lián)質(zhì)譜(MS/MS，圖14B) (m/z 494)顯示單個特征的碎片離子。使用此信號并且將已知濃度的伊馬替尼-d8添加為內(nèi)標(biāo)物來確定全血中伊馬替尼的量。相關(guān)響應(yīng)在很大濃度范圍內(nèi)都是線性的，包括整個治療范圍(圖14C)。阿替洛爾是治療心血管疾病的□阻斷劑藥物，測試時可通過使用干血點(diǎn)方法評定紙噴霧器來進(jìn)行全血分析。將阿替洛爾以所要的濃度直接摻入到全血中，并如上文所述將全血樣品用于紙噴霧器。質(zhì)譜顯示，干血點(diǎn)中有400pg質(zhì)子化了的阿替洛爾(0.4uL全血中 lug/mL的阿替洛爾)，且MS/MS譜顯示，干血點(diǎn)中即使只有20pg阿替洛爾(0. 4uL全血中 50ug/mL的阿替洛爾)，質(zhì)譜仍會將其突顯出來(圖23B)。圖23C為全血中的海洛因的質(zhì)譜。本專利申請文件中的數(shù)據(jù)顯示，可使用串聯(lián)質(zhì)譜檢測出干血點(diǎn)中的200pg海洛因。還可觀察到，紙媒介會充當(dāng)過濾器的次要角色，從而保留血細(xì)胞。重要的是，樣品可直接在存儲媒介上進(jìn)行分析，而不需要在分析之前從紙中轉(zhuǎn)移。所有的實(shí)驗(yàn)都是在開放的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下完成的。兩個額外的特征表明，所述方法能夠擴(kuò)大質(zhì)譜儀在基本護(hù)理設(shè)施中的使用分析用的血液樣品通過針孔吸得而不是用導(dǎo)管；以及使用手持式質(zhì)譜儀可以讓實(shí)驗(yàn)輕松進(jìn)行(圖18和下文的實(shí)例10)。實(shí)例10 手持式質(zhì)譜儀本發(fā)明的系統(tǒng)和方法適合于手持式質(zhì)譜儀。可使用手持式質(zhì)譜儀(迷你型10，在普渡大學(xué)定制)進(jìn)行紙噴霧。對摻有 ο μ g/mL甲醇的全血進(jìn)行分析。在血(0. 4uL)干( 1分鐘)后，將甲醇/水(1 1，10 μ L)施加到紙上以產(chǎn)生噴霧進(jìn)行質(zhì)譜檢測(圖18)。插圖顯示，使用串聯(lián)質(zhì)譜可輕松識別出全血中的阿替洛爾，即使阿替洛爾的量低至如g。實(shí)例11 血管緊張素I圖 15 為血管緊張素 I 溶液(Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu (SEQ ID NO :1)，10 μ L，8 μ g/mL甲醇/水，1 1，，ν/ν)在層析紙(噴霧電壓4. 5kV)上的紙噴霧器質(zhì)譜。插圖表示質(zhì)量范圍為630-700的展開圖。質(zhì)子化了的離子([M+2H]2+)和鈉加合離子 ([M+H+Na]2+、[M+2Na]2+)是主要離子種類。實(shí)例12 水果上的農(nóng)業(yè)化肥用紙擦拭來收集樣品，隨后使用本發(fā)明探針對該樣品進(jìn)行分析，這一過程可用于對水果上的農(nóng)業(yè)化肥進(jìn)行快速分析。用甲醇潤濕的層析紙(3x3cm)擦拭從雜貨店購買的檸檬皮上的IOcm2面積。甲醇干了之后，從紙的中心切下一個三角形并通過施加10 μ L甲醇/ 水溶液而將該三角形用于紙張噴霧器。所記錄的譜(圖34Α至圖34Β)顯示，原來在檸檬皮上的殺菌劑涕必靈(對于質(zhì)子化了的分子離子為m/z 202且對于鈉加合離子為m/z 224) 已收集到紙上且易于由MS突顯，并通過使用MS/MS分析加以確定。還觀察到存在另一種殺菌劑抑霉唑(m/z 297)。實(shí)例13 腫瘤樣品本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可分析人類前列腺腫瘤組織和正常組織。腫瘤和鄰近的正常組織部分厚15 μ m且被固定到載玻片上，以便使用解吸電噴霧電離技術(shù)(DESI)進(jìn)行顯像研究?？墒褂靡桓饘籴槒妮d玻片上先移取腫瘤區(qū)中的lmm2X15ym的組織，接著移取正常區(qū)中的lmm2xl5 μ m的組織，并將這些組織置于紙三角的表面上進(jìn)行紙噴霧器分析。
將一滴甲醇/水(1 Iv ν;10μ1)施加到紙上作為溶劑，接著施加4. 5kV正直流電壓以產(chǎn)生噴霧。例如磷脂酰膽堿(PC)和鞘磷脂(SM)等磷脂均突顯在譜中(圖17A 和圖17B)。m/z 798處的[PC(34:1)+K]+峰值在腫瘤組織中明顯較高，而與正常組織相比， m/z 725 處的[SM(34:1)+Na]+峰值、m/z 756 處的[SM(36:0)+Na]+峰值和 m/z 804 處的 [SM (36 4) +Na] +峰值明顯較低。實(shí)例14 治療藥物監(jiān)測藥物的投放取決于運(yùn)用適當(dāng)?shù)膭┝糠结榿淼玫桨踩行У慕Y(jié)果。此方針在研究藥物的藥物代謝動力學(xué)(PK)和藥效動力學(xué)(PD)的臨床試驗(yàn)期間建立。臨床試驗(yàn)使用Hi-PD 研究來確定標(biāo)準(zhǔn)劑量，所述標(biāo)準(zhǔn)劑量可能是固定的，也可能根據(jù)含有體重、體表等變量的配方有所調(diào)整。然而，藥物暴露(即，藥物隨時間流傳的量)受各種因素的影響，對于不同的患者，這些因素也不相同。例如，個體的代謝速率、血漿蛋白質(zhì)的類型和含量以及先前條件 (例如，腎和/或肝損傷)都會影響體內(nèi)藥物暴露。此外，藥物投放以及藥療法也會影響藥物暴露。結(jié)果，經(jīng)常難以預(yù)測和規(guī)定藥物投放的最佳方案。藥物暴露過多或暴露不足分別會導(dǎo)致中毒或療效降低。為解決這些問題，可以使用治療藥物監(jiān)測(TDM)。TDM是對體內(nèi)的藥物活動程度進(jìn)行測量，之后對藥物劑量或用藥時間進(jìn)行調(diào)整，以提高療效和/或降低毒性。當(dāng)藥物的藥物代謝動力學(xué)變異相對于治療窗來說較大時TDM會進(jìn)行顯示，并確定藥物暴露與療效和/或毒性之間的關(guān)系。需要TDM的另一原因是活性成分必須能夠獲得十分精準(zhǔn)的測定。免疫測定和液相色譜質(zhì)譜(LC-MQ是TDM 常用的方法。與免疫測定相比，LC-MS具有以下優(yōu)點(diǎn)適用范圍廣、靈敏度高、定量良好、特異性高和處理能力強(qiáng)。本發(fā)明探針可結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜儀提供臨床治療藥物監(jiān)測?？墒褂眉垏婌F器和實(shí)驗(yàn)室級LTQ質(zhì)譜儀分析干血點(diǎn)中的藥物伊馬替尼(美國是格列衛(wèi)，歐洲/澳大利亞是基利克，用于治療慢性粒細(xì)胞白血病)。將已知濃度的伊馬替尼-d8用作內(nèi)標(biāo)物，使用 MS/MS譜確定全血中伊馬替尼的量(圖14C)。相關(guān)響應(yīng)在很大濃度范圍內(nèi)都是線性的，包括整個治療范圍(圖14C)。實(shí)例15 高處理量檢測可制造多針尖裝置并將其用于高處理量分析(圖^A)。所述多針尖裝置為全部連接到單個銅帶的一組紙三角(圖^A)。有電極連接到銅帶。將多個樣品放于單個紙板上，并使用多針尖探針進(jìn)行連續(xù)分析(圖28B和圖^C)。每個針尖會預(yù)先注入0. 2uL含有 IOOppm樣品(可卡因或咖啡因)的甲醇/水，并弄干。接著，所有多針尖裝置在移動臺上以穩(wěn)定的速度從左到右移動，且在移動期間從針尖背部向各針尖施加7uL甲醇/水。為了防止針尖在噴霧期間受到污染，會在兩個樣品針尖之間留空。圖28C顯示整個掃描的信號強(qiáng)度。從總強(qiáng)度來看，六個針尖產(chǎn)生了六個各自的高的信號峰值。對于可卡因而言，只在掃描針尖2和針尖6時出現(xiàn)峰值。對于咖啡因而言，最高峰值源于針尖4，這與樣品注入順序一致。實(shí)例16 組織分析可使用本發(fā)明探針對動物組織中的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行直接分析，如圖29A所示。移取小切片組織并將其置于紙三角上。將甲醇/水(1 Iv ν;10μ1)施加到紙作為溶劑，接著施加4. 5kV正直流電壓以產(chǎn)生噴霧進(jìn)行MS分析。可觀察到豬腎上腺組織(1mm3，圖^B)的質(zhì)子化了的激素離子。圖16的質(zhì)譜顯示用紙噴霧器對動物組織中的激素進(jìn)行的直接分析。將一小片豬腎上腺組織(1_ χ Imm χ Imm)置于紙表面上，并施加MeOH/水(1 Iv ν ； 10μ1)，隨后將電壓施加到紙上以產(chǎn)生噴霧。腎上腺素和去甲腎上腺素均突顯在譜中；磷脂信號在質(zhì)譜較高處占主導(dǎo)地位。獲得從腫瘤和鄰近的正常區(qū)中移取的人類前列腺組織 (lmm2xl5ym)的血脂曲線圖(圖29C和圖29D)。例如磷脂酰膽堿(PC)和鞘磷脂(SM)等磷脂均突顯在譜中。m/z 798處的[PC(34:1)+K]+峰值在腫瘤組織中明顯更強(qiáng)(圖^C)， 而與正常組織相比，m/z 725處的[SM(34:1)+Na]+峰值、m/z 756處的[SM(36:0)+Na]+峰值和m/z 804處的[SM (36:4)+Na]+峰值明顯較低(圖29D)。實(shí)例17 在線衍牛為了分析混合物中電離效率相對較低且濃度相對較低的目標(biāo)分析物，常常需要進(jìn)行衍生以提供足夠的靈敏度?？赏ㄟ^將試劑添加到噴霧溶液，例如，含有適合于目標(biāo)分析物的試劑的甲醇/水溶液中來實(shí)施在線衍生。如果待用的試劑在紙上是穩(wěn)定的，則在制造探針時也可將試劑添加到多孔材料上。例如，將5 μ L含有500ng甜菜堿醛氯化物的甲醇添加到紙三角上并讓其變干，從而制得預(yù)先添加有衍生試劑用于分析血清中的膽固醇的樣品基材。通過甜菜堿醛(BA)與羥基反應(yīng)進(jìn)行在線電荷示蹤先前已證明可有效識別組織中的膽固醇(吳(Wu)等人，分析化學(xué)(Anal Chem. )2009,81 :7618-7624)。當(dāng)使用紙三角分析時，將2 μ L人類血清點(diǎn)到紙上以形成干血點(diǎn)，接著使用紙噴霧電離技術(shù)進(jìn)行分析。將10yLACN/CHC13(l Iv ν)溶液而不是甲醇/水用于紙噴霧器，以避免甜菜堿醛與甲醇反應(yīng)。圖30Α和圖30Β顯示使用空白紙與使用預(yù)先添加有試劑的紙三角進(jìn)行分析的比較。在未使用衍生試劑的情況下，未觀察到與膽固醇相關(guān)的峰值，例如，質(zhì)子化了的離子[Chol+H] + (m/z 387)、失水[Chol+H-H20] + (m/ ζ 369)和鈉加合物[Chol+Na] + (m/z 409)(圖30A)。在使用衍生試劑的情況下，可在m/z 488. 6處觀察到離子[Chol+BA] + (圖30B)。對此離子執(zhí)行MS/MS分析，觀察到一個特征碎片離子m/z 369(圖30C)。實(shí)例18 使用改質(zhì)的紙板噴霧器預(yù)先濃縮肽使用光致抗蝕劑對紙表面上的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行預(yù)先濃縮。用SU-8光致抗蝕劑處理層析紙使之呈現(xiàn)疏水性，如先前所述(馬第尼斯(Martinez)等人，德國應(yīng)用化學(xué)(Angew. Chem. Int. Ed. )2007,46 :1318-1320)。接著，將 5 μ 1 緩激肽 2_9 溶液(純 H2O 中 IOOppm)施加于紙表面上。溶液干了之后，將紙放入水中并水洗10秒。水洗之后，將紙三角固持在MS 入口前，然后施加10 μ 1純MeOH作為溶劑并將電壓設(shè)置在4. 5kV加到紙噴霧器。對未作處理的紙板進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)以便比較。圖31A顯示從用光致抗蝕劑處理的紙中獲得的緩激肽2-9的串聯(lián)MS譜。最強(qiáng)的碎片離子的強(qiáng)度404為5. 66E3。圖31B顯示從未用光致抗蝕劑處理的正常層析紙中獲得的緩激肽2-9的串聯(lián)MS譜。最強(qiáng)的碎片離子的強(qiáng)度404僅為1.41E1。這些數(shù)據(jù)顯示，用光致抗蝕劑處理過的層析紙與肽之間的親合性比正常層析紙與肽之間的親合性高得多，因此水洗之后可將更多的肽保留在紙表面上。施加純甲醇之后，這些保留的肽將被解除吸附并由 MS檢測出。此方法可用來預(yù)先濃縮紙表面上的疏水化學(xué)物質(zhì)，也可清除紙表面的其他親水材料(例如，鹽)。實(shí)例19 極性反轉(zhuǎn)施加到探針的電壓極性不必匹配質(zhì)譜分析儀中使用的極性。具體而言，可以使用
19負(fù)電位運(yùn)作本發(fā)明探針，而記錄的是所得帶正電荷離子的質(zhì)譜。在陰離子模式下，紙噴霧器中產(chǎn)生較大的電子流(或溶劑化電子)。這些電子如果具有適當(dāng)?shù)哪芰勘憧杀痪哂羞m當(dāng)電子親和性的分子捕獲，從而產(chǎn)生自由基陰離子?；蛘撸@些電子可對分析物進(jìn)行電子電離從而產(chǎn)生自由基陽離子，或者ESI可包括可與分析物進(jìn)行電荷交換從而產(chǎn)生自由基陽離子的溶劑分子。如果用充足的能量進(jìn)行此過程，則可能會產(chǎn)生特征碎片離子，但前提是在出現(xiàn)碎片之前自由基陽離子不會因?yàn)榕鲎捕g化。在臺式LTP上使用甲苯蒸汽完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，其中在-4. 5kV下實(shí)施本發(fā)明探針并將甲醇水作為溶劑施加到紙上。記錄圖32所示的譜。可以看到，產(chǎn)生質(zhì)子化了的分子的離子/分子反應(yīng)(m/z 93)如所預(yù)期在大氣壓下發(fā)生。然而還可看到，在m/z 92處出現(xiàn)自由基陽離子，且在m/z 91和65處出現(xiàn)其特征碎片。有趣的是，在甲苯蒸汽源靠近MS入口，S卩，在紙尖與MS入口之間的放電陰極區(qū)中時，更易于產(chǎn)生“EI”碎片離子。這表明，可能是高能電子在“下降”區(qū)中進(jìn)行的直接電子電離至少部分地導(dǎo)致了此現(xiàn)象。實(shí)例20 用于血液分析的樣品筒圖33A顯示將血液點(diǎn)到將用于質(zhì)譜分析的多孔紙上的示例性情況。樣品筒具有中心量控制瓶以及溢流瓶。可使用塞子(例如，含有固定量的化學(xué)內(nèi)標(biāo)物的可溶解膜)堵住瓶的底部以控制量。將一滴血液置于瓶中(圖33B)。使多余的血液流入溢流瓶來控制瓶中的血液量(圖33B)。瓶中的血液隨后在底部的膜中溶解，從而將化學(xué)內(nèi)標(biāo)物混入血液中 (圖33B)。塞子溶解之后，血液會流到紙板上，最終形成具有可控量的樣品和內(nèi)標(biāo)物的干血點(diǎn)(圖33B)。
20
權(quán)利要求
1.一種質(zhì)譜探針，其包括連接到高壓電源的至少一多孔材料，其中所述多孔材料與溶劑流分開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述多孔材料為紙或PVDF膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的探針，其中所述紙為濾紙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探針，其中所述濾紙的形狀為三角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述多孔材料具有圓錐形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述多孔材料為凝膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其中所述探針包括多個針尖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的探針，其中產(chǎn)生噴霧的針尖角度小于所述探針其他針尖的角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探針，其進(jìn)一步包括施加到所述多孔材料的溶劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探針，其中所述溶劑有助于通過所述多孔材料輸送樣品。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探針，其中所述溶劑含有內(nèi)標(biāo)物。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探針，其中所述溶劑允許區(qū)別保留化學(xué)性質(zhì)不同的樣品成分。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探針，其中所述溶劑使鹽和基體的效應(yīng)最小化。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的探針，其中所述溶劑允許對所選分析物進(jìn)行在線化學(xué)衍生。
15.一種用于分析樣品材料的系統(tǒng)，其包括探針，所述探針包括連接到高壓電源的至少一多孔材料，其中所述多孔材料與溶劑流分開；以及質(zhì)譜分析儀。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述多孔材料為紙或PVDF膜。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述紙為濾紙。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述濾紙的形狀為三角形。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述多孔材料為凝膠。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括施加到所述多孔材料的溶劑。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述質(zhì)譜分析儀用于質(zhì)譜儀或手持式質(zhì)譜儀。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述質(zhì)譜分析儀選自由以下各物組成的群組 四極離子阱、直線離子阱質(zhì)譜儀、圓柱形離子阱質(zhì)譜儀、離子阱回旋共振質(zhì)譜儀、軌道阱質(zhì)譜儀、飛行時間質(zhì)譜儀、傅里葉變換離子阱回旋共振質(zhì)譜儀以及扇形質(zhì)譜儀。
23.一種用于分析樣品的方法，其包括將樣品與至少一多孔材料接觸，其中所述多孔材料與溶劑流分離； 將高電壓施加到所述多孔材料以產(chǎn)生所述樣品中分析物的離子，所述離子從所述多孔材料中排出；以及分析所述所排出的離子。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其進(jìn)一步包括將溶劑施加到所述多孔材料。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述樣品為液體。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述樣品為固體。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述樣品為化學(xué)物質(zhì)或生物物質(zhì)。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述多孔材料為凝膠，且所述樣品為寡核苷酸或多核苷酸。
29.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述溶劑有助于通過所述多孔材料輸送所述樣品。
30.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述溶劑包括內(nèi)標(biāo)物。
31.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述溶劑允許區(qū)別保留化學(xué)性質(zhì)不同的樣品成分。
32.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述溶劑使鹽和基體的效應(yīng)最小化。
33.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述溶劑允許對所選分析物進(jìn)行在線化學(xué)衍生。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述多孔材料為紙或PVDF膜。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中分析包括提供質(zhì)譜分析儀以產(chǎn)生所述樣品中分析物的質(zhì)譜。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中由所述高電壓產(chǎn)生的電場有助于通過所述多孔材料輸送所述樣品。
37.根據(jù)權(quán)利要求M所述的方法，其中所述溶劑在所述多孔材料的表面上形成液體薄膜。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中由所述高電壓產(chǎn)生的電場有助于所述分析物在所述液體薄膜中輸送。
39.一種電離樣品的方法，其包括將高電壓施加到至少一多孔材料以產(chǎn)生所述樣品中分析物的離子，其中所述多孔材料與溶劑流分開。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述多孔材料為紙或PVDF膜。
41.一種質(zhì)譜探針，其包括集成板，其包括至少一多孔材料和一固體材料，所述集成板連接到高壓電源，其中所述集成板與溶劑流分開。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的探針，其中所述固體材料包括尖角。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的探針，其中所述至少一多孔材料為多種多孔材料。
44.一種用于分析樣品的方法，其包括將樣品與包括至少一多孔材料和固體尖端的集成板接觸， 其中所述集成板與溶劑流分離；將高電壓施加到所述集成板以產(chǎn)生所述樣品中分析物的離子，所述離子從所述集成板中排出；以及分析所排出的離子。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其進(jìn)一步包括將溶劑施加到所述多孔材料。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中所述溶劑在所述多孔材料的表面上形成液體薄膜。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的探針，其中所述至少一多孔材料為多種多孔材料。
全文摘要
本發(fā)明大體上涉及用于對樣品進(jìn)行質(zhì)譜分析的系統(tǒng)和方法。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種質(zhì)譜探針，其包括至少一種連接到高壓電源的多孔材料，其中所述多孔材料與溶劑流分離。
文檔編號H01J49/00GK102414778SQ201080019239
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者H·王, J·劉, Q·楊, Z·歐陽, 尼古拉斯·E·馬尼克, 羅伯特·格雷厄姆·庫克斯 申請人:普度研究基金會