[发明专利]一种多孔材料辅助超声波喷雾离子发生装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于分析测试技术领域，具体涉及一种多孔材料辅助的超声波喷雾大气压敞开式离子发生装置及离子发生方法。本发明可应用于分析化学、生物化学和医学等领域，特别是在高盐溶液、粘稠样品、血清及细胞培养液等复杂基质的质谱分析中应用。

背景技术

质谱分析技术是一种同时具有灵敏度高、特异性好、响应速度快的普适性现代分析测试方法。对于绝大多数质谱仪器而言，从待测物离子的产生到获得离子的响应信号仅需毫秒级的时间。然而，对于一个常规复杂样品的定性和定量分析，需要采用色谱等分离技术将待测物组分从基质中有效分离后才可以进行后续的质谱检测，这通常需要数分钟到数小时的时间。可见，实际样品的前处理过程已经成为制约现代质谱技术分析效率的关键因素。2004年，Cooks等(Takáts，Z.；Wiseman，J.M.；Gologan，B.；Cooks R.G.science，2004，306，471)利用电喷雾解吸电离(DESI)技术，在无需进行样品前处理的情况下，完成在大气压敞开式(ambient)环境下对固体表面上痕量待测物直接进行离子化的过程，成功获得了不同表面上痕量物质的质谱，开创了无需样品前处理的大气压敞开式快速质谱分析方法，随即在国际上掀起了一股基于直接离子化技术的快速质谱分析研究热潮，标志着大气压敞开式快速质谱分析技术研究新时代的来临。

大气压敞开式离子化质谱(Ambient mass spectrometry，AMS)是一种能在敞开式的大气压环境中直接对样品或样品表面物质进行分析的新型质谱技术，此技术无需或只需很少的样品前处理过程，便可实现对复杂样品的快速分析，具有实时、高通量、简便快速等优点，并且保持了传统质谱的高分析速度、高灵敏度等特点。随着大气压敞开式离子源的不断发展，这一技术在食品安全监测、药品滥用检测、环境污染物监控、爆炸物检测、生物分子及代谢物表征、分子成像、化学和生物反应监控等方面得到了广泛应用，其中以DESI为代表的喷雾型离子源和以实时直接分析离子源(Direct analysis in real time，DART)为代表的等离子型离子源应用最为广泛。实时直接分析离子源的分析对象主要是分子量小于1000Da的小分子，其对样品的极性没有要求，既可以用于分析挥发性物质，又可以分析非挥发性物质，而且对样品自身没有破坏性，一般得到的是以加减一个质子存在的单电荷离子峰。DESI通常要求被分析物具有一定的极性，但其不仅可以分析小分子量物质，也可以用于大分子量物质(大于1000Da)的分析，一般得到的是带单电荷或多电荷的准分子离子峰。但是目前报道的大多数大气压敞开式离子源一般都需要直流高电压、激光或高速气体的辅助，这就使得其成本和维护费用较高，体积较大，而且使用时也存在一定的危险性。

超声波是指频率高于20kHz的声波，它具有方向性好，穿透能力强，能量集中的特点。当液体等流过其表面时由于“空穴作用”即在超声波的作用下使得液体内部产生大量的小气泡，这些小气泡在快速的压缩与扩张中，不停产生气泡内爆作用使得液体雾化(Zhu，L.；Gamez，G.；Chen，H.W.；Chingina，K.；Zenobi，R.Chem.Commun.，2009，5，559；Chen，T.Y.；Lin，J.Y.；Chen，J.Y.；Chen，Y.C.JAm Soc Mass Spectrom，2010，21，1547)，同时由于气泡在爆破时会释放出大量的能量，从而使得被分析物部份离子化(Didenko，Y.T.；Suslick，K.S.Nature，2004，418，394；Wu，C.I.；Wang，Y.S.；Chen，N.G.；Wu，C.Y.；Chen，C.H.Rapid Commun.Mass Spectrom.，2010，24，2569)。但是由于超声波的能量比较集中且释放速度较快，所以其产生的液滴尺寸一般都比较大，这就使得液滴中可能会含有大量的溶剂和杂质，不利于质谱的直接检测分析。一些科学家也在寻求各种方法改变超声喷雾液滴的尺寸，如Fedorov等(Aderogba，S.；Meacham，J.M.；Degertekin，F.L.；Fedorov，A.G.；Fernandez，F.M.Appl.Phys.Lett.，2005，86，203110)米用一种带有微孔的硅芯片。但是在其方法中也采用了高电压的方式来辅助物质离子化，而且该芯片的加工工艺也较为复杂。同时由于装置自身条件的限制其很难用于粘性样品、固体样品等的分析。

发明内容

(一)要解决的技术问题