液質(zhì)聯(lián)用離子源 ，質(zhì)量分析器種類(lèi)，單四極和三重四極比較

                 上海連橋生物科技有限公司

液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)一般用來(lái)對(duì)不揮發(fā)性化合物，極性化合物，熱不穩(wěn)定化合物，大分子量化合物（包括蛋白、多肽、多聚物等）進(jìn)行分析測(cè)定，其離子源種類(lèi)比較多，今天主要來(lái)看下大氣壓電噴霧電離ESI、大氣壓化學(xué)電離APCI、大氣壓光電離APP

ESI 為電噴霧，即樣品先帶電再?lài)婌F，帶電液滴在去溶劑化過(guò)程中形成樣品離子，從而被檢測(cè)，對(duì)于極性大的樣品效果好一些；電噴霧電離源是一種軟電離方式，即便是分子量大，穩(wěn)定性差的化合物，也不會(huì)在電離過(guò)程中發(fā)生分解，它適合于分析極性強(qiáng)的大分子有機(jī)化合物，如蛋白質(zhì)、肽、糖等。電噴霧電離源的最大特點(diǎn)是容易形成多電荷離子。這樣，一個(gè)分子量為10000Da的分子若帶有10個(gè)電荷，則其質(zhì)荷比只有1000Da，進(jìn)入了一般質(zhì)譜儀可以分析的范圍之內(nèi)。根據(jù)這一特點(diǎn)，目前采用電噴霧電離，可以測(cè)量分子量在300000Da以上的蛋白質(zhì)。

APCI 為大氣壓力化學(xué)電離源，樣品先形成霧，然后電暈放電針對(duì)其放電，在高壓電弧中，樣品被電離，然后去溶劑化形成離子，最后檢測(cè)，對(duì)極性小的樣品效果較好。大氣壓化學(xué)電離源主要用來(lái)分析中等極性的化合物。有些分析物由于結(jié)構(gòu)和極性方面的原因，用ESI不能產(chǎn)生足夠強(qiáng)的離子，可以采用APCI方式增加離子產(chǎn)率，可以認(rèn)為APCI是ESI的補(bǔ)充。APCI主要產(chǎn)生的是單電荷離子，所以分析的化合物分子量一般小于1000Da。用這種電離源得到的質(zhì)譜很少有碎片離子，主要是準(zhǔn)分子離子。

大氣壓光電離源，適用于弱極性的化合物，如多環(huán)芳烴等

ESI 的軟電離程度較APCI 的還小，但其應(yīng)用范圍較APCI 的大，只有少部分ESI 做不出，可以用APCI 輔助解決問(wèn)題，但是APCI還是不能解決所有ESI 解決不了的問(wèn)題，一般用ESI 和 APPI 搭配使用比 ESI 和APCI 的應(yīng)用范圍更廣一些。

APCI與ESI源都能分析許多樣品，而且靈敏度相似，很難說(shuō)出哪一種更合適。同時(shí)至今沒(méi)有一個(gè)確切的準(zhǔn)則判斷何時(shí)使用某一種電離方式更好。但是通常認(rèn)為電噴霧有利于分析生物大分子及其它分子量大的化合物，而APCI更適合于分析極性較小的化合物。

ESI和APCI共同點(diǎn)

1、使用高電壓元件和霧化氣噴霧法產(chǎn)生離子

2、通常產(chǎn)生(M+H)+或(M-H)-等準(zhǔn)分子離子

3、產(chǎn)生極少的碎片，但可以控制產(chǎn)生結(jié)構(gòu)碎片

1. 非常靈敏的電離技術(shù)。

不同點(diǎn):

1、生成離子的方式不同，ESI：液相離子化；APCI：氣相離子化

2、樣品兼容性

ESI：極性化合物和生物大分子

APCI：非極性，小分子化合物（相對(duì)ESI而言）且有一定揮發(fā)性

ESI的適用范圍要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于APCI

APCI缺點(diǎn)

1.有限的結(jié)構(gòu)信息

2.易發(fā)生熱裂解

3.低質(zhì)量時(shí)化學(xué)噪聲大

4.不適合做分子量大于1000的化合物

質(zhì)量分析器的功能是將離子源產(chǎn)生的離子，按照其質(zhì)荷比m/z進(jìn)行分離、檢測(cè)，得到化合物特征的質(zhì)量信息。其中四級(jí)桿是zui常yong的質(zhì)量分析器。四級(jí)桿又主要有單四極和三重四極兩種

單四級(jí)桿

四極桿質(zhì)量分析器是由四根嚴(yán)格平行并與中心軸等間隔的圓柱形或者雙曲面柱狀電極構(gòu)成的正、負(fù)兩組電極，其上施加直流(DC)和射頻(RF)電壓，產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)電場(chǎng)即四極場(chǎng)。 離子在四極場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡由馬修(Mathieu)方程解束確定．滿(mǎn)足方程穩(wěn)定解的即有穩(wěn)定振蕩的離子能通過(guò)四極場(chǎng)。精確地控制四極電壓變化，使定質(zhì)荷比(m／z)的離子通過(guò)正、負(fù)電極形成的動(dòng)態(tài)電場(chǎng)到達(dá)檢測(cè)器，對(duì)于電壓變化的每一個(gè)瞬間，只有一種質(zhì)荷比的離子能夠通過(guò)，其質(zhì)荷比正比于射頻電壓RF的振幅，m/z=[k’/Ω2r2]V，所以質(zhì)量分析器也被稱(chēng)為質(zhì)量過(guò)濾器。        

四極桿質(zhì)量分析器的質(zhì)量掃描范圍可以達(dá)到1 200amu掃描速度可以達(dá)到12 500 amu/s。結(jié)構(gòu)上有圓柱形和雙曲面之分，其中雙曲面結(jié)構(gòu)的四極桿能夠產(chǎn)生*符合理論設(shè)計(jì)的四極場(chǎng)。四極桿的材質(zhì)多為金屬鉬，也有石英鍍金的四極桿。

金屬鉬材質(zhì)的設(shè)計(jì)一般無(wú)需加熱，而石英鍍金的四級(jí)桿則需加熱， 這主要是有材質(zhì)之間的熱膨脹系數(shù)決定的。

                       三重四級(jí)

三重四極桿質(zhì)量分析器是將三組多極桿串聯(lián)起來(lái)，第一根和第三根四極桿是質(zhì)量分析器，通常稱(chēng)為MSl和MS2；中間的一根多極桿是碰撞反應(yīng)池，通常采用六極桿的設(shè)計(jì)。

  SIM模式大幅度提高了單四極桿質(zhì)譜的靈敏度，但是由于SIM的方法并不能完quan解jue干擾的問(wèn)題，靈敏度受到一定程度的限制。三重四極桿質(zhì)量分析器就是專(zhuān)門(mén)為了這一目的而設(shè)計(jì)的。

三重四極桿質(zhì)量分析器具有多種數(shù)據(jù)采集方式，除了單四極桿具有的Scan和SIM模式外，三重四極桿質(zhì)量分析器還可以進(jìn)行產(chǎn)物離子掃描(Product Ion Scan)、多反應(yīng)離子監(jiān)測(cè)(Multiple Reaction Monitoring，MRM)、母離子掃描(Precursor Ion Scan)、中性丟失掃描(Neutral Loss Scan)

  由于三重四極產(chǎn)生的碎片離子特異性較強(qiáng)，較單四極的非特異性碎片離子，定性能力更強(qiáng)。

                 質(zhì)量分析器種類(lèi)

液質(zhì)聯(lián)用在使用中經(jīng)常會(huì)用到的質(zhì)量分析器有四級(jí)桿，飛行時(shí)間和離子肼，那么我們來(lái)看下每種質(zhì)量分析器的應(yīng)用。

                 應(yīng)用領(lǐng)域

四級(jí)桿分析器較多的應(yīng)用于藥物分析，要進(jìn)行定性定量的分析。飛行時(shí)間質(zhì)量分析器和離子肼主要是應(yīng)用于代謝領(lǐng)域研究，以定性為主，定量次之。

原理

1、四級(jí)桿分析器主要由四根棒狀電極組成，一般使用的是金屬鉬材質(zhì)，通過(guò)射頻電源改變電壓來(lái)篩選離子，電場(chǎng)遵循馬紹爾方程。

2、飛行時(shí)間質(zhì)量分析器無(wú)需電場(chǎng)或磁場(chǎng)，通過(guò)離子漂移管，給離子以加速電壓，通過(guò)離子的飛行時(shí)間來(lái)確定離子荷質(zhì)比，飛行時(shí)間與離子質(zhì)量平方根成正比，在所加電壓能量相同的情況下，離子質(zhì)量越大則到達(dá)檢測(cè)器所需時(shí)間就越長(zhǎng)；

3、離子肼主體是由一個(gè)環(huán)電極加上下兩個(gè)蓋電極組成的，也遵循馬紹爾方程。質(zhì)量掃描方式與四級(jí)桿類(lèi)似，在恒定的直流電壓和射頻電壓的比值下，改變射頻電壓來(lái)獲取質(zhì)譜。

優(yōu)勢(shì)

TOF：給出的分子量比較準(zhǔn)確，對(duì)大分子有優(yōu)勢(shì)；主要用于定性、也可以用于定量，但靈敏度沒(méi)有三重四*。

離子阱：優(yōu)勢(shì)也在定性，尤其對(duì)可能未知物的確認(rèn)，如合成后的產(chǎn)物及雜質(zhì)、體內(nèi)的可能代謝產(chǎn)物。同TOF一樣，主要用于定性、也可以用于定量，但靈敏度就沒(méi)有三重四*，分子量范圍較三重四極窄。它較TOF的最大特點(diǎn)：可以對(duì)離子進(jìn)行進(jìn)一步的碎裂，以便確定其官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)等。

三重四極：優(yōu)勢(shì)是定量，靈敏度高、選擇性佳，同時(shí)也可做一些物質(zhì)定性。

                                 此篇轉(zhuǎn)至實(shí)驗(yàn)之家