小型电喷雾萃取离子源的应用基础研究

针对新型离子化装置研制方兴未艾、但其微型化研究鲜见报道的现状，本课题以具有良好应用前景的电喷雾萃取电离源（EESI）为基础，拟设计、加工、组装集成化的小型电喷雾萃取离子源（uEESI），开展uEESI在复杂基体样品分析方面的应用基础研究。在新型uEESI中，纳喷雾产生的试剂离子与手动喷雾器引入的中性样品分子在三维空间内碰撞，发生萃取电离而产生待测物离子，避免了鞘气和反应气的使用，进一步简化了uEESI结构和操作过程，提高了分析性能和便携性。在此基础上，将uEESI耦合到商品化质谱仪中，研究建立典型食品、临床样品、环境样品、生物样品的现场快速质谱分析方法，探讨制约EESI小型化的可能因素及其对uEESI性能的影响规律，为uEESI与小型质谱仪联用奠定基础，为uEESI产业化发展提供依据和思路，将显著地提高相关学科群的创新能力，促进我国尖端科学仪器国产化进程，具有显著的社会效益和经济效益。

针对新型离子化装置研制方兴未艾、但其微型化研究鲜见报道的现状，本课题以具有良好应用前景的电喷雾萃取电离源（extractive electrospray ionization, EESI）为基础，设计、加工、组装了集成化的小型电喷雾萃取离子源（uEESI），并开展了uEESI 在复杂基体样品分析方面的应用基础研究。在新型的uEESI中，纳喷雾产生的试剂离子与手动喷雾器引入的中性样品分子在三维空间内碰撞，发生萃取电离而产生待测物离子，电离过程避免了鞘气和反应气的使用，从而进一步简化了uEESI的装置结构和实验操作过程，提高了分析性能和装置的便携性。在此基础上，我们将uEESI耦合至商品化质谱仪中，研究了建立典型食品、临床样品、环境样品、生物样品的现场快速质谱分析方法。以啤酒作为典型复杂基体样品，将自行组装的uEESI离子源用于啤酒中组胺的直接快速检测，未经脱气等样品处理，无需萃取、色谱分离等过程，能够直接获得啤酒中组胺的准确定量信息。实验结果表明，该新型装置能够用于复杂基体样品的直接、快速检测，并具有较高的选择性和灵敏度，可满足复杂基体样品实际测量的要求。本项目系统地探讨了制约EESI小型化的可能因素及其对uEESI 性能的影响规律，为进一步开展uEESI与便携式质谱仪联用技术的研究奠定了理论基础和实践经验，为uEESI 产业化发展提供了依据和思路，将显著地提高相关学科群的创新能力，促进我国尖端科学仪器国产化进程，具有显著的社会效益和经济效益。此外，在该项目的支持下，我们在EESI过程中引入了电晕放电，由于电晕放电产生的等离子具有更强的电离能力，实验中不仅能够获得了复杂基体样品中的极性分子的质谱信号，同时获得了弱极性分子甚至非极性分子的质谱信号，并具有较高的灵敏度。另外，我们建立了基于EESI用于人体呼吸气体中乙腈分子直接检测的分析方法，通过对主动吸烟和被动吸烟者的呼吸气体中乙腈含量的变化趋势进行研究，发现乙腈分子的代谢途径与其他有机气体不同，以往所有报道的有机气体在呼吸系统中采用简单扩散的方式进行代谢，令人惊奇的是，乙腈分子则是采用了易化扩散的形式进行代谢，这一发现将有助于推动生物学、代谢组学、环境毒理学等学科的深入研究。