用于电离样品的质谱分析探针和系统技术方案

本发明专利技术大体上涉及用于电离样品的质谱分析探针和系统。在某些实施例中，本发明专利技术提供一种质谱分析探针，其包括衬底，其中该衬底的一部分涂布有一种材料，其一部分从该衬底突出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请主张2014年1月13日提交的第61/926,713号美国临时专利申请以及2013年12月28日提交的第6137/CHE/2013号印度临时专利申请中的每一者的权益和优先权，其中的每一者的内容以全文引用的方式并入本文中。政府支持本专利技术是在美国国家科学基金会授予的CHE1307264下在政府支持下进行的。政府对本专利技术拥有一定的权利。
本专利技术大体上涉及用于电离样品的质谱分析探针和系统。
技术介绍
近期在质谱分析方面的进展很大程度上依赖于离子形成方法的推进。以最小内部能量产生复杂分子的稳定分子离子已成为此类实验的主要目标。用于实现此目标最广泛使用的方法为电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸电离(MALDI)。较新原位电离方法，如解吸电喷雾电离(DESI)，允许在最少或无样品预处理的情况下在样品的天然状态下检验样品。这些优势和所得的分析速度导致引入大约五十种不同的原位电离变体。实时直接分析(DART)、提取电喷雾电离(EESI)、解吸大气压化学电离(DAPCI)、解吸大气压光电离(DAPPI)、激光切除电喷雾电离(LAESI)和纸喷雾电离为过去的十年中引入的新方法中的一些。那些方法中的许多使用耦合到探针的高电压源以在周围环境中实现电离。应用高压有时可能在电离过程期间造成目标分析物的非所需断裂。
技术实现思路
本专利技术提供低电压质谱分析探针，其经配置以产生离子，而无需高电压源。本专利技术的方面用衬底实现，其中衬底的一部分涂布有一种材料，其一部分从衬底突出。一般来说，这些突出物是纳米级的，且不受任何特定理论或作用机制限制的状况下充当电极。突出物提供足够高的场强度以在这些纳米级突出物处产生含有分析物的微米级溶液液滴的场致发射。以该方式，本专利技术的质谱分析探针能够通过应用低电压(例如3伏特或更小)，而非高电压，电离目标分析物，允许在无目标分析物的非所需断裂的情况下进行电离。在某些方面中，本专利技术提供一种质谱分析探针，其包括衬底。衬底可以是多孔或无孔的。示例性衬底为纸质衬底，如由滤纸构成的衬底。衬底可具有任何形状。在某些实施例中，衬底向着端部逐渐变细，如包括向着端部逐渐变细的平面部分的衬底。示例性形状为向着端部逐渐变细的三角形衬底。探针进一步包括涂布衬底的一部分的材料。该材料的一部分从衬底突出。在某些实施例中，材料为导电材料，但这不是所需的，因为在一些情况下包围材料的溶剂可以是电解质。任何导电材料都可本专利技术的探针与一起使用。示例性材料包括导电纳米管，如碳纳米管。典型地，碳纳米管涂布衬底的外表面，且多个碳纳米管的远端部分从衬底表面突出。对于碳纳米管的部分或任何所选材料，也有可能浸渍衬底。在某些实施例中，衬底耦合到电压源。在某些实施例中，电压源经配置以产生3伏特或更小，如2.9伏特或更小，2.8伏特或更小，2.7伏特或更小，2.6伏特或更小，2.5伏特或更小，2.4伏特或更小，2.3伏特或更小，2.2伏特或更小，2.1伏特或更小，2伏特或更小，1.5伏特或更小，或1伏特或更小的电压。本专利技术的另一个方面提供一种系统，其包括质谱分析探针，该探针具有衬底，其中衬底的一部分涂布有材料，其一部分从衬底突出。电压源耦合到衬底，且质量分析器可操作地与系统相连以使得其接收由质谱分析探针产生的离子。在某些实施例中，探针与溶剂流分立。在某些实施例中，探针在无气动辅助的情况下操作。质量分析器可用于台式质谱仪或微型质谱仪。本专利技术的另一个方面提供一种系统，其包括具有碳纳米管的质谱分析探针、耦合到探针的电压源以及质量分析器。在某些实施例中，碳纳米管单独构成探针。在其它实施例中，探针进一步包括衬底(多孔或无孔)且碳纳米管耦合到衬底。附图说明图1图A是碳纳米管(CNT)纸电离的示意图。图B是电离源照片，其显示纸三角形和电池以及接地电气连接。图C是在3kV、3V和1V下来自湿润CNT纸的三苯膦(M)的质谱。图D是CNT涂布纸的场发射-扫描电子显微术(FE-SEM)图像。图E是在3V下质子化分子的同位素分布。图F是m/z 263的产物离子MS2。图2是在3V下三苯膦的全范围质谱。图3是在3kV下三苯膦的ESI质谱(MeOH:H2O，1:1)。光谱显示相比于CNT涂布纸，在m/z 279处的增强氧化峰和其在m/z 221处的C6H6片段(图1图C)。MS/MS光谱显示于插图中。图4是使用矩形CNT涂布纸产生的光谱且插图显示纸(其中质谱仪面对其一侧)的示意图。图5A显示对于CNT涂布纸，m/z 263峰强度随电压的变化。对于正常纸，图5B显示相同。图6图A-D显示，在3V下，对于各种分析物(M)，在添加稀HCl后强度增强。图A显示三苯膦。图B显示三丁膦。图C显示二苯胺。图D显示三乙胺。各绘图上上部和下部迹线在相同标度上且分别显示添加HCl之前和之后的光谱。图7图A-B显示在3V下预先形成的离子(阳离子和阴离子模式)的分析。图A显示氯化四甲铵。图B显示溴化四甲铵。图8图A-B显示在3V下预先形成的离子(阳离子和阴离子模式)的分析。图A显示四甲铵硝酸盐。图B碘化四丁铵。图9图A-C显示从橙子表面单独检验的农药的检测。图A是卡巴呋喃(carbofuran)。图B是甲基巴拉松(methyl parathion)。图C是巴拉松(parathion)。图10显示在3V下来自橙子表面的农药混合物的分析。由于较低强度，峰的同位素分布并不清楚可见。图11图A-C显示在3V下来自CNT涂布纸的锭剂的分析，具有其质谱和MS2数据。图A是藏红花素(扑热息痛(paracetamol))。图A是优泽(xyzal)(二盐酸左西替利嗪(levocetirizine dihydrochloride))。图A是康百夫兰(combiflam)(扑热息痛)。图12图A-H显示装载在CNT涂布纸上的各种氨基酸(90ng)的检测和在3V下记录的光谱。图A是苯丙氨酸。图b是甲硫氨酸。图C是谷氨酸。图D是谷氨酰胺。图E是异白氨酸。图F是缬氨酸。图G是脯氨酸。图H是丝氨酸。图13图A-C显示电离之前和之后的CNT涂布纸的拉曼测量。图A显示中性分子(30ppm TTP于MeOH/H2O中)和预先形成的离子(溴化四甲铵)。图B显示在阳离子模式下。图C显示在阴离子模式下。图14是说明用于分析各种不同类型样品的本专利技术的系统的示意图。说明质谱分析探针涂布有碳纳米管。图15图A-E显示在1V下各种酸的质子结合二聚体的检测。图A是甲酸。图B是乙酸。图C是丙酸。图D是丁酸。图E是戊酸。字母“D”表示质子结合二聚体。图16图A-D显示各种酸混合物的混合二聚体的检测。图A是乙酸和丁酸。图B是丙酸和丁酸。图C是乙酸和戊酸。图D是甲酸和戊酸。字母“D”表示质子结合二聚体。图17图A-B显示在两种不同溶剂中各种酸的D/M比率与电压研究。图A在水中。图B在甲醇中。图18显示在不同溶剂中丙酸的D/M比率与电压。图19图A-D显示在1V下各种阴离子的水合物检测。图A是氯化物，图B是溴化物。图C是碘化物。图D是乙酸酯。图20是使用50ppm三苯膦溶液作为测试分析物的低电压喷雾质谱分析(CNT涂布纸喷雾)的信噪比(S/N)相对于喷雾电压的绘图。对于各实验，通过将5μL分析物溶液递送到端部来进行此喷雾。CNT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质谱分析探针，其包含衬底，其中所述衬底的一部分涂布有一种材料，其一部分从所述衬底突出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.30 IN 6137/CHE/2013;2014.01.13 US 61/926,71.一种质谱分析探针，其包含衬底，其中所述衬底的一部分涂布有一种材料，其一部分从所述衬底突出。2.根据权利要求1所述的探针，其进一步包含耦合到所述衬底的电压源。3.根据权利要求2所述的探针，其中所述电压源经配置以产生3伏特或更小的电压。4.根据权利要求1所述的探针，其中所述材料为导电材料。5.根据权利要求4所述的探针，其中所述导电材料包含一个或多个导电纳米管。6.根据权利要求5所述的探针，其中所述导电纳米管为碳纳米管。7.根据权利要求6所述的探针，其中所述碳纳米管涂布所述衬底的外表面。8.一种系统，其包含：质谱分析探针，其包含衬底，其中所述衬底的一部分涂布有一种材料，其一部分从所述衬底突出；电压源，其耦合到所述衬底；以及质量分析器。...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·格雷厄姆·库克斯，D·萨卡尔，塔拉皮·普拉迪普，R·玛拉亚南，
申请(专利权)人：普度研究基金会，印度理工学院马德拉斯分校，
类型：发明
国别省市：美国;US