电喷雾离子源及包含该离子源的LC-MS联用接口制造技术

提供一种电喷雾离子源，包括：毛细管，包括喷雾尖端；第一电极，为所述毛细管的喷雾尖端提供喷雾电压；和第二电极，其与所述第一电极之间的电势差形成分离电场。本发明专利技术的离子源可以在样品离子化过程之前/中产生分离电场区域，使样品电场分离和电喷雾离子化同步实现，提高电喷雾离子源的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种离子源装置以及一种LC-MS联用接口设计，可实现离子化过程中的复杂样品体系在线电场分离及离子化效率提高。
技术介绍
质谱分析法(massspectrometry)是将化合物按不同质荷比(m/z)进行分离检测，实现成分和结构鉴别的一种分析方法。质谱技术因其具有的高特异性和灵敏度，在生物分析领域中的重要地位日益凸显。生物质谱(Bio-massspectrometry，Bio-MS)是应用于生物分子分析的质谱技术，其在蛋白质和多肽研究中有着广泛的应用：如蛋白质相对分子质量测定、肽谱测定、肽序列测定技术、巯基和二硫键定位、蛋白质翻译后修饰、定量蛋白质组分析、蛋白质相互作用研究等。此外，生物质谱还应用于多糖结构测定、寡核苷酸和核酸分析、微生物鉴定、药物研发等领域。质谱的离子源装置，是最影响物质检测灵敏度的装置之一。对于液体的样品检测，最常用的离子源是(纳升)电喷雾离子源。电喷雾离子源，利用电场产生带电液滴，经过去溶剂化过程最终产生被测物离子，进入质谱分析。此过程包括带电液滴的形成、液滴收缩及产生气相离子3个阶段。后又发展出纳升电喷雾，大大降低了样品用量和溶液流速。电喷雾离子源广泛应用于液相质谱联用界面。另一方面，采用电喷雾方法检测混合样品时，待测组分之间、待测组分与杂质之间会产生离子化竞争，不易检出低丰度、离子化效率低的组分，故实际操作中需对样品进行预处理、预分离。为了简化复杂样品预处理过程，消除此过程中可能产生的对待测组分的影响，本专利技术对传统的电喷雾方法进行改进设计，利用电场对离子化过程中的样品基于其带电性质进行分离，减少样品竞争，提高单一组分离子化效率，尤其可实现联用过程中的多模式分离。
技术实现思路
本专利技术提供一种新的电喷雾离子源及操作方法，即在喷雾毛细管处添加辅助电场，使样品电场分离和电喷雾离子化同步实现。本专利技术一方面一种电喷雾离子源，包括：毛细管，包括喷雾尖端；第一电极，为所述毛细管的喷雾尖端提供喷雾电压；和第二电极，其与所述第一电极之间的电势差形成分离电场。所述第二电极前端距离所述毛细管的喷雾尖端的距离比所述第一电极前端距离所述毛细管的喷雾尖端的距离远。所述第一电极和第二电极分别为直线电极、L形电极、环形电极或圆柱状套管形电极。所述第一电极和第二电极为金属电极、非金属电极或复合材料电极。所述第一电极和/或第二电极外表面有绝缘涂层。所述第一电极和第二电极与样品溶液接触或不接触。所述毛细管侧壁上设置有开孔，所述第一电极通过所述开孔设置于所述毛细管的包含喷雾尖端部分中。所述毛细管被切开为两段或多段，所述第一电极通过切口设置于所述毛细管的包含喷雾尖端部分中。所述第一电极和/或所述第二电极分别为环形电极或圆柱状套管形电极，所述环形电极或圆柱状套管形电极套接于所述毛细管外表面。所述的电喷雾离子源，还包括：直流高压源，输出范围是0～+/-20000V；或/和交流高压源，输出电压范围是0～+/-20000V、频率范围是0～10kHZ。本专利技术另一方面包括上述电喷雾离子源的LC-MS联用接口。本专利技术的电喷雾离子源包括前后设置的两个辅助电极，前电极提供喷雾电压，后电极和前电极之间的电势差形成分离电场。因此，本专利技术的离子源可以在样品离子化过程之前/中产生分离电场区域，使样品电场分离和电喷雾离子化同步实现，提高电喷雾离子源的灵敏度。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：1)具有分离效果：具有不同带电性质的样品可通过电场加以分离，具体体现为出峰时间的差异，实现样品快速预处理；2)具有聚焦效果：对于样品中的单一组分，如蛋白质，能带多电荷的肽段等，可以提高离子化时样品浓度，进一步提高其检测灵敏度；3)保护生物大分子样品自然结构：采用本专利技术无需对样品进行前处理，例如加酸等，保护了蛋白质等分子的自然结构；4)有利于混合样品的检测：减少样品体系中的竞争效应，容易检测到低丰度样品或离子化效率低的样品。附图说明通过参照附图详细描述其示例实施方式，本专利技术的上述和其它特征及优点将变得更加明显。图1示出本专利技术的电喷雾离子源四种辅助电场的结构示意图；图2示出本专利技术的两种LC-MS联用接口的结构示意图；图3A-3E示出本专利技术与现有电喷雾单一样品对比现象图；图4A-4G示出采用本专利技术和现有电喷雾离子源的检测混合样品的对比图；图5A-5C示出采用本专利技术的电喷雾离子源的检测单一样品和现有电喷雾离子源加酸预处理后对蛋白出峰效果的对比图；以及图6A-6F示出采用本专利技术的电喷雾离子源和现有纳升电喷雾离子源以及现有纳升电喷雾离子源加酸预处理方法检测复杂的细胞样品的对比质谱图。具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的描述及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。电喷雾离子源如图1所示，电喷雾离子源包括带有喷雾尖端的毛细管3、第一电极1、第二电极2。第一电极1通过接触或非接触样品溶液方式为电喷雾离子源的毛细管3的喷雾尖端提供喷雾电压，第二电极2前端与毛细管3的喷雾尖端距离比第一电极1距离毛细管3的喷雾尖端的距离远，也就是，第二电极2设置在第一电极1的后方，第二电极2不提供喷雾电压。第一电极1与第二电极2之间的电势差形成分离电场。第一电极1与第二电极2之间形成电场用于预分离电场内的样品。待测样品的被分离程度由电极施加电场和电极间距离决定，进一步讲是所形成分离电场长度和单位长度电场变化V/cm相关，电场长、单位变化大，有利于提高分离度。本领域技术人员可以根据待测样品的带电性质确定第一电极1和第二电极2之间电场的强度以及两者之间的设置方式。第一电极1与第二电极2可以是直线电极、环形电极、圆柱状套管形电极或其他形状的电极。第一电极1与第二电极2可以选用金属电极、非金属电极、复合材料电极或其他多种导电介质形成的电极。第一电极1与第二电极2的外表面可以带有绝缘涂层。涂层为绝缘材料，使得电压暴露点在电极1和2的尖端，增加了前后电场的长度，也就是可以形成电场梯度的距离。相比于等电势、全部裸露的没有绝缘涂层的电极来说，可以一定程度上提高分离度。、。毛细管3、第一电极1和第二电极2可以以多种不同方式设置。以下列举4种方式来解释说明本专利技术的专利技术构思，然而本专利技术并不以此为限，本专利技术的毛细管3、第一电极1和第二电极2还可以是其他能够实现本专利技术的构思的任何设置方式。如图1(a)所示，第一电极1和第二电极2均为带绝缘涂层的直线电极。第一电极1和第二电极2直接插入毛细管3中，并形成前后的位置关系，第一电极1的前端接近毛细管3的喷雾尖端，为喷雾尖端提供喷雾电压。电极1和2的前端相距一定距离，如1厘米以上，也就是说，第二电极2与第一电极1相比远离毛细管3的喷雾尖端，第一电极1和第二电极2之间形成分离电场。如图1(b)所示，毛细管3可以是两段，前一段包括喷雾尖端部分，后一段为毛细管。第一电极1为带绝缘涂层的L形电极，L形电极的一边设置于前段内，为喷雾尖端提供喷雾电压。第二电极2为直线电极，设置于后段内，与第一电极1之间形成分离电场。前段与后段之间的距离为样品溶液能以液桥形式连接并且容易设置第一电极1的适当距离，例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电喷雾离子源，其特征在于，包括：毛细管，包括喷雾尖端；第一电极，为所述毛细管的喷雾尖端提供喷雾电压；和第二电极，其与所述第一电极之间的电势差形成分离电场。

【技术特征摘要】
1.一种电喷雾离子源，其特征在于，包括：毛细管，包括喷雾尖端；第一电极，为所述毛细管的喷雾尖端提供喷雾电压；和第二电极，其与所述第一电极之间的电势差形成分离电场。2.根据权利要求1所述的电喷雾离子源，其特征在于，所述第二电极前端距离所述毛细管的喷雾尖端的距离比所述第一电极前端距离所述毛细管的喷雾尖端的距离远。3.根据权利要求1所述的电喷雾离子源，其特征在于，所述第一电极和第二电极分别为直线电极、L形电极、环形电极或圆柱状套管形电极。4.根据权利要求1所述的电喷雾离子源，其特征在于，所述第一电极和第二电极为金属电极、非金属电极或复合材料电极。5.根据权利要求1所述的电喷雾离子源，其特征在于，所述第一电极和/或第二电极外表面有绝缘涂层。6.根据权利要求1所述的电喷雾离子源，其特征在于，所述第一电极和第二电极与样品溶液接触或不...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟，张泽祯，贺木易，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11