光子晶体光纤制备毛细管填充柱质谱喷针的方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种具有轴向设定多孔微结构的光子晶体光纤制备毛细管填充柱质谱电喷雾喷针的方法。具体是先将所需长度的光子晶体光纤除去外层保护层，再用灌封胶为粘合剂，将除去保护层的光纤一部分固定在毛细管的内壁中(柱塞功能)，另一部分伸出毛细管(喷针功能)，高温固化后即可作为一体式质谱电喷雾喷针使用。采用该方法制作电喷雾质谱喷针，步骤少，操作简单，重复性好，制备过程可在数个小时内完成。所制备的质谱喷针基质为熔融二氧化硅，内部含有多达数百个微通道，克服了传统喷针易堵塞、易破裂的缺点，而且在有机试剂中不易发生溶胀，具有非常良好的机械稳定性、热稳定性以及较长的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
光子晶体光纤制备毛细管填充柱质谱喷针的方法和应用
本专利技术涉及一种采用具有多孔微结构的光子晶体光纤(MSF)为原料制备毛细管填充柱电喷雾质谱喷针的方法，具体是先将所需长度的光子晶体光纤，除去外皮保护层，再用粘合剂将除去保护层的光纤一部分固定在毛细管的内壁中(起柱塞功能)，另一部分直接伸出毛细管外部(起喷针功能)，固化后即可使用。
技术介绍
质谱(Massspectrometry,MS)，又叫质谱法，可在一次分析中提供丰富的样品结构信息，因此被广泛应用于各个领域中。其中质谱与液相色谱，尤其是毛细管微柱液相色谱，联用技术充分结合了质谱的高灵敏度、高特异性检测优势以及毛细管液相色谱样品消耗量少、分离效率高的优势，逐渐成为复杂样品，特别是来源稀少或珍贵样品的重要分析手段，在环境和生物医药领域正发挥着越来越重要的作用(文献1Simpson.D.C.,ect.Electrophoresis,2005,26(7-8):1291-305.)。质谱电喷雾喷针作为液质联用的关键部件，其喷雾效果会直接影响质谱鉴定的重现性和灵敏度，进而影响分析的精确度和准确率。因此，研制喷雾稳定好、效率高、使用寿命长的喷针对于液质联用分析至关重要。目前，质谱电喷雾喷针制备方法主要有激光烧蚀拉制、化学刻蚀、物理研磨及柱上整体柱等方法(文献2KoernerT.,ect.,RapidCommunicationsinMassSpectrometry,2005,19(22):3279-3286；文献3KellyR.T.,ect.AnalyticalChemistry,2006,78(22):7796-7801；文献4KoernerT.,ect.AnalyticalChemistry,2004,76(21):6456-6460)。激光烧蚀拉制法是采用激光将石英毛细管熔融后，在轴向牵引力的作用下，制备内径和外径均逐渐减小的质谱喷针。该方法虽然是目前使用最广泛的方法，但是所制备的喷针尖端极容易堵塞，使用寿命较短。化学刻蚀法是使用化学试剂(如氢氟酸)刻蚀毛细管的顶端，通过控制化学试剂的浓度和刻蚀时间控制喷针的规格。该方法制得的喷针虽然外径小，内径均一，不易堵塞，但是为了避免氢氟酸进入毛细管内部，操作过程中需要在毛细管内部通水、气或油，而且需要严格控制刻蚀时间，操作复杂。物理研磨法是将毛细管固定后用砂纸进行打磨，获得锥面可控、内径均一的喷针。该方法得到的喷针，针尖端外径较大，在低流速下难以获得稳定的喷雾。柱上整体柱法是在毛细管的前端原位制备一定长度的整体柱充当喷针使用，制备前需要将毛细管内部进行活化和衍生，通过控制整体柱聚合过程来得到含有不同孔径的整体柱喷针。该方法操作步骤繁琐，制备时间较长，重复率差。光子晶体光纤(PhotonicCrystalFibers，PCF)，又被称为微结构光纤，是一种新型的光纤材料，它们通常由以二氧化硅为背景材料的空气孔组成，横截面上有复杂的折射率分布，这些气孔的尺度与光波波长大致在同一量级且贯穿器件的整个长度，光波可以被限制在低折射率的光纤芯区传播。通过改变空气导孔的排列和大小，光纤的色散率会随之改变。PCF的概念最早由P.S.J.Russell等人在1992年提出，但是直到1996年才由英国南安普顿大学光电研究中心和丹麦技术大学制备成功。与普通光纤相比，光子晶体光纤具有超强抗弯曲、灵活的色散裁剪、良好的非线性和耐辐照等诸多特性，从而展现出了广阔的发展前景，正逐步被用于光纤通讯、光学器件等领域(文献5陈伟.通信世界特别报道.2017.47-49；文献6边静.物理通报.2017.10.112-113)。本专利以新型的具有多个空气孔的光子晶体光纤(MSF)为原材料，制备了内径为150μm左右的毛细管填充柱适用的质谱电喷雾喷针。该方法与其他的制作毛细管电喷雾喷针的方法相比，不需要复杂的设备或者繁琐的制备过程，操作简单，步骤少，技术难度低，重复性好而且所制备的柱塞基质为熔融二氧化硅，其性能稳定，在有机溶剂中不会象整体柱喷针那样发生溶胀，具有良好的机械稳定性和热稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了快速制备适用于内径为150μm左右的毛细管填充柱使用的质谱电喷雾喷针，该喷针具有较好的稳定性能同时兼有色谱柱柱塞的功能。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：先将所需长度的光子晶体光纤除去外皮保护层，再用灌封胶为粘合剂，将除去保护层的光纤部分固定在毛细管的内壁中，部分伸到毛细管外部，固化后即可使用。其具体过程如下：1)将截成2～5cm长度的光纤没入5～10mL甲苯溶液中，浸泡10～30min使光纤外壁包覆层溶胀，然后用镊子小心将光纤取出，褪去包覆层；2)将灌封胶均匀涂抹于光纤的外壁，涂抹长度1～2cm，然后将光纤涂有灌封胶的部分插入空毛细管中，伸出毛细管外部的长度为1～3cm；3)将上述带有光纤的毛细管放入60～100℃的烘箱中1～2h，使灌封胶完全固化后即可使用。所述步骤1)中使用的光纤为光子晶体光纤，规格为外径(含包覆层)148～152μm，包覆层厚度5～15μm，内部含有80～130个空气孔，孔径范围2～5μm(优选2～3μm)。所述步骤2)中使用的毛细管填充柱内径为140～160μm(优选150μm)，外径为360μm。该方法与其他的制作毛细管电喷雾喷针的方法相比，不需要复杂的设备或者繁琐的制备过程，操作步骤简单，过程可控，技术难度低，所得到的喷针孔结构单一，重复性好，在有机溶剂中不会象整体柱喷针那样发生溶胀，具有良好的机械稳定性和热稳定性。而且由于光纤内部含有数量众多的空气孔通道，所以可以避免一体式拉制喷针易于阻塞的缺点，更加重要的是常规喷针在制作过程中内径会从几十至上百微米骤降到3um左右，内壁变得十分稀薄而易于破碎，而光纤喷针由于制备时没有拉制、打磨或腐蚀等过程，加上孔区域外部有超过20um的石英保护层，因此不易破碎，增加了其使用寿命。附图/表说明图1为采用光子晶体光纤为基质的电喷雾质谱喷针的制备示意图。图2为实施例1中采用的光子晶体光纤的横截面扫描电镜图。图3为a配有一体式光子晶体光纤喷针的毛细管填充柱(实施例1)，b配有一体式拉制喷针(实施例2)的毛细管填充柱。图4为a光子晶体光纤喷针(实施例1)，b拉制毛细管喷针(实施例2)的电喷雾效果对比图。图5为BSA酶解液分别在a以光子晶体光纤为电喷雾喷针(实施例1)，b一体式拉制喷针(实施例2)的3μmC18硅胶毛细管填充柱上的色谱分离图。表1为牛血清白蛋白(BSA)酶解液分别在带有光子晶体光纤喷针(实施例1)和一体式拉制喷针(实施例2)的3μmC18硅胶毛细管填充柱上的鉴定结果。具体实施方式实施例1采用光子晶体光纤为质谱电喷雾喷针制备毛细管填充柱1)、将光子晶体光纤(外径125μm，包覆层10um，含有126个空气孔)截成2cm的长度，浸泡在3mL的甲苯溶液中10min，使光纤外壁包覆层溶胀，然后用镊子小心将光纤取出，褪去包覆层；2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于毛细管填充柱的质谱电喷雾喷针的制备方法，其特征在于：使用光子晶体光纤(MSF)作为毛细管填充柱的质谱喷针，先将所需长度的光子晶体光纤除去外皮保护层，再用灌封胶为粘合剂涂沫于去除外皮后的光纤外壁面上，再将涂沫灌封胶的光纤插入毛细管内，灌封胶固化，使光纤固定在毛细管的内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于毛细管填充柱的质谱电喷雾喷针的制备方法，其特征在于：使用光子晶体光纤(MSF)作为毛细管填充柱的质谱喷针，先将所需长度的光子晶体光纤除去外皮保护层，再用灌封胶为粘合剂涂沫于去除外皮后的光纤外壁面上，再将涂沫灌封胶的光纤插入毛细管内，灌封胶固化，使光纤固定在毛细管的内部。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：其过程如下，
1)将截成2～5cm的光子晶体光纤没入甲苯溶液中，浸泡10～30min后用镊子取出，褪去包覆层外皮；
2)将灌封胶均匀涂抹于光纤外壁，涂抹长度为1～2cm，然后小心将其插入毛细管一端的管体内1～2cm，外部留有光纤长度为1～3cm；
3)将插有光纤的毛细管放入60～100℃的干燥箱中固化1～2h，即可使用。


3.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马淑娟，欧俊杰，叶明亮，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21