本发明专利技术描述了在基于离子迁移率的光谱仪中使用除了传统离子迁移率测定中的分子性质之外的组分的至少一种匹配性质分离样品中的组分以提高样品的分离度和分辨率。基于匹配性质的分离通过改变ＩＭＳ的漂移介质而实现。除了改变漂移介质之外，在分离过程期间也对离子的能级和／或漂移介质进行控制。本发明专利技术描述了离子迁移设备和调谐方法，在所述离子迁移率设备中将能量源加入到ＩＭＳ中以对离子和／或漂移介质提供额外的能量，所述调谐方法涉及选择漂移介质并优化能级从而达到最佳性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于离子迁移率的分离方法和设备相关申请的交叉参考本申请分别要求于2008年10月31日提交的相应的美国临时专利申请第 61/109，946号的权益和优先权，将该申请的全部内容结合于本文中作为参考。
技术介绍
离子迁移率光谱仪(IMS)已经成为检测痕量化学和/或生物分子的常用工具。与其他光谱测定化学分析技术(例如质谱)相比，IMS是一项分辨率相对低的技术。在某些情况下由于缺少足够的分辨率来防止不需要的干扰化学和/或生物分子的响应使IMS的极高灵敏度、小尺寸、低能耗和环境气压运行优势完全抵消或最低限度使其降低。在一般意义上，当前使用离子迁移光谱仪通过在给定的电场条件下区分它们的离子迁移率和/或离子迁移率差异分离样品的组分。本专利技术描述了在IMS中采用除了组分的离子迁移率和/或离子迁移率差异之外的至少一种其它性质来区分样品中的组分。本专利技术是在一般生命科学研究、药物开发和临床应用中用于样品的分析性分离的基础广泛的方法。本专利技术能够用于分离当前需要几种色谱方法诸如HPLC、手性色谱法和离子色谱法的化学混合物。现有技术水平的离子迁移率光谱仪缺乏基于样品中待分离的所述组分除了其离子迁移率之外的其它性质进行分离的能力。对于每种物质，可以针对物质(待分离的组分) 的其它性质，并因此可以调谐整个IMS分离。本专利技术的目的是通过使用影响其测定的离子迁移率的物质的其它性质来调谐IMS中的分离。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，在低电场条件下，离子迁移率与离子化样品组分的折合质量、碰撞截面(尺寸和/或形状)以及电荷状态有关，并且组分通过在电场的影响之下组分在漂移介质中行进所花费的时间或在电场和/或载气流的影响下在不对称电场中的飞行路径进行相互区分。在一个实施方式中，本专利技术描述了在IMS中使用组分的除了在传统惰性漂移气体中测定的离子迁移率之外的至少一种匹配性质，即折合质量、碰撞截面(尺寸和/或形状)和电荷状态以提高样品的分离度和/或分辨率。基于匹配性质的分离通过改变漂移介质，例如，将改性剂引入到IMS的漂移介质中来实现；这种改性剂基于样品组分的匹配性质选择性地与样品中的一种或多种组分发生相互作用。能够用于增强样品组分的分离度和/或分辨率的物质(样品中的组分)的匹配性质，可以包括但不限于电荷强度、 反应性、极性、疏水性和/或亲水性、尺寸排阻性质、结构选择性亲合力(一种亲合力)、酸性和/或碱性、PH、物质的相、电磁辐射、磁性、生物活性、沸点等。本专利技术描述了离子迁移率设备和方法，其中将能量源加入到IMS中从而为离子、 中性分子和/或漂移介质提供另外的能量。可以对该能量进行调谐以改变样品组分和漂移介质之间的相互作用程度，其中所述漂移介质包括各种漂移气体和/或改性剂。在一个实施方式中，其它能量首先去除现存的离子化的样品组分-中性分子簇，随后容许样品组分以游离形式与漂移介质在所选的能级下发生相互作用。 附图说明当结合附图时通过以下描述可以更充分地理解本专利技术的以上和其他方面、实施例和特征。在附图中相同的参考符号通常是指全文各个附图中的相同特征和结构元素。本附图不一定按比例绘制，取而代之的是重点放在示出本专利技术的主旨上。图1显示了飞行时间类型的IMS系统的基本组件。图2显示了 HPLC保留模型。图3显示了在IMS漂移管中的动态极性相互作用。图4显示了动态介质分离。图5显示了用于影响组分分离的具有非常类似的质量和尺寸但极性不同的三种改性剂。图6显示了样品中具有非常类似的分子量但总极性不同的两种组分。图7显示了动态漂移介质发生器，其容许将不同气体混合，以及使用气体或气体混合物作为载体递送已知浓度的作为漂移介质的预混液体改性剂。图8显示了用于影响组分分离的具有非常类似的质量和尺寸但PKa不同的三种改性剂。图9显示了样品的三种组分，这三种组分是具有相同分子量但不同？&值的不同异构体形式。图10显示了阳离子-π相互作用的实例。图11显示了通过增加各种取代基对π体系的影响。图12显示了用于阳离子-π相互作用的一些所选改性剂。图13显示了苯环的静电表面。图14显示了吲哚分子的静电表面。图15显示了用于阴离子-π相互作用的一些所选改性剂。图16显示了三氟苯分子的静电表面。图17显示了多种改性剂相互作用。图18显示了对组分或漂移介质施加能量。图19显示了施加RF能量和其它能量源。具体实施例方式除非在本文中另有说明，术语“基于离子迁移率的光谱仪”意图表示任何根据在相同或不同物理和/或化学条件下的离子迁移率和/或迁移率差异分离离子的器件，该光谱仪还可以包括在分离过程之后检测离子。本文的许多实施例使用飞行时间型IMS作为实例；术语基于离子迁移率的光谱仪也可以包括许多其他类型的光谱仪，例如差分迁移率光谱仪(DMQ和场不对称离子迁移率光谱仪(FAIMQ，以及其他派生和/或组合形式的光谱仪。除非另有说明，术语离子迁移率光谱仪或IMS可以与以上定义的术语基于离子迁移率的光谱仪互换使用。如本文中使用的，术语“分析仪器”通常指基于离子迁移率的光谱仪、MS和具有相同或相似功能的任何其他仪器。除非在本文中另有说明，术语“质谱仪”或MS意图表示测量已经被转化成离子或打算随后测定质荷比的储存离子的化学/生物化合物的质荷比的任何设备或仪器。MS的实例包括但是不限于离子阱质谱仪(ITMS)、飞行时间质谱仪(TOFMS) 以及具有一个或多个四级滤质器的MS。在本文的说明书和权利要求中使用的短语“和/或”应当理解成表示要素的“两者之一或两者都”这样的联合，即，在一些情况下要素共同存在，而在其他情况下单独存在。除非本文中另有说明，术语“化学和/或生物分子”意图表示单个或多个带电荷或不带电荷的，由原子、分子、粒子和亚原子粒子衍生而来的粒子。基本的飞行时间类型的IMS系统的组件在图1中的简图中显示。样品在离子化/ 反应区(反应区在图中并未明确指出)被离子化，然后施以脉冲使其进入漂移区，并在恒定电场的影响下以与迁移气体流111相反的方向110行进。粒子经过粒子迁移漂移管同时与中性漂移气体分子(通常是惰性气体诸如氮气)发生碰撞。通常在与样品加入端113相反的一端加入漂移气体112。离子迁移率通过分子(折合质量、碰撞截面(尺寸和/或形状)) 和分子的电荷状态而与分子水平上的离子-迁移气体碰撞过程有关。在漂移管的末端的法拉第板上对离子进行检测并测定每个离子从离子门118行进到检测器115的时间。在本专利技术的一个方面中，在低电场条件下，离子迁移率与组分的折合质量、碰撞截面(尺寸和/或形状)和电荷状态有关并且组分通过该组分在电场的影响下在漂移介质中行进所花的时间相互区分开。漂移介质一般包含纯净气体或气体混合物，如惰性气体，相互作用气体和/或化学改性剂。对一种或多种这些气体的比率进行调节以实现最大IMS性能。在一个方面，如果实施液相离子迁移率测定，则漂移介质可以包含液体形式的纯净化学品或化学品混合物。化学改性剂是加入到漂移介质的其它部分中改变漂移介质性质的化学品。一般将改性剂均勻地与漂移介质的其它部分混合。在一个方面，改性剂也可以是夹带在漂移介质的其它部分中的悬浮的大分子或纳米粒子。在一个实施方式中，本专利技术描述了同时利用组分的固有离子迁移率之外的至少一种匹配性质，即折合质量、碰撞截面(尺寸和/或形状)和在惰性本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于离子迁移率的分离方法，包括：ａ．离子化样品的组分；ｂ．基于样品组分的测定到的离子迁移率特征分离漂移介质中的样品的至少一种组分；和ｃ．通过离子化的组分和漂移介质之间的离子分子相互作用改变测定的离子迁移率特征，其中所述离子分子相互作用涉及组分和漂移介质的至少一种匹配性质。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴青，
申请(专利权)人：卓漂仪谱公司，
类型：发明
国别省市：US
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