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DART-MS在中国的应用研究现状.pdf

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第39卷 第1期 质 谱 学 报 l. 39 No. 1 Vo 2018年1月 J ou r na lo fCh i ne s e Ma s sSpe c t r ome t r c i e t ySo y an.2018 J DART- MS 在中国的应用研究现状 徐加泉 ,肖义坡 ,陈焕文 ,张小平 (东华理工大学,江西省质谱科学与仪器重点实验室,江西 南昌 330013) 摘要:敞开式离子化质谱( i en ti on i z a t i on ma s sspe c t r ome t r amb y,AIMS)技术因其具有实时、原位 分 析 等 特点,已成为质谱学领 域 的 一 个 研 究 热 点。 实 时 直 接 质 谱 分 析 ( d i r e c tana l s i si nr e a l ime ma s sspe c- -t y r ome t r t y,DART-MS)作为一种典型的直接质谱分析技 术,可 在 开 放 环 境 中 实 现 样 品 的 快 速 分 析 ,具 有 性能稳定、操作简单、分析快速等优点,自 2005 年被报道 以 来,便 引 起 了 广 泛 的 关 注。 本 文 从 DART 电 离源的工作原理以及近 2 年 DART-MS 在环境分析、食品药品安全、生物医学分析以及公共安全 等 领 域 的应用研究进行了评述,并对其发展方向进行了展望。 关键词: DART-MS;直接质谱分析;环境分析;食品药品安全;生物医学分析;公共安全 中图分类号: O657. 63 文献标志码: A 文章编号: 1004-2997( 2018) 01-0120-09 i: 10. 7538/zpxb. 2016. 0189 do Cu r r en tApp l i c a t i onS t a t u so fDART-MSi nCh i na i XUJ i a-quan,XIAO Yi ao-p ng -po,CHEN Huan-wen,ZHANG Xi ( angxiKeyLab o ra t o ryfo r Ma s sSpe c t r ome t ryandIn s t rumen t a t i on, Ji Ea s tCh i na Un i v e r s i t chno l ogy,Nanchang330013,Ch i na) yof Te Ab s t r a c t:Amb i en ti on i z a t i on ma s sspe c t r ome t r sbe comeaho ta r e ai nt hef i e l do f yha ma s sspe c t r ome t r oi t sr e a l-t imeandi ns i t uana l i sr e c en t l i c a lk i ndo f ys y.Asat yp yduet amb i en ti on i z a t i on,d i r e c tana l i si nr e a l-t ime ( DART)ha sa t t r a c t edex t ens i vea t t en- ys t i ons i nc ei n t r oduc edi n 2005.Gr e a te f f o r t shavebe enapp l i edi nt her e s e a r ch o ft he i on i z a t i on me chan i sm andapp l i c a t i ono fDART-MS.Penn i ngi on i z a t i on,pr o t ont r ans- f e r,e l e c t r on c ap t ur eandt r ans i en t mi c r o-env i r onmen t me chan i sm have be enr epo r t ed i nvo l vedi nt heDARTi on i z a t i onpr r ab i l i t oc e s s.Duet oi t sadvan t age so fs t ab i l i t y,ope y, andana l i sspe ed,DART-MS ha sbe en wi de l edi nt heenv i r onmen t mon i t o r i ng, ys y us f oodand d rug s a f e t i omed i c a lana l i s,and pub l i cs e cur i t n i s t r a t i on.Gr e a t y,b ys y admi a ch i evemen twa si nsp i r i ng,bu ts eve r a lpr ob l emss t i l lr ema i ned,such a squan t i t a t i ve r f o rmanc eand d i r e c t ana l i so f ana l t e si ns i de bu l ks amp l e.The r e f o r e,i nt h i s pe ys y n Ch i na we r ebr i e f l r,t he me chan i sm o f DART,t heapp l i c a t i on o f DART-MSi y pape 收稿日期: 2016-11-24;修回日期: 2017-03-04 基金项目:国家自然科学基金( IRT13054)资助 21520102007);长江学者和创新团队发展计划项目( 作者简介:徐加泉( i l:j i aquan_ xu@whu. edu. cn 1986—),男(汉族),江西抚州人,博士,从事质谱技术的应用研究。E-ma 通信作者:张小平( i l:zhangxpsunsh i ne@163. c om 1989—),女(汉族),湖南耒阳人,讲师,博士,从事质谱分析研究。E-ma 第1期 徐加泉等: DART-MS 在中国的应用研究现状 121 s ttwoye a r s,andt summa r i z edandd i s cus s eddur i ngt hepa hedeve l opmen tt endencyo f spr DART-MS wa ospe c t ed. Ke r d s:DART-MS;amb i en ti on i z a t i on ma s sspe c t r ome t r i r onmen t a lana l i s; y;env ys ywo l i cs f oodandd rugs a f e t i omed i c a lana l i s;pub a f e t y;b ys y 敞开式离子化质谱 ( amb i e n ti on i z a t i on ma s s 时 原 位 分 析 以 及 高 通 量 检 测 等 优 点 ,已 广 泛 spe c t r ome t r y,AIMS)是指在开放环境中 ,维持 待测 物 本 身 性 质 的 条 件 下 ,直 接 完 成 样 品 电 离 应 用 于 多 个 领 域 [16-17]。 和进样的质谱 分 析 方 法 。 自 2004 年 Cooks 教 [] 授提出解吸附电喷雾 离 子 源 ( DES I)以 来 1 ,敞 DART-MS 在环境检测 、食品药品安全 、生物医 学分 析 、公 共 卫 生 安 全 等 方 面 的 应 用 进 行 总 结 开式 离 子 化 质 谱 分 析 技 术 得 到 了 快 速 发 展 ,并 评述 。 本 工 作 从 DART 的 工 作 原 理 出 发 ,对 在生 物 医 药 、食 品 安 全 以 及 公 共 卫 生 等 领 域 得 到了广泛应 用 [2-4]。 该 技 术 最 突 出 的 特 点 是 无 1 DART 工作原理 需或仅需简单的样品预处理就可以进行对样品 DART 横 截 面 示 意 图 示 于 图 110 。 采 用 DART 电 离 待 测 物 时 ,电 离 过 程 可 分 为 两 步 : 气体等离子体的制备和待测物的电离 。 的分析 ,有效地简化了分析过程 ,加快了质谱分 析速度 ,提高了分析检测通量 [5]。 此外 ,丰富的 [ ] 离子化方式大大拓展了敞开式离子化质谱分析 的运 用 领 域 ,可 实 现 复 杂 基 质 中 样 品 的 直 接 检 测分析 [6]。 随着敞开式 离 子 化 质 谱 技 术 的 发 展 ,研 究 者们 开 发 了 一 系 列 的 直 接 电 离 源 ,比 如 基 于 喷 雾型 的 直 接 离 子 化 技 术 有 电 喷 雾 解 吸 电 离 [] [] ( DES I)1 、液体萃取喷雾电离 ( LESA)7 、电 喷 [] 雾萃取电离 ( EES I)8 、内 部 萃 取 电 喷 雾 萃 取 电 [] 离( iEES I)9 等 ;基于放电作用的直接离子化技 图 1 DART 离子源横截面示意图 [10] [ ] 术 ,包 括 实 时 直 接 分 析 ( DART)10 ,常 压 固 体 F i 1 S e c t i ona ld i a r am o fDARTs ou r c e10 g. g [ ] 分析 探 针 (ASAP)[11],常 压 解 吸 附 化 学 电 离 [ ] [ ] ( DAPCI)12 ,介质阻挡放电电离 ( DBDI)13 等 ; 基于气体 、热 和 激 光 辅 助 解 吸 附 直 接 离 子 化 技 首先 ,气体 (He、 Ar 或 N2 )进 入 放 电 室 ,与 术, 包括中性解吸电喷雾萃取电离 ( ND-EES I) , 放电室中的放电 针 (电 压 1~5kV)接 触 后 ,形 成辉光放电 ,产生气体氦原子 (He* , 19. 8eV)、 [ ] 激光刻蚀电喷雾电离 ( LAES I)15 等 。 氩原子 (Ar* , 11. 5eV)或 激 发 态 的 氮 气 分 子 [ 14] 在所有的直 接 质 谱 分 析 中 ,最 早 实 现 商 品 化的 直 接 电 离 源 是 DART。2001 年 , Cody 和 La r ame e为了拓宽能量可调电子单色仪 ( TEEM) 的 应 用 范 围 ,探 讨 与 TEEM 具 有 相 似 功 能 的 ( N2 * , 8. 5~11. 5eV,有 些 更 高 能 态 可 能 大 于 15eV),在腔室内形成离子 、电子和激发态气体 分子 ,随后流动到可进行加热的第 2 个室中 ,然 后经格栅电极过滤 ,最后从离子源中喷出 。 常 压 热 电 子 源 的 可 能 应 用 ,设 计 出 了 几 种 可 从 DART 离子 源 喷 出 的 等 离 子 体 进 一 步 行 性 方 案 ,并 于 2003 年 实 现 了 与 飞 行 时 间 质 与环 境 中 的 介 质 作 用 或 直 接 与 待 测 物 作 用 ,将 谱的 联 用。 随 后 该 成 果 受 到 美 国 军 方 的 重 待测物进行 解 吸 附 离 子 化 。 其 中 ,在 正 离 子 模 视 ,于 2003 年 夏 季 开 始 在 马 里 兰 州 阿 伯 丁 实 式下 ,最可能发生的反应包括彭宁离子化 、质子 验 场 进 行 化 学 战 剂 的 测 试 ,也 正 因 为 如 此 ,直 转移和 电 荷 转 移 。Cody 等 [10]认 为 ,彭 宁 离 子 到 2005 年 , DART 离 子 化 技 术 才 得 以 公 开 发 化是 DART 离子化的重要步骤 ,但此过程发生 表 [10],同 年 JEOL 公 司 的 DART 商 品 化 仪 器 的前提是待测物的离子化能低于激发态的氦原 问 世 。DART 具 有 稳 定 的 高 分 辨 率 、快 速 实 子或氮 气 分 子 的 内 能 。 对 于 大 多 数 有 机 物 来 质 谱 学 报 122 第39卷 说 ,离子化能大约为 10eV,而激发 态 的 氦 原 子 的重视 。 而随着 这 些 政 策 的 发 布 ,如 何 实 现 对 内能为 19. 8eV,能 够 使 有 机 物 分 子 电 离 而 又 大气 、水 、土壤 的 快 速 检 测 ,成 为 配 合 国 家 治 理 不产生过多的碎片离子 。 环境中少量的水分导 污染不可或缺的技术支撑 。 传统的检测方法有 致了离子化过程中的另外一个重要反应 ——— 质 分光光度法 、气 相 色 谱 法 、气 质 联 用 法 、液 相 色 子转移 。 激 发 态 氦 原 子 可 将 水 分 子 高 效 电 离 谱法 、液质联 用 法 等 [20-22]。 但 是 这 些 方 法 通 常 (电离能 IE=12. 6eV),生 成 的 水 分 子 阳 离 子 都需要复杂的样品前处理 ,不适合大规模 、高通 进一 步 与 其 他 水 分 子 作 用 ,从 而 产 生 水 分 子 簇 量样品的分 析 。 直 接 质 谱 分 析 技 术 ,可 在 无 需 阳离子 [(H2O) M)的 质 nH] 。 当待测物分 子 ( 样品前处理的条件下实现复杂样本的快速分 子亲 和 能 大 于 水 分 子 的 质 子 亲 和 能 时 ,便 会 发 析 ,在环境分析检测中发挥了重要的作用 。 + 生质子转 移 ,形 成 MH+ 。 分 子 离 子 峰 的 一 种 对于基底相 对 简 单 的 水 体 样 品 ,可 直 接 采 可能生成途径是电荷交换 。 激发态的工作气体 用 DART-MS 进行检测 ,检 测 的 方 式 既 可 以 直 使空气中的 氧 分 子 (电 离 能 IE=12. 07eV)电 接用滴管取水样置于 DART 源 前 端进行检测 , 离 ,产生氧正离子自由基 ,它进一步夺取待测物 也可将待测水样滴在固体基底上 ,干燥后 ,再用 分子中的电子 ,形成待测物阳离子 。 此外 ,宋立 [ ] DART-MS 对该固体基 底 进 行 分 析 。Le i等 23 在无 任 何 样 品 前 处 理 的 条 件 下 ,首 次 使 用 国等 [18]提出了一种瞬时微环境机理 ( TMEM), 他们认为样品中易挥发基质的解吸附可在样品 DART-MS 方法 ,分 别 采 用 液 体 分 析 和 固 体 基 表 面 形 成 一 层 溶 剂 薄 膜 ,即 瞬 时 微 环 境 底分析两种方法成功实现了水环境中睾酮的检 ( TME), DART 产 生 的 气 体 等 离 子 体 首 先 使 TME 中的 基 质 分 子 电 离 ,电 离 后 的 基 质 离 子 测 ,检 出 限 可 达 2. 5 μg/L,整 个 分 析 时 间 在 1mi n内完成 。 他 们 同 时 考 察 了 丙 酮 羟 胺 衍 生 与样品分子发生气相分子/离子反应 ,实现样品 和氨气掺杂两种方法对检测灵敏度和信号强度 分子离子化 。 的增 强 能 力 ,发 现 两 种 方 法 都 可 使 睾 酮 的 信 号 在 DART 的 负 离 子 模 式 中 ,激 发 态 的 强度提高 2 倍 。 而 对 于 较 复 杂 的 水 样 检 测 ,可 氦原子与 N2 发 生 彭 宁 离 子 化 反 应 ,产 生 热 电 以结合一些简单的样品处理技术 ,如富集 、分离 子 。 空气 中 的 氧 气 捕 获 热 电 子 形 成 氧 气 负 离 等 ,以 提 高 检 测 结 果 的 准 确 性 。 如 Br i douxa 子 ,其进一步与待测物作用 ,形成待测物与氧气 等 [24]采用搅 拌 棒 吸 附 萃 取 技 术 和 同 位 素 稀 释 的加合负离子或者该加合负离子解离形成待测 实时直接分析 ( DART) Orb i t r apTM 质谱法 ( OT- 物负离子 。 根据 待 测 物 的 性 质 ,待 测 物 分 子 也 MS)快速分析检测了水中的磷酯类物质 。 他们 可直接与热电子作用 ,形成待测物负离子 。 首先利用二甲基硅氧烷修饰的搅拌棒将水中的 [ 16] 磷 酸 酯 类 物 质 提 取 出 来 ,然 后 采 用 DART/ 2 DART-MS 在环境分析检测中的应用 随着我国工业化 、城镇化进程的推进 ,大气 、 Orb i t r ap-MS 对 搅 拌 棒 上 的 提 取 物 进 行 分 析 , 采用同位素 稀 释 方 法 进 行 定 量 。 结 果 表 明 ,该 水 、土壤 污 染 等 问 题 日 益 突 出[19],环 境 形 势 严 方法具有很好的稳定性 , RSD 小于 4% ,线性区 峻。可吸入颗粒物 ( PM 1 0)、细颗粒物 ( PM 2. 5)、 间为 0. 1~750μg/L。 该方法 可应 用 于 现 场 采 多环芳烃类化合物等大气污染物已严重威胁到 样/监测 ,避免了从采样点到实验室之间大量水 人们的身体健康 ;全国劣 V 类 水 体 所 占 比 例 较 样的运输 。 刘虎威课题组 [25-26]采用基于 MOFs 高 ,约为 10% ,有些流域甚至达到 30% ;城乡结 材料的 SPE-DART-MS 在线联用技 术 ,快 速 检 合部 的 一 些 沟 渠 塘 坝 污 染 普 遍 比 较 严 重 ,并 且 测水中 三 嗪 类 农 药 残 留 ,使 灵 敏 度 得 到 数 倍 由于受到有机物污染 ,黑抽水体较多 ;与大气污 提高 。 染和 水 污 染 相 比 ,土 壤 污 染 具 有 隐 蔽 性 和 滞 后 性 ,防范和治 理 更 加 困 难 。 针 对 这 些 严 重 的 污 DART-MS 在大气污染物检测方面同样表 现出 良 好 的 性 能 ,它 可 以 直 接 对 气 溶 胶 样 品 进 染问题 ,国务院先后发布了 《大气污染防治十条 行分析 ,也可采用一定的基底吸附 、收集气体样 措施 》、《水污染防治行动计划 》、《土壤污染防治 [ ] 品 ,然后对 基 底 进 行 检 测 。 如 Kuk i等 27 首 次 行动计划 》等相关政策 ,反映出国家对环境治理 采用 DART-MS 方 法 直 接 检 测 了 吸 烟 者 衣 服 第1期 徐加泉等: DART-MS 在中国的应用研究现状 123 上残 余 的 烟 草 烟 雾 ,采 用 实 时 飞 行 时 间 质 谱 高 预测 丙 烯 酰 胺 的 回 归 模 型 ,交 叉 验 证 的 最 小 均 灵敏 地 分 析 烟 草 烟 雾 污 染 的 标 志 物 尼 古 丁 ,同 方根误差 ( RMSECV)等 于 5. 4 μg/kg 的 预 测 时成功检测到了吸烟者通过手指转移到其他对 标准差 ( SEP)。 该方法可 用 于 精确预测饼干 烘 象上的尼古丁 。 烤期 间 丙 烯 酰 胺 形 成 的 量 ,成 为 评 估 工 艺 有 效 对于 土 壤 分 析 , DART-MS 同 样 具 有 良 好 的应用前景 。 比如 Gr ange 等 性的 工 具 之 一 ,可 用 于 监 控 该 食 品 的 加 工 污 染 首先使 用 一 个 物 。 实现食品中有害成分的精确定量对保证食 湿润 的 棉 签 插 入 到 污 染 的 土 壤 中 进 行 取 样 ,然 品安全具有非常重要的意义 ,内标法 、同位素稀 后于空气中干燥 2~3h,随后直接利用 DART- 释等方法是 目 前 常 用 的 定 量 手 段 。Busman[39] MS 进行分 析 ,成 功 实 现 了 土 壤 中 污 染 物 的 半 定量分析 。 等采用 实 时 直 接 分 析 质 谱 法 ( DART-MS),结 [ 28] 合内 标 法 定 量 ,对 牛 奶 中 的 黄 曲 霉 毒 素 AFM1 实现了准确 、快 速 的 定 量 分 析 。 通 过 优 化 样 品 3 DART-MS 在食品药品安全中的应用 随 着 食 品 、药 品 安 全 问 题 不 断 曝 光 ,食 品 、 药品安全已 成 为 人 们 关 注 的 焦 点。据 世 界 卫 制备 工 序 和 仪 器 参 数 ,得 到 黄 曲 霉 毒 素 AFM1 的最低校正水平 ( LCL)为 0. 1μg/kg。 依 据 内 标法进行定量分析 ,加标牛奶提取物的 DART- 。 MS 线性 范 围 超 过 0. 1~2. 5 μg/kg,且 在 0. 5 和 2. 0μg/kg 的峰值水平上获得了良好的回收 含 有 害 细 菌 、病 毒 、寄 生 虫 或 滥 用 化 学 物 质 的 率( 9 4. 7% ~1 0 9. 2%)和 重 复 性 ( RSD 1 3. 5% ~ 食 品 可 导 致 从 腹 泻 到 癌 症 等 200 多 种 疾 病 的 9. 6% )。 而对于一些基底复杂的样品,可以通过 一定的样品预处理,如萃取、富集等,将待测物进 生 组 织 统 计 ,每 年 约 200 多 万 人 (其 中 多 数 是 儿 童 )的 死 亡 与 食 用 不 安 全 的 食 品 相 关 [ 29] 发生。 在食品 、药品 检 测 工 作 中 的 难 点 是 性 质 相 行提取,然后再用 DART-MS 进行分析[43-44]。 如 近的 成 分 、痕 量 成 分 以 及 复 杂 基 质 中 标 志 化 合 物成分 的 检 测 [30]。 质 谱 技 术 由 于 具 有 高 灵 敏 Wu 等 43 通过将固相微 萃 取 ( SPME)技 术 和 直 接分析质 谱 ( DART-MS)方 法 相 结 合 ,在 很 短 度 、高准确度 、高 精 度 以 及 高 通 量 的 特 点 ,广 泛 的时 间 内 对 酒 水 饮 料 中 15 种 增 塑 剂 进 行 了 快 用于食品 、药 品 安 全 检 测 领 域 ,其 中 液 相 色 谱- 质谱联用 技 术 ( LC-MS)是 该 检 测 领 域 的 黄 金 速定 性 和 定 量 测 定 ,检 测 水 平 低 至 0. 3~5. 0 μg/L 级 。 结合 SPME,可以有效地降低复杂基 标准技术之一 [31-35]。 但 由 于 LC/MS 需 要 较 为 质的基体干 扰 ,使 SPME-DART-MS 方 法 具 有 复杂的样品前处理过程 ,在快速 、高通量的检测 较高 的 检 测 灵 敏 度 ,在 食 品 分 析 领 域 具 有 重 要 方面存在不足 。DART-MS 作为一种高性能的 作用 。 直接 离 子 化 质 谱 分 析 技 术 ,能 够 满 足 对 样 品 高 DART-MS 在药品安全的监督管理中同样 发挥 着 重 要 作 用 。 Yang 等 [45] 采 用 DART-Q 通量分析的需求和对现场 、无损 、快速 、低碳 、原 [ ] 。 TOF-MS 方 法 实 现 了 注 射 液 中 5- 羟 甲 基 糠 醛 含量的快速分析 。 此 外 , DART 在 分 析 传 统 中 采用 DART-MS 技术 可 简 单 、快 速 地 实 现 药的有效成分中 也 具 有 突 出 的 优 势 [37,46],对 于 对 多 种 形 态 的 食 品 进 行 分 析 ,如 固 体 饼 干 [38]、 研究中药的药效药理具有重要的意义 。 人参是 液态牛奶 一味名贵的中药 ,具有重要的药用价值 ,但其成 位 、直接分析 的 需 求 ,在 食 品 、药 品 安 全 检 测 中 具有广阔的应用前景 、饮 料 [ 39] [ 36-37] 、红 酒 [ 40] 等 。 Wang 等 [ 41] [ 42] 采用 DART-MS 法 快 速 分 析 白 果 粉 饮 品 中 的 分复杂 ,对其有效成分的分析具有极大的挑战 。 银杏酸 ,建立了一种实时 、简单 、快速的方法 ,适 刘淑莹 课 题 组 在 这 方 面 做 了 大 量 工 作 ,采 用 用于 大 批 量 的 银 杏 叶 制 剂 、白 果 粉 饮 品 中 银 杏 酸的半定量分析 。 为了建立食品质量快速鉴别 DART-MS 技术 ,结 合 金 属 离 子 络 合 作 用 ,及 PMP 标记识别手段 ,系统地研究 了 人参中多种 [ ] 体系 , Va c l av i k 等 38 采用主 成 分 分 析 ( PCA)法 有效成分的种类 和 含 量 [37,47],同 时 首 次 采 用 瞬 处理获取的质谱数据 ,结果显示 ,饼干烘烤加热 时衍 生 化 试 剂 对 皂 苷 和 寡 糖 类 成 分 进 行 处理的程度呈现出样品表观聚类 。 通过数据矩 DART 源内的瞬时甲 基 化 ,增 强 了 这 些 成 分 在 [ ] DART 中的灵敏度 48 。 阵的偏最小二乘 回 归 ( PLSA)分 析 得 到 饼 干 中 质 谱 学 报 124 4 DART-MS 在生物医学中的应用 第39卷 质谱具有分 析 速 度 快 、准 确 性 好 和 灵 敏 度 DART-MS 快速 、高通量 、普适性的特点使其在 定性 和 定 量 分 析 方 面 表 现 出 了 独 特 的 优 势 ,可 高等 优 点 ,已 成 为 生 物 医 学 研 究 领 域 一 种 重 要 在公共安全领域的各类检测工作中发挥巨大的 的分析 工 具 [49]。 随 着 DART-MS 技 术 的 发 展 潜力 [54]。 和推 广 ,该 技 术 被 广 泛 应 用 于 生 命 科 学 研 究 的 恐怖分 子 和 罪 犯 往 往 利 用 简 易 爆 炸 装 置 许多领域 。 通过 DART-MS 可 实 现 快 速 、准 确 ( IEDs)造成公众 恐 慌 和 破 坏 ,因 此 迫 切 需 要 建 [ ] 立针对这类 危 化 品 的 快 速 检 测 技 术 。L i等 55 地检测人体多个部位 、不同组织样本 。 脂多糖细菌内毒素是一种威胁人类眼部健 基于 DART-MS 技 术 设 计 了 一 种 新 的 定 性 分 康的 有 害 物 质 。 李 红 丽 等 [50]采 用 DART-MS 析方法 ,利用新型吸附剂涂覆丝网 ,动态顶空浓 技术实现了眼科粘性装置细菌内毒素的快速测 缩来产生富 含 化 学 特 征 ( CAS)的 信 息 ,用 于 检 定和研究 。 实验 结 果 表 明 ,复 杂 结 构 的 大 分 子 测无烟 火 药 中 的 危 险 成 分 。 添 加 剂 和 含 能 材 毒素 (相 对 分 子 质 量 为 1 万 到 4 万 )在 DART 料 ,特别是硝酸甘油 ,被 Ca rbopa ck X 金属丝网 作用 下 可 解 离 为 可 视 小 分 子 ,该 方 法 可 检 出 医 快速有效地捕 捉 ,随 后 被 DART-MS 检 测 与 鉴 用材料的水溶液中低至 0. 03μg/L 的毒素 。 胸 定 。 与 GC-MS 相 比 ,这 种 方 法 提 供 了 相 似 的 腔积 液 是 胸 膜 腔 内 出 现 的 过 多 液 体 ,主 要 由 肺 检测与鉴定 结 果 ,但 分 析 时 间 显 著 缩 短 。 所 有 部病变产生 ,它与肺部疾病息息相关 ,是肺部疾 可用 GC-MS 方法检测 的 目 标 化 合 物 都 可 以 使 病里最 具 代 表 性 的 人 体 体 液 。 王 丽 丽 等 将 用 DART-MS 方法检测 ,检测时间小于 1 mi n。 DART 离子源和四极 杆 串 联 质 谱 仪 联 用 ,鉴 别 了良 (恶 )性 胸 腔 积 液 。 利 用 该 技 术 检 测 了 19 此外 ,DART-MS 还 可 以 检 测 不 能 被 GC-MS 例肺 癌 患 者 和 27 例 肺 部 良 性 疾 病 患 者 的 胸 腔 积液 ,选 取 其 中 15 例 恶 性 样 本 和 23 例 良 性 样 DART-MS 快速与 高 效 的 检 测 方 式 ,在 危 化 品 检测领域具有广阔的应用前景 。 本为发现 组 ,采 用 SPSS 数 据 处 理 软 件 中 的 主 快速确定爆炸物种类对于及时解除爆炸物 成分分析法 ( PCA)建 立 了 统 计 模 型 ,发 现 可 以 危害 具 有 重 要 意 义 。 乔 婷 等 [56] 采 用 DART- 较好 地 区 分 肺 癌 和 良 性 疾 病 胸 腔 积 液 样 品 ,找 HR-TOF MS 技术对硝铵类有机炸药黑索金及 其爆炸残留 物 进 行 精 确 质 量 分 析 ,借 助 Ma s s- [ 51] 出了 对 区 分 贡 献 较 大 的 3 个 碎 片 离 子 m/ z 238、 301、 322,它们可能是癌症的标记物 。 刘春 检测的 目 标 物 。 这 种 结 合 了 样 品 采 集 技 术 和 首次 建 立 了 DART-MS 质 谱 系 统 快 速 wo rks质谱解析软件对质谱数 据 进 行了噪音过 滤及 峰 形 校 正 处 理 ,获 得 了 炸 药 准 确 的 同 位 素 分析 血 浆 中 百 草 枯 的 检 测 方 法 ,样 品 无 需 任 何 分布 模 式 ,然 后 通 过 实 际 同 位 素 分 布 模 式 的 校 前处 理 ,可 直 接 进 样 。 该 方 法 的 线 性 范 围 为 正峰形与理论匹配的图谱准确度对待选分子式 10~500mg/L,百草枯标液的 检 出 限 和 定 量 限 分别为 3~6mg/L 和 10~20 mg/L,血浆中百 进行排序 ,实现了黑索金的准确识别和鉴定 。 草枯的检出 限 为 8~10 mg/L。L i u等 采用 有重要的应用 前 景 。 张 玉 荣 等 [57]采 用 DART- DART-MS/MS 方法同时检测出人血中的 3- 氯 酪氨酸和3- 硝基酪氨酸 。 TOF MS 实现 了 毒 品 检 材 中 8 种 安 非 他 明 类 物质 的 快 速 检 测 ,检 出 限 在 0. 05~0. 1 mg/L 胜等 [ 52] [ 53] 在毒品 、毒物筛查方面 , DART-MS 同样具 之间 。 此外 ,他 们 分 别 采 用 离 子 迁 移 谱 ( IMS) 5 DART-MS 在公共安全中的应用 和实时 直 接 分 析 飞 行 时 间 质 谱 方 法 ( DART- 快速 地 对 大 量 样 品 进 行 检 测 ,检 测 结 果 通 常 会 TOF MS)在正离子模式下对 53 种常见的毒品 及毒 物 进 行 分 析 [15]。 利 用 IMS,确 定 了 53 种 作为执法的依据 。 该类检测工作的特殊性对检 物质真实可靠的约化迁 移率 k0,并将 其 作 为 一 测技术的 测 试 环 境 要 求 、普 遍 适 用 性 、检 测 时 个鉴 定 指 标 ,同 时 确 定 该 仪 器 下 各 个 化 合 物 的 间 、稳定性 、检测通量和标准化提出了更高的要 检测限 。 然后采用 DART-TOF MS,通 过 优 化 求 。GC-MS 和 LC-MS 等 传 统 质 谱 技 术 ,前 处 分析参数 ,得到了适合 53 种化合物的同一最优 理过程繁 琐 ,不 能 及 时 获 得 样 品 的 分 析 信 息 。 分析条件 ,同时获得了 53 种物质的准分子离子 在公共安全 领 域 的 检 测 工 作 中 ,往 往 需 要 第1期 徐加泉等: DART-MS 在中国的应用研究现状 125 和两个以上的碎片离子 ,建立了筛查数据库 ,确 s sspe c t r ome t r s t em f o r chemi c a l mi n i a t u r e ma ysy 定了它们的定性指标和检测限 。 通过这两种技 andb i o l og i c a lana l s i s[ J].Tr endsi n Ana l t i c a l y y 术的联用 ,在常温常压下 ,无需对体外检材进行 A):10-19. Chemi s t r y,2016,85( 任何前处理 ,运用建立的筛查数据库 ,即可快速 准确地鉴别 出 体 外 检 材 中 的 毒 品 、毒 物 。 该 方 法无需样品前处理 ,大大缩短了分析时间 ,具有 快速 、高通量的优点 ,具有实际应用价值 。 王国 庆等 [58]采 用 DART-Orb i t r ap MS 成 功 实 现 了 血液中 130 种毒物的快速筛查 。 [ 4] VENTER A,NEFLIU M,COOKSR G.Amb i- en tde s o r t i oni on i z a t i on ma s sspe c t r ome t r J]. p y[ Tr endsi n Ana l t i c a lChemi s t r 4): y y,2008,27( 284-290. [ 5] VENTER A R,DOUGLASS K A,SHELLEYJ T,e ta l. Me chan i sms o fr e a l ime,p r ox ima l -t r i ngamb i en ti on i z a t i on ma s s s amp l ep r o c e s s i ngdu spe c t r ome t r J].Ana l t i c a l Chemi s t r y[ y y,2014, 6 结论及展望 86( 1):233-249. 经历了约 10 年的发展 , DART-MS 已广泛 [ 6] XU S,ZHANG Y,XU L,e ta l.On l i nec oup l i ng 地应用于环境监测 、食品药品安全 、生物医学检 t e chn i si n amb i en t ma s s spe c t r ome t r J]. que y[ 验 、公共安全 管 理 等 领 域 ,在 快 速 、直 接 分 析 方 21):5913-5921. Ana l s t,2016,141( y 面展 现 出 了 巨 大 的 优 势 ,是 一 种 高 效 的 分 析 方 法 。 随着 DART-MS 的进 一 步 发 展 ,它 将 在 更 多的领域发挥更加重要的作用 。 尽管 DART-MS 比传统的 LC-MS 等 具 有 更多 的 优 势 ,但 该 方 法 在 某 些 方 面 仍 需 要 进 一 [ 7] KERTESZ V,VAN BERKEL G J.Fu l l t o- yau ma t ed l i i d ex t r a c t i on-ba s ed su r f a c es amp l i ng qu andi on i z a t i on us i ng a ch i s ed r obo t i c nano- p-ba e l e c t r o sp r ayp l a t f o rm[ J].J ou r na lo f Ma s sSpe c- t r ome t r 3):252-260. y,2010,45( [ 8] CHEN H,VENTER A,COOKS R G.Ex t r a c- 步提高 ,比如 如 何 实 现 待 测 物 的 简 单 、快 速 、准 t i vee l e c t r o sp r ayi on i z a t i onf o rd i r e c tana l s i so f y 确定 量 ,特 别 是 如 何 实 现 组 织 样 品 内 部 化 学 组 r i ne,mi l kando t he rc omp l exmi x t u r e s und i l u t edu 分快速 、直 接 的 定 量 分 析 ,是 DART-MS 研 究 wi t hou ts amp l ep r epa r a t i on[ J].Chemi c a lCom- 的一个重要方面 。 另外 ,国标中很多食品 、组织 mun i c a t i ons,2006,42( 19):2042-2044. 中限制性物质的限制含量 (如果蔬类中的农残 、 [ 9] ZHANG H,GU H,YAN F,e ta l.Di r e c tcha r- 肉制品中的添加剂 等 )采 用 的 标 准 单 位 是 mg/ a c t e r i z a t i ono fbu l ks amp l e sbyi n t e r na lex t r a c t i ve kg,而不是 表 面 含 量 单 位 mg/cm2 ,因 此 ,仅 发 展表 面 定 量 分 析 方 法 仍 然 不 能 满 足 需 求 ,发 展 Sc i en t i f i cRepo r t s,2013,3( 2495):1-5. 快速 、直 接 的 内 部 定 量 分 析 方 法 将 是 未 来 研 究 的一个重要方向 。 最 近 采 用iEES I-MS 技 术 在 组织 内 化 学 组 分 的 直 接 、快 速 分 析 中 取 得 了 一 e l e c t r o sp r ayi on i z a t i on ma s s spe c t r ome t r J]. y[ [ 10]CODY RB,LARAMéEJA,DURST H D.Ve r s a- t i l en ewi ons ou r c ef o rt h ea n a l s i so f ma t e r i a l si n y op e na i r und e ramb i e n tc ond i t i on s[ J].An a l t i c a l y 8):2297-2302. Ch emi s t r y,2005,77( ,但如何更快速 、更准确地实现组织内 [ 11] MCEWEN C N,MCKAY R G,LARSEN B S. 部生化分 子 的 定 量 不 仅 是 DART-MS,也 是 所 Ana l s i so fs o l i ds,l i i ds,andb i o l og i c a lt i s sue s y qu 有直接质谱分析技术努力的方向 。 r obe i us i ng s o l i ds p n t r oduc t i on a ta tmo sphe r i c 些进展 [ 9] r e s su r eonc omme r c i a lLC-MSi ns t r umen t s[ J]. p 参考文献 : Ana l t i c a l Chemi s t r 77):7 826- y y,2005,77 ( [ 1] TAKTS Z, WI SEMAN J M,GOLOGAN B, 7831. e ta l.Ma s sspe c t r ome t r amp l i ngunde ramb i en t ys [ 12]TAKTSZ,COTTERODRIGUEZI,TALATY c ond i t i onswi t hde s o r t i one l e c t r o sp r ayi on i z a t i on p ta l.Di r e c t,t r a c el e ve lde t e c t i ono fexp l o- N,e [ J].Sc i enc e,2004,306( 5695):471-473. s i ve sonamb i en tsu r f a c e sbyde s o r t i one l e c t r o s- p [ 2] HUANG M Z,CHENG SC,CHO Y T,e ta l. r ayi on i z a t i on ma s sspe c t r ome t r J].Chemi c a l p y[ Amb i en ti on i z a t i on ma s sspe c t r ome t r u t o r i a l y:at 15):1950-1952. 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