Войти
Принципиальная схема ионного источника DESI Десорбционная ионизация электрораспылением (DESI) - это ионизация окружающей среды метод, который может быть объединен с масс-спектрометрией для химического анализа образцов в атмосферных условиях. Связанные источники ионизации - МС-системы популярны в химическом анализе, потому что индивидуальные возможности различных источников в сочетании с разными МС-системами позволяют проводить химические определения образцов. DESI использует быстро движущийся поток заряженного растворителя под углом к поверхности образца для извлечения аналитов с поверхностей и продвижения вторичных ионов к масс-анализатору. Этот тандемный метод может использоваться для анализа судебно-медицинских анализов, фармацевтических препаратов, тканей растений, фруктов, неповрежденных биологических тканей, комплексов фермент-субстрат, метаболитов и полимеров. Следовательно, DESI-MS может применяться в самых разных секторах, включая продукты питания и управление лекарствами, фармацевтику, мониторинг окружающей среды и биотехнологию.
| Акроним | DESI |
|---|---|
| Классификация | Масс-спектрометрия |
| Аналиты | Органические молекулы. Биомолекулы |
| Другие методы | |
| Связанное | Ионизация электрораспылением. Химическая ионизация при атмосферном давлении |
DESI широко изучается с момента ее создания в 2004 году Золтаном Такатсом и др. В Graham Кука '' из Университета Пердью с целью изучения методов, которые не требовали, чтобы образец находился внутри вакуума. И DESI, и прямой анализ в реальном времени (DART) в значительной степени ответственны за быстрый рост технологий ионизации окружающей среды, и сегодня обнаружено более восьмидесяти новых методов. Эти методы позволяют анализировать сложные системы без подготовки, а производительность достигает 45 образцов в минуту. DESI представляет собой сочетание популярных методов, таких как методы ионизации электрораспылением и поверхностной десорбции. Об ионизации электрораспылением с помощью масс-спектрометрии сообщил Малкольм Доул в 1968 году, но Джон Беннетт Фенн был удостоен Нобелевской премии по химии за разработку ESI-MS в конце 1980-х. Затем, в 1999 году, в литературе сообщалось об экспериментах по десорбции с открытой поверхности и со свободной матрицей с использованием эксперимента, который был назван десорбцией / ионизацией на кремнии. Комбинация этих двух достижений привела к внедрению DESI и DART в качестве основных методов ионизации окружающей среды, которые позже станут множеством различных методов. В частности, в связи с увеличением числа исследований по оптимизации DESI, десорбция с помощью наноспрея и ионизация электрораспылением. В этом методе аналит десорбируется в мостик, образованный через два капилляра и поверхность анализа.
DESI представляет собой комбинацию электрораспыления (ESI) и десорбции (DI).) методы ионизации. Ионизация происходит путем направления электрически заряженного тумана на поверхность образца, которая находится на расстоянии нескольких миллиметров. Туман от электроспрея пневматически направляется на образец, где последующие разбрызгиваемые капли несут десорбированные ионизированные аналиты. После ионизации ионы проходят через воздух в границу раздела атмосферного давления, которая подключена к масс-спектрометру. DESI - это метод, который позволяет проводить ионизацию следовых количеств пробы при атмосферном давлении с минимальной подготовкой проб. DESI может быть использован для исследования вторичных метаболитов in situ, в частности, с учетом как пространственного, так и временного распределения.
В DESI существует два типа механизма ионизации, один из которых применяется к низкомолекулярным молекул веса и другого к молекулам с высоким молекулярным весом. Молекулы с высоким молекулярным весом, такие как белки и пептиды, демонстрируют спектры, подобные электрораспылению, где наблюдаются многозарядные ионы. Это предполагает десорбцию аналита, при которой несколько зарядов в капле могут легко переноситься на аналит. Заряженная капля ударяется по образцу, распространяется по диаметру, большему, чем его первоначальный диаметр, растворяет белок и отскакивает. Капли попадают на вход масс-спектрометра и далее десольватируются. Растворитель, обычно используемый для электрораспыления, представляет собой комбинацию метанола и воды.
. Для молекул с низкой молекулярной массой ионизация происходит за счет переноса заряда: электрон или протон. Есть три возможности для переноса заряда. Во-первых, перенос заряда между ионом растворителя и аналитом на поверхности. Во-вторых, перенос заряда между ионом газовой фазы и анализируемым веществом на поверхности; в этом случае ион растворителя испаряется, не достигнув поверхности образца. Это достигается, когда расстояние от распыления до поверхности велико. В-третьих, перенос заряда между ионом в газовой фазе и молекулой анализируемого вещества в газовой фазе. Это происходит, когда образец имеет высокое давление пара.
 | (1) |
 | (2) |
 | (3) |
Механизм ионизации низкомолекулярных молекул в DESI аналогичен D Механизм ионизации ART заключается в том, что в газовой фазе происходит перенос заряда.
Вид сбоку на источник ионов DESI вместе с таблицей, содержащей типичные значения геометрических параметров Эффективность ионизации DESI сложна и зависит от нескольких параметров, таких как поверхностные эффекты, электрораспыление параметры, химические параметры и геометрические параметры. Поверхностные эффекты включают химический состав, температуру и приложенный электрический потенциал. Параметры электрораспыления включают напряжение электрораспыления, расход газа и жидкости. Химические параметры относятся к распыляемой композиции растворителя, например добавление NaCl. Геометрические параметры: α, β, d 1 и d 2 (см. Рисунок справа).
Кроме того, α и d 1 влияют на эффективность ионизации, тогда как β и d 2 влияют на эффективность сбора. Результаты теста, проведенного на различных молекулах для определения оптимальных значений α и d1, показывают, что существует два набора молекул: высокомолекулярные (белки, пептиды, олигосахариды и т. Д.) И низкомолекулярные (диазокраситель, стереоиды, кофеин, нитроароматические соединения и др.). Оптимальные условия для высокомолекулярной группы - большие углы падения (70-90 °) и короткие расстояния d 1 (1-3 мм). Оптимальные условия для низкомолекулярной группы - противоположные, низкие углы падения (35-50 °) и большие расстояния d 1 (7-10 мм). Эти результаты испытаний показывают, что каждая группа молекул имеет свой механизм ионизации; подробно описано в разделе Принцип работы.
Наконечник распылителя и держатель поверхности прикреплены к трехмерному движущемуся столику, который позволяет выбирать определенные значения для четырех геометрических параметров: α, β, d 1 и d 2.
MALDESI биомолекул на ледяной матрице Лазерная абляционная ионизация электрораспылением (LAESI) масс-спектрометрия - это метод ионизации окружающей среды, применимый для визуализации тканей растений и животных, визуализации живых клеток, и совсем недавно к визуализации клеток. В этом методе для абляции образца используется лазер среднего ИК-диапазона, который создает облако нейтральных молекул. Затем на это облако сверху попадает электрораспылитель, вызывающий ионизацию. Затем десорбированные ионы могут проходить в масс-спектрометр для анализа. Этот метод также хорош для создания изображений в приложениях. Анализы могут быть десорбированы с помощью импульсного лазерного излучения без необходимости использования матрицы. Этот метод лучше всего использовать как с небольшими органическими молекулами, так и с более крупными биомолекулами.
Схема масс-спектрометра DESI-IMS-TOF Спектрометрия ионной подвижности (IMS) - это метод разделения ионов в газовых фазах на основе их различий в ионной подвижности когда прикладывается электрическое поле, обеспечивающее пространственное разделение до анализа МС. С введением DESI в качестве источника ионов для масс-спектрометрии ионной подвижности приложения для IMS расширились от парофазных образцов с анализом летучих веществ до неповрежденных структур и водных образцов. При подключении к времяпролетному масс-спектрометру также возможен анализ белков. Эти методы работают в тандеме друг с другом для исследования формы иона и реакционной способности после ионизации. Ключевой характеристикой этой установки является ее способность разделять распределение ионов, генерируемых в DESI, перед масс-спектрометрическим анализом.
Как указывалось ранее, DESI позволяет проводить прямой исследование природных образцов без необходимости пробоподготовки или хроматографического разделения. Но из-за этой ненужной подготовки образца спектр может быть очень сложным. Следовательно, вы можете связать ионный циклотронный резонанс с преобразованием Фурье с DESI, что обеспечивает более высокое разрешение. DESI может состоять из шести линейно движущихся ступеней и одной вращающейся ступени. Это может включать в себя трехмерный линейный столик для образцов и другой с вращающимся столиком для распылительной опоры. Присоединение FTICR к DESI может повысить точность измерения массы до менее 3 частей на миллион. Это можно сделать как с жидкими, так и с твердыми образцами.
Жидкостная хроматография в сочетании с DESI-MS. AE - вспомогательный электрод, RE: электрод сравнения, WE: рабочий электрод. DESI может быть соединен с сверхбыстрой жидкостной хроматографией с использованием стратегии разделения элюента LC. Это стратегия через крошечное отверстие на капиллярной трубке LC. Мертвый объем и противодавление пренебрежимо малы, что позволяет проводить масс-спектрометрическое обнаружение практически в реальном времени с быстрым элюированием и очисткой. Это связывание можно использовать для ионизации широкого спектра молекул, от небольших органических веществ до белков с большой массой. Он отличается от ESI (ионизация электрораспылением) тем, что его можно использовать для непосредственного анализа солесодержащих растворов образцов без необходимости добавления в образец дополнительных растворителей / кислот. Такая установка обеспечивает высокую скорость потока без разделения. Высокое разрешение, которое достигается с помощью ВЭЖХ с обращенной фазой, может быть объединено с этой процедурой для получения высокопроизводительного скрининга натуральных продуктов. Включение электрохимического компонента помогает повысить эффективность ионизации за счет электрохимического преобразования. Этот метод лучше, чем ESI, потому что вам не нужно отделять небольшой потенциал, приложенный к ячейке, от потенциала спрея в DESI. DESI также демонстрирует лучшую толерантность к неорганическим солевым электролитам, и вы можете использовать традиционные растворители, используемые при электролизе.
В DESI есть высокоскоростная струя электрораспыления с пневматическим управлением, которая постоянно направляется к поверхности зонда. Струя образует на образце тонкую пленку растворителя микрометрового размера, которая может десорбироваться. Образец может быть вытеснен входящей струей распыления, позволяя частицам оторваться в конусе выброса аналита, содержащего капли вторичных ионов. Работа над принципами работы DESI все еще продолжается, но кое-что еще известно. Известно, что диаметр эрозионного пятна распыления, образованного DESI, напрямую связан с пространственным разрешением. И химический состав, и текстура поверхности также влияют на процесс ионизации. Наиболее часто используемым распыляющим газом является N 2 с типичным давлением 160 фунтов на квадратный дюйм. Растворитель представляет собой комбинацию метанола и воды, иногда в сочетании с 0,5% уксусной кислотой и при скорости потока 10 мкл / мин. Поверхность может быть установлена двумя разными способами. Один из них состоит из держателя, который может нести одноразовые слайды размером 1 x 5 см, которые лежат на поверхности из нержавеющей стали. К стальной поверхности прикладывается напряжение, обеспечивающее соответствующий поверхностный потенциал. Поверхностный потенциал, который может быть применен, такой же, как и для распылителя. Вторая поверхность сделана из алюминиевого блока со встроенным нагревателем, что позволяет контролировать температуру до 300 ° C с более новыми ступенями, имеющими встроенные ПЗС-матрицы и источники света. Их спектры такие же, как у ESI. Они содержат многозарядные ионы, аддукты щелочных металлов и нековалентные комплексы, которые образуются в конденсированной фазе взаимодействия образец / растворитель. Выявлено, что DESI имеет более мягкие условия ионизации, что приводит к более выраженной тенденции к образованию металлических аддуктов и более низкой удельной зарядке вторичных капель.
