小質(zhì)譜創(chuàng)新應(yīng)用 | analytical chemistry封面文章：便攜式質(zhì)譜儀用于復(fù)雜樣品的現(xiàn)場(chǎng)分析

清譜科技

2024.12.04

暨南大學(xué)胡斌團(tuán)隊(duì)聯(lián)合江西婦幼楊必成團(tuán)隊(duì)在 Analytical chemistry發(fā)表封面文章《Portable Miniature Mass Spectrometry for Enhanced On-SiteDetection of Analytes in Complex Samples by Integrating SolidPhase Microextraction and Nano-Electrospray Ionization》。文章創(chuàng)新地將固相微萃?。⊿PME）、納升電噴霧電離源（nESI）與便攜式質(zhì)譜（mMS）結(jié)合，設(shè)計(jì)了SPME-nESI-mMS工具，可用于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各種復(fù)雜樣品進(jìn)行分析，其應(yīng)用范圍包括但不限于食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、法醫(yī)調(diào)查和生物分析等。

研究背景與目的

Research Background and Purpose

分析化學(xué)中，現(xiàn)場(chǎng)、快速、可靠地檢測(cè)微量化合物（如污染物、有毒物質(zhì)、濫用藥物和非法添加劑）越來(lái)越重要。與實(shí)驗(yàn)室相比，現(xiàn)場(chǎng)分析可以對(duì)有害物質(zhì)的釋放、擴(kuò)散進(jìn)行預(yù)警和監(jiān)測(cè)，促進(jìn)公共安全和健康，節(jié)省時(shí)間和資源，避免樣品運(yùn)輸、預(yù)處理和制備過(guò)程中的樣品丟失、變化和污染。

當(dāng)前，各種分析工具，如手持光譜儀、傳感器和便攜式氣質(zhì)聯(lián)用儀等設(shè)備已被用于現(xiàn)場(chǎng)分析。目前已經(jīng)開發(fā)出針對(duì)非揮發(fā)性化合物的便攜式質(zhì)譜，可通過(guò)直接取樣/電離技術(shù)對(duì)復(fù)雜的非揮發(fā)性樣品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析。盡管其具備高便攜性、高靈敏度和高特異性，但由于基質(zhì)效應(yīng)，nESI與mMS聯(lián)用對(duì)于真實(shí)復(fù)雜樣品中的微量分析物檢測(cè)具有挑戰(zhàn)。

本研究旨在開發(fā)一種基于mMS的方法，通過(guò)集成SPME和nESI試劑盒，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜樣品中分析物的高靈敏度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。SPME-nESI-mMS是一種很有前途的工具，可用于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各種復(fù)雜樣品進(jìn)行分析，其應(yīng)用范圍包括但不限于食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、法醫(yī)調(diào)查和生物分析。

圖1. SPME-nESI-mMS示意圖

圖2. SPME-nESI-mMS實(shí)物圖?a)?SPME探針???b) 將SPME探針插入nESI進(jìn)樣器??c) SPME-nESI組件進(jìn)樣小質(zhì)譜

研究方法

Research Method

SPME萃取頭用于從復(fù)雜液體樣品和生物體中現(xiàn)場(chǎng)萃取分析物。

萃取后的SPME萃取頭被插入nESI進(jìn)樣器中進(jìn)行質(zhì)譜分析。

通過(guò)組裝成套件的形式簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，提高了檢測(cè)效率。

SPME-nESI-mMS系統(tǒng)

SPME萃取頭：涂層為C18，厚度為45μm，長(zhǎng)度為15mm，用于萃取分析物。

nESI毛細(xì)管：來(lái)自PURSPEC Technologies Inc.，用于進(jìn)樣。

試劑盒：由SPME萃取頭和nESI毛細(xì)管組成，將SPME-nESI與便攜式質(zhì)譜聯(lián)合使用。

便攜式質(zhì)譜：來(lái)自PURSPEC Technologies Inc.，用于質(zhì)譜分析。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程

Experimental Procedure

用SPME-nESI-mMS技術(shù)做了以下實(shí)驗(yàn)：

果汁中樂果的檢測(cè)

牛奶中環(huán)丙沙星的檢測(cè)

涼茶中的氯氮卓的檢測(cè)

廢水中的咖啡因的檢測(cè)

唾液中的安非他明的檢測(cè)

蜂蜜中的甲硝唑的檢測(cè)

茶葉中的吡蟲啉的檢測(cè)

海水中辣椒素的檢測(cè)

海水中的食用油的檢測(cè)

新鮮蔬菜毒死蜱檢測(cè)的檢測(cè)

活魚體內(nèi)孔雀石綠(MG)和隱色孔雀石綠(LMG)、

并繪制了活魚體內(nèi)MG和LMG的代謝動(dòng)力學(xué)趨勢(shì)圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Experimental Results

在復(fù)雜基質(zhì)中各種分析物的檢測(cè)限達(dá)到pg/mL水平。

圖 3. 用于復(fù)雜樣品的SPME-nESI-mMS現(xiàn)場(chǎng)分析： (a)牛奶中添加環(huán)丙沙星, (b)涼茶中氯氮卓, (c)人唾液安非他明, (d)廢水中咖啡因。

圖4. SPME-nESI-mMS用于生物樣本現(xiàn)場(chǎng)分析：(a)檢測(cè)海水中辣椒素，(b)海水中的食用油檢測(cè)，(c)在新鮮蔬菜中進(jìn)行毒死蜱的體內(nèi)檢測(cè)，(d)活魚體內(nèi)孔雀石綠的檢測(cè)（MG）, (e)活魚體內(nèi)隱色孔雀石綠的檢測(cè)（LMG）, (f)活魚MG和LMG的代謝動(dòng)力學(xué)；(n = 6)

圖5. 現(xiàn)場(chǎng)取樣和分析實(shí)景圖

結(jié)論

Conclusions

本研究通過(guò)集成固相微萃?。⊿PME）和納升電噴霧電離源（nESI）試劑盒，聯(lián)合便攜式質(zhì)譜，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜樣品和生物體中分析物的高靈敏度現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法具有快速、高靈敏度和高特異性的優(yōu)點(diǎn)，適用于食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的快速篩查。另外在生物體樣本分析方面，該方法展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，為活體監(jiān)測(cè)提供了有力的工具。

清譜科技是一家專注于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)譜化學(xué)分析和脂質(zhì)組學(xué)產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和制造的高科技公司。公司開發(fā)的便攜式質(zhì)譜分析系統(tǒng)為開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)檢測(cè)應(yīng)用提供了實(shí)時(shí)準(zhǔn)確和簡(jiǎn)單易用的分析解決方案。目前公司已經(jīng)在公共安全、生物制藥、醫(yī)療診斷、食品安全等領(lǐng)域?yàn)椴煌蛻籼峁┍姸嗟默F(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)應(yīng)用方案。