[發明專利]一種瞬態毛細管等速電泳-電噴霧-質譜聯用裝置及方法

在審

• 申請號: 201811294900.6
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109444247A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 吳煥銘;唐科奇
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N27/447
• 分類號: G01N27/447;G01N27/62
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 陳怡菁

本發明公開了一種瞬態毛細管等速電泳?電噴霧?質譜聯用裝置及方法，該裝置包括：毛細管電泳單元，其包括外壁鍍有均勻金屬層的用作電噴霧噴嘴的電泳毛細管出口端；金屬管，套設在電泳毛細管出口端外；可移動連接管，套設于金屬管上，使電泳毛細管出口端露出可移動連接管或置于其內；電解液進液單元，其出口端與金屬管連通，使電解液充滿金屬管；高壓電源單元，包括極性可反轉的高壓電源和電噴霧高壓電源；氣體進樣單元，包括第一氣體進樣裝置和第二氣體進樣裝置；質譜儀。本發明的裝置及方法基于電壓極性轉換，使樣品離子以等速電泳方式往返運動并濃縮，能夠提升進樣體積，濃縮效果好，分離窗長，提高與電噴霧、質譜聯用時分離和檢測性能。

技術領域

本發明涉及毛細管電泳與質譜聯用領域，尤其涉及一種瞬態毛細管等速電泳-電噴霧-質譜聯用裝置及方法。

背景技術

毛細管電泳-質譜聯用具有分離效率高、分離速度快、樣品兼容性好、檢測靈敏度高等優點，已被廣泛應用于蛋白質組學、代謝組學、藥物分析、食品檢測等眾多領域。

1987年，Smith等人首次將毛細管電泳通過電噴霧與質譜進行耦合，構成毛細管電泳-電噴霧-質譜聯用，成為毛細管電泳發展的里程碑。電噴霧是軟電離技術，可產生帶多電荷的生物大分子離子，經質譜檢測可準確獲取生物樣品的分子質量和結構信息。電噴霧離子化過程是將樣品溶液霧化形成氣相離子，因而通過與電噴霧耦合，毛細管電泳可將分離完成的液相離子直接、高效地轉化成氣相離子，用以質譜檢測。因而至今電噴霧仍是毛細管電泳-質譜聯用的最主流的離子化技術，毛細管電泳-電噴霧-質譜聯用被廣泛用于多肽、蛋白等大分子生物樣品的檢測分析。

毛細管電泳-電噴霧-質譜聯用技術中的接口是毛細管電泳與電噴霧能否有效耦合、同時實現高效分離和高靈敏度檢測的關鍵。接口設計的難點在于為樣品流路提供一個可靠的電噴霧高壓，從而閉合毛細管電泳電路和電噴霧電路，形成穩定高效的電噴霧，同時避免樣品稀釋。接口主要分為有鞘液接口和無鞘液接口兩大類。鞘液接口主要通過同軸鞘液或尖端合流鞘液與樣品溶液在毛細管出口處混合，從而提供電噴霧高壓，但這種方式存在樣品稀釋問題，會造成靈敏度損失。無鞘液接口中由于沒有鞘液輔助，提供可靠的電噴霧高壓更具挑戰。多孔噴嘴的無鞘液接口是一種典型的無鞘液接口，其毛細管出口端采用氫氟酸將管壁厚度蝕刻至5～10微米形成多孔噴嘴，使得導電液能通過多孔薄壁與管內溶液產生少量離子交換，從而建立穩定可靠的電噴霧高壓。目前，此種多孔噴嘴的無鞘液接口的裝置已被商業化。但是，多孔噴嘴易碎，且其在實驗室環境中的化學蝕刻過程難以控制、重復性差。

雖然毛細管電泳-電噴霧-質譜聯用的檢測限極低，可達1×10^-21摩爾，但其進樣體積僅為納升量級，這嚴重限制了低濃度樣品的進樣量，使得目標樣品仍然難以被檢測到。傳統毛細管區帶電泳的進樣體積僅為毛細管柱體積的1％左右，按照典型的30微米內徑、1米長的毛細管計算，樣品的進樣體積僅為7納升。因此，對樣品進行預濃縮是提高毛細管電泳進樣體積的有效方法，樣品預濃縮方法大致包括線下、在線和在柱三種方式。其中，在柱方式的樣品預濃縮方法無需改變接口結構，使用最為廣泛。

其中，瞬態毛細管等速電泳是一種在柱方式的樣品預濃縮方法，常被用于毛細管電泳-質譜聯用。瞬態毛細管等速電泳是等速電泳和區帶電泳的混合，樣品溶液先由等速電泳進行在柱預濃縮，再由區帶電泳進行分離，因而可同時實現大進樣體積的樣品濃縮和分離。瞬態毛細管等速電泳可將樣品進樣體積由區帶電泳1％的毛細管柱體積提高至30％，從而大幅提高毛細管電泳-電噴霧-質譜聯用的檢測限。

但是，瞬態毛細管等速電泳進樣體積的進一步提升會造成分離和濃縮效果下降。瞬態毛細管等速電泳是在同一根毛細管上先濃縮后分離，增大進樣體積使得剩余用來濃縮和分離的毛細管長度縮短；增大進樣體積同時會延長樣品濃縮時間，一方面使得樣品無法完全濃縮，另一方面濃縮過程中樣品區帶向出口方向運動使得用以分離的毛細管長度進一步縮短。因此，進一步增大進樣體積會造成瞬態毛細管等速電泳的分離窗口和峰容量減小、分辨率下降、濃縮效果變差的問題。由此，瞬態毛細管等速電泳進樣體積極限被限制在30％左右的柱體積。