[發(fā)明專利]一種用于質(zhì)譜成像的低溫解吸電噴霧電離裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011454319.3
• 申請(qǐng)日: 2020-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN112599404B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅茜;呂悅廣;鄧卡;李芳;陳志宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01J49/16
• 分類號(hào): H01J49/16;H01J49/26;G01N27/62
• 代理公司: 深圳市銘粵知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰;陽(yáng)志全

本發(fā)明公開了一種用于質(zhì)譜成像的低溫解吸電噴霧電離裝置及方法，裝置包括載液毛細(xì)管、金屬兩通接頭、電噴霧噴針、電噴霧噴針外圍的霧化氣套管、冷卻裝置、載氣主管以及為金屬兩通接頭提供直流高壓的高壓源；電噴霧噴針的頭部伸出霧化氣套管外，利用冷卻裝置對(duì)載氣主管內(nèi)的霧化氣進(jìn)行冷卻降溫，冷卻后的霧化氣從霧化氣套管噴出形成電噴霧，溶劑經(jīng)過金屬兩通接頭后在被霧化氣冷卻，并從電噴霧噴針的頭部形成泰勒錐噴出。本發(fā)明首次將低溫條件應(yīng)用到用于成像的解吸電噴霧電離技術(shù)中，減緩了解吸電噴霧的溶劑蒸發(fā)和庫(kù)倫爆炸速率，使噴霧羽束更加匯聚，增加了其對(duì)樣本表面的轟擊動(dòng)量，提高了質(zhì)譜成像的檢測(cè)靈敏度，從而提高了質(zhì)譜成像的空間分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及質(zhì)譜成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于質(zhì)譜成像的低溫解吸電噴霧電離裝置及方法。

背景技術(shù)

質(zhì)譜成像技術(shù)是一種免標(biāo)記、高靈敏的成像分析方法。分析過程中，樣品平臺(tái)按照一定的規(guī)律移動(dòng)，解吸電離得到的離子或碎片離子進(jìn)入質(zhì)譜儀，按質(zhì)荷比(m/z)的不同進(jìn)行測(cè)定，再由成像軟件將測(cè)得的質(zhì)譜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成相應(yīng)像素點(diǎn)并重構(gòu)出目標(biāo)化合物在樣品表面的空間分布圖像。解吸電離是質(zhì)譜成像的關(guān)鍵步驟，其根據(jù)解吸電離方式的不同，已發(fā)展出基質(zhì)輔助激光解吸電離(matrix assisted laser desorption and ionization，MALDI)、解吸電噴霧電離(desorption electrospray ionization，DESI)和二次離子質(zhì)譜(secondary ion mass spectrometry，SIMS)等主流質(zhì)譜成像技術(shù)。

DESI是2004年由普渡大學(xué)Cooks教授課題組首次提出的一種常壓敞開式電離技術(shù)，具有里程碑意義。DESI的解吸電離過程分為以下三步：1)在霧化氣和直流高壓作用下產(chǎn)生電噴霧羽束；2)電噴霧羽束轟擊樣品表面，形成一層液膜，并萃取樣品表面目標(biāo)物質(zhì)；3)后續(xù)到來的噴霧液滴繼續(xù)轟擊液膜并濺射起含有待測(cè)物質(zhì)的小液滴，同時(shí)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，完成解吸電離過程。DESI在成像分析時(shí)，既不需要嚴(yán)苛的真空條件也不需要基質(zhì)噴涂等前處理過程，可以在常壓敞開式條件下直接對(duì)樣品進(jìn)行分析，迅速發(fā)展成一種備受歡迎的質(zhì)譜成像技術(shù)，廣泛應(yīng)用在病理學(xué)、藥物代謝以及組學(xué)分析等領(lǐng)域，同時(shí)也在臨床醫(yī)學(xué)以及疾病診斷中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的解吸電噴霧電離技術(shù)應(yīng)用于成像分析時(shí)仍存在一些局限：1)電噴霧羽束是發(fā)散的，相較于激光解吸電離來說，解吸斑點(diǎn)較大，直接導(dǎo)致成像空間分辨率較差；2)受電噴霧電離原理限制，多使用介電常數(shù)較大的甲醇、乙腈、水(或其混合溶液)等作為噴霧溶劑，僅適用于極性分子的解吸和電離，然而對(duì)中等極性或弱極性物質(zhì)檢測(cè)靈敏度較差。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于質(zhì)譜成像的低溫解吸電噴霧電離裝置及方法，可以使電噴霧羽束更加匯聚，并提高解吸電噴霧電離質(zhì)譜成像的空間分辨率和對(duì)中等或弱極性物質(zhì)的檢測(cè)靈敏度，拓展其應(yīng)用范圍。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種用于質(zhì)譜成像的低溫解吸電噴霧電離裝置，包括依次連接的載液毛細(xì)管、金屬兩通接頭和電噴霧噴針、套設(shè)于所述電噴霧噴針外圍的霧化氣套管、冷卻裝置、連通所述霧化氣套管以提供霧化氣的載氣主管以及為所述金屬兩通接頭提供直流高壓的高壓源；所述電噴霧噴針的頭部至少部分伸出所述霧化氣套管外，所述冷卻裝置用于對(duì)所述載氣主管內(nèi)的霧化氣進(jìn)行冷卻降溫，冷卻后的霧化氣從所述霧化氣套管噴出形成電噴霧，溶劑經(jīng)過所述金屬兩通接頭后在所述霧化氣套管內(nèi)被霧化氣冷卻，并從所述電噴霧噴針的頭部形成泰勒錐噴出。

作為其中一種實(shí)施方式，所述冷卻裝置還用于在溶劑進(jìn)入金屬兩通接頭前，對(duì)所述載液毛細(xì)管內(nèi)的溶劑進(jìn)行預(yù)冷降溫。

作為其中一種實(shí)施方式，所述載氣主管的一部分設(shè)于所述冷卻裝置內(nèi)。

作為其中一種實(shí)施方式，所述用于質(zhì)譜成像的低溫解吸電噴霧電離裝置還包括支管，所述支管連接所述載氣主管的中部，所述載液毛細(xì)管部分穿設(shè)于所述支管內(nèi)。