本發(fā)明涉及一種磁性納米顆粒分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析裝置及方法。

技術(shù)背景

現(xiàn)代化學(xué)分析樣品前處理面臨樣品基質(zhì)復(fù)雜，目標(biāo)化合物濃度低以及樣品體積小等諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的前處理方法，如柱式固相萃取和液液萃取等，存在前處理時間長，有機(jī)溶劑消耗量大，以及目標(biāo)物潛在損失大等缺點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)高效萃取和儀器分析的結(jié)合，降低分析成本是目前化學(xué)分析需要解決的主要問題之一。將質(zhì)譜分析和樣品前處理直接結(jié)合可以有效地縮短分析時間，如將固相微萃取與解析電噴霧技術(shù)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的高靈敏度分析，但是固相微萃取技術(shù)由于目標(biāo)物在溶液體系和萃取探頭之間的轉(zhuǎn)移速度慢，存在萃取時間長和目標(biāo)物在萃取頭表面分布不均勻等缺點(diǎn)，容易降低檢測的準(zhǔn)確性和靈敏性。磁性納米顆粒分散固相萃取技術(shù)將磁性納米顆粒分散于溶液體系中，可以通過超聲實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分子在溶液體系和納米顆粒之間的快速轉(zhuǎn)移，但是由于磁性納米顆粒不能實(shí)現(xiàn)與質(zhì)譜的直接結(jié)合，需要將目標(biāo)分子從顆粒表面解析后，進(jìn)一步濃縮和分離后進(jìn)樣，不能簡化操作過程。此外，納升電噴霧技術(shù)具有溶劑使用量少、靈敏度高等優(yōu)勢。因此，亟需建立磁性分散固相萃取-直接納升電噴霧質(zhì)譜分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速分散萃取和高靈敏度質(zhì)譜分析的有效結(jié)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種磁性納米顆粒分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析裝置及方法。該裝置首先通過磁性納米顆粒吸附待測溶液體系中的目標(biāo)物分子，然后用磁針吸附分散于目標(biāo)溶液體系中的磁性納米顆粒后，將磁針置于石英毛細(xì)管內(nèi)，毛細(xì)管針尖對接質(zhì)譜進(jìn)樣口處，磁針直接加載電壓和溶劑，實(shí)現(xiàn)磁針表面目標(biāo)分子解吸和離子化。通過使用不同的磁性納米顆粒吸附材料，可以滿足不同類型目標(biāo)物的快速富集和質(zhì)譜分析。如可以用來快速萃取分析水樣中的抗生素，豆芽提取液中的6-芐氨基腺嘌呤以及蛋白質(zhì)酶解液中的磷酸化肽段等。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種磁性納米顆粒分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析裝置，包括三維移動支架、磁針、毛細(xì)管以及質(zhì)譜儀，其中，所述磁針的固定端固定在三維移動支架上，在三維移動支架的帶動下調(diào)整位置，且所述磁針與直流電源連接；

磁針的工作端吸附有磁性納米顆粒，磁性納米顆粒上吸附有目標(biāo)物，所述工作端插入毛細(xì)管中，毛細(xì)管的出口端與質(zhì)譜儀的進(jìn)樣口相對設(shè)置；

所述毛細(xì)管的進(jìn)口端的上方設(shè)置有盛裝有解吸液的注射器，注射器的出口端位于磁針的上方；

磁性納米顆粒上的目標(biāo)物在解吸液和直流電的作用下，電離、解吸后進(jìn)入毛細(xì)管中，并通過毛細(xì)管的出口進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。

其中，三維移動支架是指該支架可以沿前后、上下、左右運(yùn)動，將磁針固定在三維移動支架上，三維移動支架的運(yùn)動可以帶動磁針的運(yùn)動，進(jìn)而調(diào)整磁針的位置。

利用磁性納米顆粒對目標(biāo)物進(jìn)行富集，節(jié)省了萃取的時間，并提高了萃取的均勻程度，提高了檢測的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明的巧妙之處為將吸附有磁性納米顆粒的磁針插入毛細(xì)管中，并且與直流電源連接，在磁針的上方設(shè)置盛裝有解吸液的注射器，使磁性納米顆粒在直流電和解吸液的作用下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物分子的解吸和離子化，在使用較少解吸液的情況下，提高了解吸的速度，使毛細(xì)管中的目標(biāo)物的濃度較高，不需要進(jìn)一步的濃縮和分離，簡化了操作過程，且實(shí)現(xiàn)了固相萃取與質(zhì)譜的直接聯(lián)用。

優(yōu)選的，所述毛細(xì)管自磁針的插入端向質(zhì)譜儀的出口端向下傾斜設(shè)置，與水平方向之間的夾角為30-60°。

毛細(xì)管傾斜設(shè)置，一方面避免解吸后的目標(biāo)物溶液從毛細(xì)管的進(jìn)口側(cè)流出，另一方面便于毛細(xì)管中的目標(biāo)物溶液從毛細(xì)管的出口側(cè)流出，以及保證了目標(biāo)物溶液流出的速度和均勻性，進(jìn)而使進(jìn)樣的速度趨于均勻。

優(yōu)選的，所述磁針為針灸磁針，針灸磁針的直徑為0.18mm，長度為10cm。

優(yōu)選的，所述注射器與蠕動注射泵連接。

蠕動注射泵可以控制注射器注射的速度，進(jìn)而控制滴在磁針上的解吸液的量，實(shí)現(xiàn)了解吸速度和解吸后目標(biāo)物的濃度的控制。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述注射器的容積為200μL。

優(yōu)選的，所述三維移動支架為絕緣的。

由于磁針需要與高壓可調(diào)直流電源連接，磁針又與三維移動支架連接，為了保證操作人員的安全，需要將三維移動支架設(shè)置為絕緣的。此處的絕緣的，可以是三維移動支架本身的材質(zhì)為絕緣的，如木質(zhì)、塑料、玻璃等材質(zhì)，也可以是在三維移動支架本體的外表面涂覆或粘結(jié)絕緣層，如在外表面粘結(jié)一層橡膠絕緣層，只要起到絕緣的作用即可。

上述磁性納米顆粒分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析裝置在分析檢測中的應(yīng)用。

一種磁性納米顆粒分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析方法，包括如下步驟：

1)將磁性納米顆粒分散于待測溶液中，超聲萃??；

2)將磁針插入待測溶液中，收集磁性納米顆粒；

3)將磁針固定在分析裝置中，開啟電源和注射器，向磁針表面滴加解吸液；

4)調(diào)整電源電壓，根據(jù)攝像頭中形成的噴霧效果，調(diào)整磁針與質(zhì)譜儀進(jìn)樣口之間的距離，使獲得穩(wěn)定的信號；

5)進(jìn)行質(zhì)譜信號的采集和分析，獲得分析結(jié)果。

優(yōu)選的，步驟1)中，超聲萃取的時間為25-40min。為了保證萃取的完全。

優(yōu)選的，步驟2)中，收集完磁性納米顆粒后，用水淋洗磁針兩次，對表面非目標(biāo)成分去除。

優(yōu)選的，步驟3)中，所述解吸液為水和甲醇體積比為1:1的混合物。

優(yōu)選的，步驟4)中，質(zhì)譜分析的質(zhì)譜條件為：傳輸毛細(xì)管溫度是設(shè)置為275℃，殼氣和助氣設(shè)置為5arb。

優(yōu)選的，上述分析方法還包括對磁性納米顆粒進(jìn)行回收的步驟。

進(jìn)一步優(yōu)選的，對磁性納米顆粒進(jìn)行回收的方法，包括如下步驟：

將磁針置于離心管中，在離心管外側(cè)放置磁鐵，將磁性納米顆粒吸附在離心管的管壁上，取出磁針，將磁性納米顆粒清洗后回收利用。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明有效的解決了磁性分散固相萃取和直接納升電噴霧質(zhì)譜分析的結(jié)合問題。該裝置成本低，使用方便，不僅有效的縮短了萃取時間，而且增加了檢測的靈敏度，具有較好的實(shí)用性。本發(fā)明中使用的磁性納米吸附材料可以根據(jù)目標(biāo)物的類型進(jìn)行合成，該技術(shù)對于提高分析效率具有重要的意義。

附圖說明

圖1磁性納米顆粒分散固相萃取過程示意圖；

圖2磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析裝置示意圖；

圖3磁性分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析水中痕量左氧氟沙星質(zhì)譜圖；

圖4磁性分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析豆芽提取液中的6-芐氨基腺嘌呤的質(zhì)譜圖；

圖5磁性分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析酪蛋白酶解的質(zhì)譜圖。

其中，1、三維移動支架，2、直流電源，3、蠕動注射泵，4、注射器，5、磁針，6、毛細(xì)管，7、質(zhì)譜進(jìn)樣口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖2所示，一種磁性納米顆粒分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析裝置，包括三維移動支架1、磁針5、毛細(xì)管6以及質(zhì)譜儀，其中，所述磁針5的固定端固定在三維移動支架1上，在三維移動支架1的帶動下調(diào)整位置，且所述磁針5與直流電源2連接；

磁針5的工作端吸附有磁性納米顆粒，磁性納米顆粒上吸附有目標(biāo)物，所述工作端插入毛細(xì)管6中，毛細(xì)管6的出口端與質(zhì)譜儀的質(zhì)譜進(jìn)樣口7相對設(shè)置；

所述毛細(xì)管6的進(jìn)口端的上方設(shè)置有盛裝有解吸液的注射器4，注射器4的出口端位于磁針5的上方，注射器4與蠕動注射泵3連接；

磁性納米顆粒上的目標(biāo)物在解吸液和直流電的作用下，電離、解吸后進(jìn)入毛細(xì)管6中，并通過毛細(xì)管6的出口進(jìn)入質(zhì)譜儀的質(zhì)譜進(jìn)樣口7進(jìn)行分析。

實(shí)施例1

磁性分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析水中痕量喹諾酮類抗生素：根據(jù)已有的合成方法，利用磁性四氧化三鐵分子印跡作為吸附材料，結(jié)合磁性分散固相萃取-磁針解吸離子化質(zhì)譜分析水中痕量喹諾酮類抗生素左氧氟沙星。如圖1所示，取10mL水樣于20mL頂空瓶中，將5mg磁性納米顆粒分散于水中后，超聲30分鐘后，將磁針置于頂空瓶中吸附磁性顆粒，安裝在磁針解吸離子化質(zhì)譜裝置進(jìn)行分析。圖3展示了利用該技術(shù)獲得采用水中左氧氟沙星的質(zhì)樸圖，可以清晰的獲得該抗生素的母離子峰(m/z＝362)，具有很高的靈敏度。

實(shí)施例2

磁性分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析豆芽提取液中的6-芐氨基腺嘌呤：取豆芽10g，剪碎后，加入10mL水勻漿后過濾。離心后取上層清液10mL于離心管中，加入5mg磁性納米顆粒后，超聲30分鐘，利用磁針收集納米顆粒后，安裝在磁針解吸離子化質(zhì)譜裝置進(jìn)行分析。圖4展示了利用該技術(shù)獲得豆芽提取液中的6-芐氨基腺嘌呤，可以清晰的獲得6-芐氨基腺嘌呤的母離子峰(m/z＝226)，可見該技術(shù)適用于豆芽等食品中非法添加的快速分析。

磁性分散固相萃取-磁針解吸納升電噴霧離子化質(zhì)譜分析磷酸化肽段

磷酸化肽段的分析是多肽分析中的難題，由于其含量低，它的信號會被其他高豐度肽段的信號所掩蓋。這里我們采用Fe₃O₄@TiO₂作為磁性納米顆粒分散到酪蛋白酶解液中，圖5展示了直接質(zhì)譜分析和經(jīng)過磁性分散固相萃取-磁針解吸離子化質(zhì)譜分析圖。由于TiO₂會選擇性的吸附磷酸化多肽，利用該方法可以獲得低豐度磷酸肽段質(zhì)譜信號。在β-酪蛋白的酶解液中，我們發(fā)現(xiàn)了了兩個含磷酸化片段的高信噪比質(zhì)譜峰。采用TiO₂填料后，可以清晰的獲得單-和四磷酸化肽段的質(zhì)譜峰。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。