Jonizacja w sprayu elektrostatycznym
Elektrostatyczna jonizacja natryskowa ( ESTASI ) to metoda jonizacji otoczenia do analizy spektrometrii mas (MS) próbek znajdujących się na płaskiej lub porowatej powierzchni lub wewnątrz mikrokanalika. Został opracowany w 2011 roku przez grupę profesora Huberta H. Giraulta w École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) w Szwajcarii. W typowym procesie ESTASI kropla rozpuszczalnika protonowego zawierającego anality jest osadzana na badanym obszarze próbki, który sam jest mocowany do podłoża izolacyjnego. Pod tym podłożem i tuż pod kroplą umieszcza się elektrodę i łączy z pulsującym wysokim napięciem (HV) w celu elektrostatycznego naładowania kropli podczas pulsowania. Kiedy ciśnienie elektrostatyczne jest większe niż napięcie powierzchniowe, rozpylane są kropelki i jony. ESTASI to proces bezkontaktowy oparty na sprzężeniu pojemnościowym. Jedną z zalet ESTASI jest to, że elektroda i kropla próbki działają bezdotykowo, unikając w ten sposób utleniania lub redukcji związków próbki na powierzchni elektrody, co często ma miejsce podczas standardowej jonizacji przez elektrorozpylanie (ESI ) . ESTASI to potężna nowa technika jonizacji otoczenia, która znalazła już wiele zastosowań w wykrywaniu różnych analitów, takich jak cząsteczki organiczne, peptydy i białka o masie cząsteczkowej do 70 kDa. Ponadto zastosowano go do łączenia MS z różnymi technikami rozdzielania, w tym elektroforezą kapilarną i ogniskowaniem izoelektrycznym w żelu, i z powodzeniem zastosowano go pod ciśnieniem atmosferycznym do bezpośredniej analizy próbek przy zaledwie kilku etapach przygotowania.
Zasada działania
ESTASI to bezkontaktowa metoda jonizacji przez elektrorozpylanie (ESI), podobnie jak ESI z barierą dielektryczną i indukowana lub indukcyjna ESI. W ESTASI elektrodę umieszcza się blisko próbki, oddzieloną jedynie warstwą izolacyjną. Próbkę pokrywa się kroplą roztworu (od nanolitrów do mikrolitrów); i między elektrodą a wlotową kapilarą spektrometru mas przykładana jest fala prostokątna HV. Następuje jonizacja próbki i jony są zbierane do analizy spektrometrii mas. Fala prostokątna HV może być generowana przez wzmocnienie napięcia fali prostokątnej generatora funkcyjnego. Alternatywnie, może być wytwarzany przez obwód elektryczny zawierający jedno źródło prądu stałego WN i dwa przełączniki, które łączą elektrodę albo ze źródłem WN, albo z ziemią.
Gdy dodatnie HV zostanie przyłożone do elektrody w stosunku do spektrometru mas, z kropli zawierającej anality próbki jest generowany strumień kationów z powodu silnego pola elektrycznego między elektrodą a spektrometrem mas. Nadmiarowe aniony pozostają wewnątrz kropli na podłożu, a następnie są rozpylane podczas uziemiania elektrody. W ten sposób zarówno kationy, jak i aniony są następnie mierzone za pomocą spektrometrii mas w jednym eksperymencie.
Aplikacje
Metodę ESTASI można zastosować do szerokiego zakresu geometrii, np. próbki w kapilarze, w jednorazowej końcówce pipety, w polimerowym mikrokanale oraz w mikro-, nanolitrowych kropelkach na polimerowej lub porowatej płytce. Dzięki ostatniej geometrii cząsteczki na powierzchni mogą być bezpośrednio jonizowane w celu wykrycia MS, po prostu dodając kroplę buforu, który może rozpuścić cząsteczkę docelową. Obecnie rozwijane aplikacje ESTASI to przede wszystkim:
Łączenie elektroforezy kapilarnej (CE) i analizy MS
Frakcje białek lub peptydów z elektroforezy kapilarnej zbierano na izolującym szkiełku z tworzywa sztucznego. Plamy suchej próbki były tworzone przez odparowanie wszystkich rozpuszczalników, a następnie analizowane za pomocą ESTASI MS, gdzie kropelki kwaśnego roztworu (1% kwas octowy w wodzie) osadzały się na suchych plamach próbki w celu rozpuszczenia analitów z próbki. Jest to pierwsze zastosowanie i przykład bezpośredniej analizy próbek na powierzchni płytki.
Łącząca elektroforeza żelowa i analiza MS
Próbki wewnątrz porowatych matryc mogą być również analizowane przez ESTASI MS. Podczas elektroforezy żelowej peptydy lub białka można frakcjonować na różne prążki wewnątrz żelu. Następnie żel umieszcza się na izolującej płytce z tworzywa sztucznego do analizy ESTASI MS. Ekstrakcja białek/peptydów z żelu do analizy ESTASI MS jest realizowana przez osadzanie kropelek silnie kwaśnego roztworu i zastosowanie HV. Protony migrują do żelu w celu protonowania peptydów/białek wewnątrz pasma żelu, a następnie kationy są ekstrahowane przez HV do kwaśnej kropli w celu analizy ESTASI MS.
MS z jonizacją otoczenia do bezpośredniej analizy próbek przy minimalnym przygotowaniu
ESTASI wielu rodzajów próbek może być przenoszonych bez specjalnego wstępnego przygotowania próbek. Jednym z przykładów jest szybka analiza perfum, w której perfumy są bezpośrednio rozpylane na pachnący papier w celu utworzenia mikronanolitrowych kropelek, z których generowany jest ESTASI.
Linki zewnętrzne
- WO 2013102670 A1 - Patent „Metoda jonizacji przez rozpylanie elektrostatyczne”
- Wąchanie fałszywych perfum - 25 września 2013 r. Nik Papageorgiou, phys.org