常壓電離源—紙噴霧電離技術(shù)及應(yīng)用

張智平　劉曉寧　鄭亞君

摘要：常壓電離源由于具有簡(jiǎn)便、高效、無(wú)需樣品預(yù)處理等特點(diǎn)，近年來(lái)備受關(guān)注。紙噴霧電離源技術(shù)是新發(fā)展起來(lái)的一種常壓電離技術(shù)，該技術(shù)不僅具有一般常壓電離源的特點(diǎn)，同時(shí)兼具操作簡(jiǎn)單、低廉和分離的特性，在食品、藥物化合物等的高通量分析方面表現(xiàn)出了良好應(yīng)用前景。本文針對(duì)紙噴霧電離技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了全面評(píng)述，著重闡述了該電離技術(shù)的基本原理、影響因素、分析性能和應(yīng)用，介紹了該技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)， 并展望了其發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：常壓電離源； 紙噴霧電離； 質(zhì)譜； 評(píng)述

1引言

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，當(dāng)前分析技術(shù)已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，各種分析儀器和分析方法在目標(biāo)樣品分析的適用性和靈敏度方面都得到了全面提升，并已在生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、藥物科學(xué)、食品科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。盡管如此，各種學(xué)科的發(fā)展給分析化學(xué)提出了更高要求，特別是復(fù)雜樣品的分析。現(xiàn)今已發(fā)展起來(lái)多種分析技術(shù)用于復(fù)雜樣品的分析，如氣相色譜質(zhì)譜法[1]、液相色譜質(zhì)譜法[2]、液相色譜紫外檢測(cè)法[3]、毛細(xì)管電泳法[4]等，這些技術(shù)的建立極大地促進(jìn)了分析化學(xué)的發(fā)展。在這些分析方法中，色譜質(zhì)譜技術(shù)是當(dāng)前分析復(fù)雜樣品最權(quán)威和可靠的方法，但是采用這種技術(shù)對(duì)復(fù)雜樣品進(jìn)行分析時(shí)，需采用繁瑣的步驟對(duì)樣品進(jìn)行前處理，不能在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)復(fù)雜樣品中目標(biāo)分析物進(jìn)行快速分析。為此，發(fā)展簡(jiǎn)便、高效、無(wú)需樣品預(yù)處理的技術(shù)用于復(fù)雜基體中目標(biāo)化合物的分析檢測(cè)顯得尤為重要。

常壓電離源（Ambient ionization source， AIS）是一類有別于真空電離源（如電子轟擊電離源）、在常溫常壓下可對(duì)復(fù)雜樣品直接進(jìn)行電離分析的技術(shù)[5]。該技術(shù)具有在樣品分析前無(wú)需預(yù)處理、分析速度快、成本低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，分析的對(duì)象包括固體、液體和氣體樣品等。1989年美國(guó)耶魯大學(xué)Fenn教授提出了常壓電離源電噴霧電離技術(shù)（Electrospray ionization， ESI）[6]，該技術(shù)的提出對(duì)于解決液相色譜質(zhì)譜接口問(wèn)題起到了關(guān)鍵作用，同時(shí)也為生物大分子樣品的質(zhì)譜分析開(kāi)辟了新的途徑。盡管如此，采用ESI技術(shù)只能分析經(jīng)過(guò)處理后基質(zhì)干擾較小的樣品，而對(duì)復(fù)雜樣品（如血樣等）中目標(biāo)化合物的直接分析卻顯的性能較差?；谠撾婋x技術(shù)， 2004年美國(guó)普渡大學(xué)Cooks教授提出解吸電噴霧電離源（Desorption electrospray ionization， DESI）技術(shù)[7]，此后常壓電離源得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)今已發(fā)展起來(lái)的常壓電離源主要有實(shí)時(shí)直接分析電離源（Direct analysis in real time， DART）[8]、低溫等離子體（Lowtemperature plasma， LTP）[9]或介質(zhì)阻擋放電電離源（Dielectric barrier discharge ionization， DBDI）[10]、萃取電噴霧電離源（Extractive electrospray ionization， EESI）[11]等，Monge等最近對(duì)不同類型的常壓電離源進(jìn)行了詳細(xì)論述[12]。

紙噴霧電離技術(shù)（Paper spray ionization）是2010年發(fā)展起來(lái)的一種新型常壓電離源[13～16]。該技術(shù)首先是將固體或液體樣品加載在纖維素和半纖維組成的紙基質(zhì)表面，然后采用高壓電驅(qū)動(dòng)的形式使溶劑將復(fù)雜樣品中的化合物溶解、遷移和電離，進(jìn)而在紙的尖端發(fā)生電噴霧，最終通過(guò)質(zhì)譜進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。由于該電離技術(shù)具有快速、低廉、高效等特點(diǎn)，已被用于血樣、尿樣、食品、生物組織樣品、藻類等樣品中化合物的分析檢測(cè)，同時(shí)也在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的研究中起到了重要作用。類似于紙噴霧電離源的電離機(jī)理，現(xiàn)今也發(fā)展起來(lái)一些其它類型的常壓電離源，如葉子噴霧[17]、牙簽噴霧[18，19]、多孔聚合物針尖噴霧[20]、金屬針尖噴霧[21]和不同材料的纖維噴霧[22～24]等。本文對(duì)紙噴霧電離技術(shù)的基本工作原理、影響因素、分析性能及應(yīng)用等進(jìn)行綜述。

2基本原理

紙噴霧電離源是以紙為基質(zhì)和載體，將樣品加載在一個(gè)底寬為5 mm，長(zhǎng)為10 mm三角形紙的中心，如圖1所示。當(dāng)對(duì)樣品分析時(shí)，加入約30 μL溶劑，一般為甲醇/水的混合物；然后施加3.5 kV的直流電壓，電壓的大小可根據(jù)溶劑的不同進(jìn)行調(diào)變。在電驅(qū)動(dòng)作用下，溶劑便會(huì)向紙的尖端遷移。

如上所述，紙噴霧的性能主要取決于樣品化合物在紙表面的遷移效率和在紙尖端的電噴霧性能。因此，采用紙噴霧對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行分析時(shí)，為得到較高的靈敏度，必須使洗脫溶劑最大程度地溶解復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)化合物，并遷移到紙的尖端，然后發(fā)生穩(wěn)定的電噴霧行為。以下分別討論影響紙噴霧過(guò)程的主要因素。

3.1紙基質(zhì)的影響

紙的主要成分是纖維素和半纖維素，其表面含有大量的羥基，在化合物的分離過(guò)程中可根據(jù)化合物的極性不同將混合樣品在其表面得以分離。紙是一類重要的色譜分離基質(zhì)，已廣泛地用于不同化合物的分離分析。在紙噴霧溶劑的遷移過(guò)程中，復(fù)雜基質(zhì)中化合物可根據(jù)極性的不同得以分離，在不同的噴霧時(shí)間可得到不同的質(zhì)譜信息。Ren等[26]采用甲醇作為洗脫溶劑，研究了甲基紫2B和甲基藍(lán)在Grade 1色譜紙上的洗脫行為。發(fā)現(xiàn)相對(duì)于甲基紫2B，由于紙基質(zhì)與甲基藍(lán)之間較強(qiáng)的作用力，在紙噴霧起始階段質(zhì)譜圖中只能觀察到明顯甲基紫2B的特征峰；隨著噴霧時(shí)間的延長(zhǎng)，甲基藍(lán)的質(zhì)譜峰逐漸增強(qiáng)，而甲基紫2B的信號(hào)隨之降低。以上結(jié)果說(shuō)明了紙噴霧不僅具有電噴霧的特性，同時(shí)也兼具色譜的分離特性，可根據(jù)化合物極性不同在紙的表面將其進(jìn)行分離。

目標(biāo)化合物在紙表面的遷移過(guò)程中，其遷移效率在一定程度上取決于紙表面的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。Liu等[16]研究了3 μm， 4～7 μm， 8 μm， 11 μm孔尺寸結(jié)構(gòu)的濾紙、玻璃纖維紙和0.18 mm厚度的色譜紙對(duì)200 μg/L可卡因的分析性能，發(fā)現(xiàn)0.18 mm厚度的色譜紙分析性能最佳，所得可卡因特征峰的絕對(duì)峰強(qiáng)度比其它類型紙的信號(hào)高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)，玻璃纖維紙的性能最差。Zhang等[14]系統(tǒng)考察了3種類型色譜紙（硅膠涂覆紙、Grade 4和Grade ET31）對(duì)含有戊酸丙胺藥物的標(biāo)準(zhǔn)樣品和血樣分析性能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用硅膠涂覆色譜紙時(shí)，第一次洗脫效率比其它兩種類型色譜紙高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，約有70%的戊酸丙胺藥物可從紙表面有效洗脫下來(lái)。該現(xiàn)象被認(rèn)為是由于硅膠涂覆紙表面含有大量的細(xì)小硅膠顆粒，這些顆粒可有效阻止分析樣品的擴(kuò)散，使其吸附在紙的表面；在洗脫過(guò)程中，溶劑可快速溶解紙表面的樣品并遷移到紙的尖端發(fā)生電噴霧。同時(shí)，他們也研究了這3種類型色譜紙?jiān)诜治鲅獦又兴幬锘衔锏撵`敏度，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于Grade 4和Grade ET31色譜紙，采用硅膠涂覆紙可將檢出限降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)。以上結(jié)果表明，紙基質(zhì)的選擇在紙噴霧過(guò)程中起到了關(guān)鍵作用。

3.2紙尖端角度的影響

在紙噴霧過(guò)程中，紙尖端是保證紙噴霧發(fā)生的前提。Yang等[27]研究了不同角度紙尖端的電噴霧行為，發(fā)現(xiàn)當(dāng)把紙尖端剪切成圓弧狀時(shí)，無(wú)法觀察到紙噴霧現(xiàn)象；相反，具有一定角度的紙尖端可明顯觀測(cè)到紙噴霧現(xiàn)象（圖2a）。為了系統(tǒng)了解不同角度紙尖端對(duì)紙噴霧性能的影響，他們比較了不同紙尖端角度的電噴霧性能（圖2b和2c）， 發(fā)現(xiàn)隨著角度的增加，起始噴霧電壓隨之升高，即當(dāng)角度為30°和60°時(shí)，起始噴霧電壓為3 kV；當(dāng)角度為90°和120°時(shí)，起始噴霧電壓為4 kV；當(dāng)噴霧電壓超過(guò)6 kV時(shí)， 會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的電暈放電，所以150°無(wú)法觀察到電噴霧現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)紙尖端噴霧電流的考察，發(fā)現(xiàn)在相同的電壓下，噴霧電流隨著紙尖端角度的增大而降低。他們也研究了目標(biāo)化合物的信號(hào)強(qiáng)度與角度、施加電壓之間的關(guān)系，結(jié)果表明， 隨著角度的增加，最佳噴霧電壓和目標(biāo)化合物的信號(hào)隨之增大，即當(dāng)角度分別為30°， 60°和90°時(shí)， 最佳噴霧電壓分別為4.0， 4.5和5.0 kV。

Lin研究組[28，29]為了克服紙噴霧過(guò)程溶劑揮發(fā)的現(xiàn)象，提出了一種筆尖輔助（Nibassisted）紙噴霧的電離裝置，將一個(gè)底寬為3 mm，長(zhǎng)為5 mm的三角形紙放在一個(gè)銅筆尖上，然后通過(guò)一個(gè)液體注射器將洗脫溶液連續(xù)加到紙基質(zhì)上進(jìn)行噴霧。他們系統(tǒng)考察了不同紙尖端角度（5°， 10°， 15°， 20°， 30°）對(duì)紙噴霧過(guò)程目標(biāo)化合物離子信號(hào)強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)隨著角度的增加，信號(hào)強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)角度為15°時(shí)所得信號(hào)強(qiáng)度最佳。 Lin研究組[28，29]采用的筆尖輔助紙噴霧與Yang等[27]所得最佳噴霧角度有著較大差異。這種差異可能是由于當(dāng)采用筆尖輔助紙噴霧時(shí)，金屬筆尖的電場(chǎng)會(huì)很大程度上會(huì)改變紙噴霧尖端的電場(chǎng)，進(jìn)而影響到紙尖端角度與目標(biāo)化合物信號(hào)強(qiáng)度之間的關(guān)系。

3.3溶劑的影響

紙噴霧過(guò)程中洗脫溶劑不僅決定了目標(biāo)化合物從紙表面的洗脫效率，同時(shí)也決定了在紙尖端的電噴霧性能。Zhang等[14]研究了不同溶劑體系下，硅膠涂覆紙基質(zhì)對(duì)血樣中戊酸丙胺藥物的分析性能，發(fā)現(xiàn)相比于水、正己烷、二氯甲烷、甲醇、乙醇和丁醇等溶劑，異丙醇對(duì)戊酸丙胺藥物具有較好的分析效果。通常在紙噴霧分析過(guò)程中，溶劑的極性和揮發(fā)性對(duì)分析性能也具有很大的影響。為了提高分析靈敏度，常在極性溶劑中加入弱極性或非極性的溶劑來(lái)促進(jìn)噴霧過(guò)程中帶電離子的去溶劑化效果。Zhang等發(fā)現(xiàn)， 在甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇體系中加入低沸點(diǎn)的二氯甲烷可有效降低干血樣中藥物化合物分析的檢出限，當(dāng)二氯甲烷的含量為90%時(shí)所得信號(hào)最佳。在幾種考察的醇類溶劑中，異丙醇體系表現(xiàn)出較好的分析性能。但是將90%二氯甲烷/異丙醇作為溶劑用于常用色譜紙基質(zhì)時(shí)，相比于90%甲醇/水溶劑，其紙噴霧性能降低了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)[14]。

分析樣品種類的不同，紙噴霧溶劑也不同。 Ren等 [26]采用硅膠涂覆的色譜紙作為紙噴霧基質(zhì)， 研究了甲醇和甲醇丙酮（50∶50， V/V）作為溶劑對(duì)血樣中脂類化合物的洗脫行為，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于新鮮血樣的質(zhì)譜圖，采用甲醇對(duì)干血樣進(jìn)行分析時(shí)，可觀察到血紅蛋白的質(zhì)譜信息，而脂類化合物的質(zhì)譜峰信號(hào)較弱；然而當(dāng)利用甲醇/丙酮（50∶50， V/V）作為洗脫溶劑時(shí)，脂類化合物的特征質(zhì)譜峰明顯增強(qiáng)，作者認(rèn)為該現(xiàn)象一方面是由于加入的丙酮對(duì)脂類化合物具有較好的洗脫效率，另一方面是由于血樣中的蛋白不溶于丙酮，形成沉淀，在紙噴霧過(guò)程的洗脫效率降低，進(jìn)而減小了對(duì)脂類化合物質(zhì)譜分析的干擾[21]。

溶劑體系對(duì)不同紙噴霧基質(zhì)的性能也有很大的影響。Wang等[30]采用Grade 1色譜紙作為紙噴霧基質(zhì)，考察了不同溶劑對(duì)生物組織樣品中伊馬替尼藥物、荷爾蒙腎上腺素、磷脂38∶4 GPCho分析性能的影響。通過(guò)對(duì)二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、氯仿/甲醇混合液、甲醇/水混合液的研究，發(fā)現(xiàn)只有甲醇/水溶劑在分析時(shí)可得到穩(wěn)定而較強(qiáng)的信號(hào)，其它溶劑由于對(duì)分析化合物具有較低的溶解度或較差的噴霧效果，所得質(zhì)譜信號(hào)均較弱。同時(shí)他們研究了不同配比甲醇/水溶劑體系對(duì)分析這3類化合物的影響，發(fā)現(xiàn)隨著甲醇含量的增加，伊馬替尼藥物的質(zhì)譜信號(hào)隨之增強(qiáng)，但是荷爾蒙腎上腺素、磷脂38∶4 GPCho的質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度隨著甲醇含量的變化呈現(xiàn)出相反變化趨勢(shì)。具體而言，荷爾蒙腎上腺素的信號(hào)隨著甲醇含量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)，70%甲醇/水溶劑體系信號(hào)最佳；相反，磷脂38∶4 GPCho的信號(hào)隨甲醇含量的增加呈現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì)，約60%甲醇/水體系信號(hào)最低。通過(guò)對(duì)以上標(biāo)準(zhǔn)樣品和生物組織中樣品的分析比較，觀察到甲醇/水體系對(duì)這3種化合物標(biāo)準(zhǔn)樣品的影響也有著較大差異，說(shuō)明了樣品基質(zhì)效應(yīng)對(duì)紙噴霧過(guò)程中溶劑的選擇有著重要的影響。

以上研究表明，在實(shí)際樣品分析過(guò)程中，可根據(jù)不同樣品分析的要求，選擇不同的溶劑體系， 達(dá)到目標(biāo)化合物的最佳分析效果。

3.4其它因素的影響

紙噴霧的分析性能決定于紙基質(zhì)、紙尖端角度和溶劑，同時(shí)也受到其它因素的影響，如樣品加載量、紙尖端與質(zhì)譜進(jìn)樣口之間的距離、內(nèi)標(biāo)化合物的加入方式等。Wang等[30]考察了不同加樣量對(duì)紙噴霧過(guò)程中伊馬替尼藥物分析的影響，發(fā)現(xiàn)加樣量從0.5 μL增加到5.0 μL時(shí)，該藥物化合物的信號(hào)強(qiáng)度有著較大的差異；當(dāng)加樣量為1.5 μL時(shí)，所得質(zhì)譜信號(hào)最佳。Yang等[27]考察了紙噴霧樣品加載量與紙尺寸之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)對(duì)于面積比為1∶2.5∶5的三角形紙基質(zhì)，洗脫溶劑加入量為10， 25和50 μL甲醇水（1∶1， V/V）溶劑體系（溶劑加入量與紙的面積成正比），目標(biāo)化合物的信號(hào)強(qiáng)度隨著樣品加載量的增加而增強(qiáng)。對(duì)于較小體積（如1.25 μL）的樣品加載量，由于大尺寸紙基質(zhì)所用溶劑量對(duì)樣品的稀釋作用，樣品的信號(hào)隨著紙尺寸的增加而降低；對(duì)于較大體積（如2.50 μL）的樣品加載量，結(jié)果恰好相反；而對(duì)于相同樣品溶劑比的分析體系，大面積的紙基質(zhì)所得紙噴霧信號(hào)較好。Liu等[16]考察了紙噴霧尖端與質(zhì)譜進(jìn)樣口之間的距離對(duì)質(zhì)譜分析信號(hào)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)紙噴霧尖端位于質(zhì)譜進(jìn)樣口前5 mm ×10 mm （xy）的范圍內(nèi)，可得到穩(wěn)定的噴霧信號(hào)，該位置與Jhang等[28]所得結(jié)論6 mm × 4 mm （xy）基本一致。Manicke等[31]研究了4種不同加入內(nèi)標(biāo)化合物的方式對(duì)紙噴霧分析性能的影響，發(fā)現(xiàn)將內(nèi)標(biāo)化合物與樣品溶液混合后再加到紙的表面所得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差較低（3%）、樣品與內(nèi)標(biāo)化合物的信號(hào)比例最佳（1.05）； 當(dāng)采用加樣之前將內(nèi)標(biāo)化合物加載在紙基質(zhì)上或采用當(dāng)血樣干后將內(nèi)標(biāo)化合物加到干血樣的表面所得分析性能基本相同，但略差于將內(nèi)標(biāo)化合物與樣品溶液混合后加在紙表面的方式；當(dāng)采用將內(nèi)標(biāo)化合物加入洗脫溶劑中進(jìn)行洗脫，所得相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（16%）和樣品與內(nèi)標(biāo)化合物的信號(hào)比例（0.26）都不理想。以上討論說(shuō)明采用紙噴霧對(duì)不同樣品分析中，應(yīng)根據(jù)具體情況優(yōu)化分析體系， 進(jìn)而達(dá)到理想的分析效果。

4分析性能

4.1分析準(zhǔn)確度、精密度和檢出限

準(zhǔn)確度、精密度和檢出限是評(píng)價(jià)一種分析方法的3個(gè)重要參數(shù)。 Manicke等 [32]詳細(xì)考察了紙噴霧過(guò)程中以上參數(shù)的變化情況。通過(guò)對(duì)血樣中藥物化合物準(zhǔn)確度和精密度的分析，發(fā)現(xiàn)紙噴霧在單個(gè)樣品的重復(fù)分析過(guò)程中，質(zhì)譜總體離子流的最大偏差在10%～20%之間波動(dòng)。當(dāng)樣品中加入內(nèi)標(biāo)化合物，目標(biāo)分析化合物與內(nèi)標(biāo)物質(zhì)的信號(hào)比值隨著分析化合物濃度的增加呈線性變化，其相關(guān)系數(shù)大于0.99；且該比值具有非常好的重現(xiàn)性，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，測(cè)量濃度在真實(shí)濃度2%的范圍內(nèi)變化。在紙噴霧過(guò)程中，目標(biāo)化合物的檢出限受到該類化合物的酸堿度、溶解度等參數(shù)的影響，其值介于100 pg/mL（如氯胍和芐乙銨藥物）和100 μg/L（如醋氨酚和布洛芬）之間。對(duì)于常見(jiàn)的弱堿和疏水性藥物化合物（如舒尼替尼、阿密曲替林、戊脈安、西酞普蘭和右啡烷）， 其檢出限介于0.25～0.75 μg/L之間。以上結(jié)果說(shuō)明了紙噴霧在特定化合物的分析中表現(xiàn)出了潛在的應(yīng)用價(jià)值。

4.2與其它方法的比較

盡管紙噴霧電離源仍處在初步發(fā)展階段，但一些研究報(bào)道表明， 相比于其它電離方法，紙噴霧技術(shù)表現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。Jhang等[28]通過(guò)對(duì)4氯苯異丙胺和4氟苯異丙胺藥物化合物的分析，發(fā)現(xiàn)紙噴霧電離技術(shù)相比于大氣壓基質(zhì)輔助激光解吸電離（Atmospheric pressurematrixassisted laser desorption ionization， APMALDI）和電噴霧輔助激光解吸電離（Electrosprayassisted laser desorption ionization， ELDI）具有較好的分析性能。紙噴霧的檢出限可達(dá)到0.1 ppm，而MALDI的值為7～8 ppm，ELDI的值為3～4 ppm。同時(shí)他們認(rèn)為紙噴霧技術(shù)比APMALDI和ELDI具有很多優(yōu)點(diǎn)。例如當(dāng)采用APMALDI技術(shù)時(shí)，必須在基質(zhì)上找到合適的樣品點(diǎn)才能進(jìn)行激光電離分析，該過(guò)程不僅耗時(shí)，同時(shí)也很難控制。盡管ELDI技術(shù)無(wú)需引入基質(zhì)，但這種方法需要利用脈沖氮激光對(duì)樣品進(jìn)行解吸，隨后解吸樣品與電噴霧簇經(jīng)過(guò)相互作用才可進(jìn)行電離。該過(guò)程可能會(huì)很劇烈，為此需要具有一定實(shí)驗(yàn)技能的人員操作。同時(shí)該研究組通過(guò)對(duì)毛細(xì)管電泳電噴霧電離源質(zhì)譜和紙噴霧電離源質(zhì)譜的比較，得出前者是一種非常有效簡(jiǎn)化質(zhì)譜圖信息的方法，而后者在樣品的快速分析方面起到了關(guān)鍵作用[28，29]。以上研究表明了紙噴霧電離技術(shù)是一種高靈敏度、可用于復(fù)雜樣品中目標(biāo)化合物分析的重要方法。

5紙噴霧電離技術(shù)的應(yīng)用

5.1藥物化合物分析

藥物化合物可以暫時(shí)或永久改變或查明機(jī)體的生理功能及病理狀態(tài)，具有醫(yī)療、診斷、預(yù)防疾病和保健的功效。當(dāng)含量較低時(shí)，藥物無(wú)法起到應(yīng)有的功效；相反當(dāng)含量較高，它將會(huì)對(duì)人或動(dòng)物的身心健康造成嚴(yán)重危害。為此要評(píng)價(jià)一種藥物是否在診斷性范圍之內(nèi)，需建立檢測(cè)范圍寬、精準(zhǔn)、穩(wěn)定的分析方法。如上所述，紙噴霧電離技術(shù)在特定藥物化合物的分析檢測(cè)方面已表現(xiàn)出良好的檢測(cè)線性范圍、較好的精確度和準(zhǔn)確度，以及穩(wěn)定的分析性能，現(xiàn)已用于多種藥物化合物的快速檢測(cè)分析[33]。Manicke等[31]考察了藥物化合物與血樣中蛋白之間相互作用對(duì)紙噴霧分析性能的影響，認(rèn)為二者之間相互作用對(duì)紙噴霧過(guò)程藥物的分析影響較小。他們還研究了4種內(nèi)標(biāo)化合物加入方式對(duì)血樣中藥物化合物分析性能的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)直接將血樣和內(nèi)標(biāo)混合分析的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差最小、準(zhǔn)確度較高。在此基礎(chǔ)上，該研究小組系統(tǒng)評(píng)價(jià)了血樣中不同藥物化合物的分析準(zhǔn)確度、精密度、選擇性、檢出限和線性范圍等[32]。Espy等 [34]研究了紙表面抗凝劑明礬對(duì)新鮮血液中藥物化合物分析的影響，所研究8種腫瘤藥物的檢出限可達(dá)0.5～17 μg/L，日內(nèi)準(zhǔn)確度為102%～118%，不確定度為9%～13%。Su等[35]也將紙噴霧電離技術(shù)用于血樣中多種非法藥物化合物（如海洛因、可卡因、嗎啡等）的檢測(cè)。Zhang等[14]將紙噴霧電離源與微型化質(zhì)譜儀Mini 11聯(lián)用，成功分析了血樣中多種藥物化合物，其定量限為10～20 μg/L。盡管紙噴霧技術(shù)在藥物化合物分析方面已起到了一定的作用，但是仍然存在著一些問(wèn)題。例如，在血樣中藥物化合物分析過(guò)程中，血樣中存在的易斷裂代謝物或潛在藥物（如酰基葡萄糖醛酸、N氧化物代謝物和醚類化合物）在質(zhì)譜分析中容易轉(zhuǎn)變?yōu)橐治龅乃幬锘衔?，這就給目標(biāo)藥物的定量分析造成了嚴(yán)重干擾。為了解決這一問(wèn)題，Manicke等 [32]建議可選擇性地將這些代謝物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的形式， 或采用離子遷移譜將代謝藥物化合物有效分離， 以減小對(duì)該類物質(zhì)分析的干擾。

5.2食品中有毒有害化合物的快速分析

食品安全是當(dāng)前面臨的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，為此急需建立簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、低廉的分析方法用于食品中有毒有害化合物的檢測(cè)。紙噴霧電離技術(shù)由于具有如上特點(diǎn)，已被用于多種食品中有毒有害化合物的快速分析。Zhang等[36]采用紙噴霧電離技術(shù)分析了多種食品（如牛奶、肉類、飲料、辣椒面等）中的三聚氰胺、瘦肉精、塑化劑、蘇丹紅等化合物，其檢出限為1.0～200 μg/L，相對(duì)偏差為3%～12%，該方法的建立為食品中有毒有害化合物快速分析評(píng)價(jià)提供新途徑。隨之許多研究小組采用紙噴霧技術(shù)分析了食品中的各種有毒有害物質(zhì)。例如，Taverna等[37]利用紙噴霧技術(shù)分析了辣椒面中的蘇丹含氮染料（包括蘇丹Ⅰ， Ⅱ， Ⅲ和Ⅳ等）；Li等[38]利用紙噴霧技術(shù)分析了焦糖和飲料中的4甲基咪唑化合物；Mazzotti等 [39]通過(guò)原位甲氧胺衍生化法分析了4種橄欖油中的非類固醇抗炎藥物。盡管如此，紙噴霧電離技術(shù)在一些有毒有害化合物的分析中存在著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，特別是一些難電離化合物（如塑化劑）檢測(cè)，急需在紙噴霧電離源的基礎(chǔ)上發(fā)展其它技術(shù)來(lái)解決該難題。

5.3生物樣品分析

生物樣品的分析是指對(duì)動(dòng)物或臨床樣品中的藥物、代謝產(chǎn)物、生物標(biāo)志性化合物進(jìn)行分析，它對(duì)研究生物體內(nèi)藥物代謝及生物體的性能具有重要意義。作為一種簡(jiǎn)單而快速的分析檢測(cè)方法，紙噴霧技術(shù)已用于一些生物樣品中目標(biāo)化合物的檢測(cè)。Liu等[16]采用紙噴霧電離源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用該技術(shù)分析了生物組織樣品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用紙噴霧技術(shù)分析了新鮮血樣和干血樣中的亞鐵血紅素、血紅蛋白等化合物；Li等[40]將非極性溶劑正己烷作為紙噴霧電離源的洗脫溶劑，分析了肽類化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用紙噴霧電離源系統(tǒng)分析了血清和全血中的不同酰肉堿類化合物；Naccarato等[42]將紙噴霧技術(shù)用于尿樣中肉堿和酰肉堿化合物的定量分析；Oradu等[43]利用紙噴霧方法分析了綠藻中的極性脂類化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]將紙噴霧技術(shù)與離子回旋共振質(zhì)譜儀相聯(lián)用分析了尿樣和小牛肺表面活性劑萃取物；Deng等[45]將紙噴霧電離源用于Bansha草本茶指紋譜圖的研究。以上研究表明，紙噴霧電離技術(shù)在生物樣品的分析中發(fā)揮著重要作用。

6結(jié)束語(yǔ)

紙噴霧電離技術(shù)作為一種快速分析方法，已引起人們廣泛關(guān)注， 并已應(yīng)用于藥物、食品和生物樣品的快速分析。雖然紙噴霧電離源在不同化合物的分析檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用，但該技術(shù)仍處在發(fā)展階段， 并存在著以下問(wèn)題： （1） 當(dāng)采用紙噴霧技術(shù)對(duì)許多生物樣品（如血樣、尿樣、食品等）進(jìn)行分析時(shí)，由于樣品基質(zhì)復(fù)雜，背景干擾嚴(yán)重，給化合物的定量分析造成了干擾，其檢出限仍較高，不能完全滿足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。為此需在紙噴霧分析過(guò)程中，發(fā)展一些可在紙基質(zhì)上對(duì)目標(biāo)樣品進(jìn)行原位預(yù)分離或純化的策略， 提高分析靈敏度。（2） 眾所周知，紙的主要成分是纖維素和半纖維素，其表面含有大量的自由羥基，當(dāng)采用這種基質(zhì)對(duì)極性化合物，特別是強(qiáng)極性化合物進(jìn)行分析時(shí)，化合物結(jié)構(gòu)中的極性官能團(tuán)便會(huì)與紙表面的羥基形成較強(qiáng)的氫鍵、范德華作用力等，很難在較短的時(shí)間內(nèi)洗脫下來(lái)，從而極大地降低了紙噴霧電離源的分析性能。因此采用不同有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物對(duì)紙的表明進(jìn)行修飾，削減或消除強(qiáng)極性化合物與紙表面之間的相互作用力，可提高化合物的洗脫和噴霧效率。

紙噴霧電離技術(shù)的最大特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速、低廉，這為藥物、食品的快速評(píng)價(jià)分析、反應(yīng)過(guò)程實(shí)時(shí)快速檢測(cè)[46]提供了良好的技術(shù)平臺(tái)?，F(xiàn)今，紙噴霧技術(shù)已在化合物的高通量分析、與微型化相聯(lián)用方面取得了階段性進(jìn)展[14，47，48]，隨著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，將會(huì)在不同類型樣品的高通量、實(shí)時(shí)檢測(cè)方面發(fā)揮重要作用。

生物樣品的分析是指對(duì)動(dòng)物或臨床樣品中的藥物、代謝產(chǎn)物、生物標(biāo)志性化合物進(jìn)行分析，它對(duì)研究生物體內(nèi)藥物代謝及生物體的性能具有重要意義。作為一種簡(jiǎn)單而快速的分析檢測(cè)方法，紙噴霧技術(shù)已用于一些生物樣品中目標(biāo)化合物的檢測(cè)。Liu等[16]采用紙噴霧電離源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用該技術(shù)分析了生物組織樣品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用紙噴霧技術(shù)分析了新鮮血樣和干血樣中的亞鐵血紅素、血紅蛋白等化合物；Li等[40]將非極性溶劑正己烷作為紙噴霧電離源的洗脫溶劑，分析了肽類化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用紙噴霧電離源系統(tǒng)分析了血清和全血中的不同酰肉堿類化合物；Naccarato等[42]將紙噴霧技術(shù)用于尿樣中肉堿和酰肉堿化合物的定量分析；Oradu等[43]利用紙噴霧方法分析了綠藻中的極性脂類化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]將紙噴霧技術(shù)與離子回旋共振質(zhì)譜儀相聯(lián)用分析了尿樣和小牛肺表面活性劑萃取物；Deng等[45]將紙噴霧電離源用于Bansha草本茶指紋譜圖的研究。以上研究表明，紙噴霧電離技術(shù)在生物樣品的分析中發(fā)揮著重要作用。

6結(jié)束語(yǔ)

紙噴霧電離技術(shù)作為一種快速分析方法，已引起人們廣泛關(guān)注， 并已應(yīng)用于藥物、食品和生物樣品的快速分析。雖然紙噴霧電離源在不同化合物的分析檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用，但該技術(shù)仍處在發(fā)展階段， 并存在著以下問(wèn)題： （1） 當(dāng)采用紙噴霧技術(shù)對(duì)許多生物樣品（如血樣、尿樣、食品等）進(jìn)行分析時(shí)，由于樣品基質(zhì)復(fù)雜，背景干擾嚴(yán)重，給化合物的定量分析造成了干擾，其檢出限仍較高，不能完全滿足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。為此需在紙噴霧分析過(guò)程中，發(fā)展一些可在紙基質(zhì)上對(duì)目標(biāo)樣品進(jìn)行原位預(yù)分離或純化的策略， 提高分析靈敏度。（2） 眾所周知，紙的主要成分是纖維素和半纖維素，其表面含有大量的自由羥基，當(dāng)采用這種基質(zhì)對(duì)極性化合物，特別是強(qiáng)極性化合物進(jìn)行分析時(shí)，化合物結(jié)構(gòu)中的極性官能團(tuán)便會(huì)與紙表面的羥基形成較強(qiáng)的氫鍵、范德華作用力等，很難在較短的時(shí)間內(nèi)洗脫下來(lái)，從而極大地降低了紙噴霧電離源的分析性能。因此采用不同有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物對(duì)紙的表明進(jìn)行修飾，削減或消除強(qiáng)極性化合物與紙表面之間的相互作用力，可提高化合物的洗脫和噴霧效率。

紙噴霧電離技術(shù)的最大特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速、低廉，這為藥物、食品的快速評(píng)價(jià)分析、反應(yīng)過(guò)程實(shí)時(shí)快速檢測(cè)[46]提供了良好的技術(shù)平臺(tái)?，F(xiàn)今，紙噴霧技術(shù)已在化合物的高通量分析、與微型化相聯(lián)用方面取得了階段性進(jìn)展[14，47，48]，隨著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，將會(huì)在不同類型樣品的高通量、實(shí)時(shí)檢測(cè)方面發(fā)揮重要作用。

生物樣品的分析是指對(duì)動(dòng)物或臨床樣品中的藥物、代謝產(chǎn)物、生物標(biāo)志性化合物進(jìn)行分析，它對(duì)研究生物體內(nèi)藥物代謝及生物體的性能具有重要意義。作為一種簡(jiǎn)單而快速的分析檢測(cè)方法，紙噴霧技術(shù)已用于一些生物樣品中目標(biāo)化合物的檢測(cè)。Liu等[16]采用紙噴霧電離源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用該技術(shù)分析了生物組織樣品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用紙噴霧技術(shù)分析了新鮮血樣和干血樣中的亞鐵血紅素、血紅蛋白等化合物；Li等[40]將非極性溶劑正己烷作為紙噴霧電離源的洗脫溶劑，分析了肽類化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用紙噴霧電離源系統(tǒng)分析了血清和全血中的不同酰肉堿類化合物；Naccarato等[42]將紙噴霧技術(shù)用于尿樣中肉堿和酰肉堿化合物的定量分析；Oradu等[43]利用紙噴霧方法分析了綠藻中的極性脂類化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]將紙噴霧技術(shù)與離子回旋共振質(zhì)譜儀相聯(lián)用分析了尿樣和小牛肺表面活性劑萃取物；Deng等[45]將紙噴霧電離源用于Bansha草本茶指紋譜圖的研究。以上研究表明，紙噴霧電離技術(shù)在生物樣品的分析中發(fā)揮著重要作用。

6結(jié)束語(yǔ)

紙噴霧電離技術(shù)作為一種快速分析方法，已引起人們廣泛關(guān)注， 并已應(yīng)用于藥物、食品和生物樣品的快速分析。雖然紙噴霧電離源在不同化合物的分析檢測(cè)中發(fā)揮著重要作用，但該技術(shù)仍處在發(fā)展階段， 并存在著以下問(wèn)題： （1） 當(dāng)采用紙噴霧技術(shù)對(duì)許多生物樣品（如血樣、尿樣、食品等）進(jìn)行分析時(shí)，由于樣品基質(zhì)復(fù)雜，背景干擾嚴(yán)重，給化合物的定量分析造成了干擾，其檢出限仍較高，不能完全滿足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。為此需在紙噴霧分析過(guò)程中，發(fā)展一些可在紙基質(zhì)上對(duì)目標(biāo)樣品進(jìn)行原位預(yù)分離或純化的策略， 提高分析靈敏度。（2） 眾所周知，紙的主要成分是纖維素和半纖維素，其表面含有大量的自由羥基，當(dāng)采用這種基質(zhì)對(duì)極性化合物，特別是強(qiáng)極性化合物進(jìn)行分析時(shí)，化合物結(jié)構(gòu)中的極性官能團(tuán)便會(huì)與紙表面的羥基形成較強(qiáng)的氫鍵、范德華作用力等，很難在較短的時(shí)間內(nèi)洗脫下來(lái)，從而極大地降低了紙噴霧電離源的分析性能。因此采用不同有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物對(duì)紙的表明進(jìn)行修飾，削減或消除強(qiáng)極性化合物與紙表面之間的相互作用力，可提高化合物的洗脫和噴霧效率。

紙噴霧電離技術(shù)的最大特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速、低廉，這為藥物、食品的快速評(píng)價(jià)分析、反應(yīng)過(guò)程實(shí)時(shí)快速檢測(cè)[46]提供了良好的技術(shù)平臺(tái)。現(xiàn)今，紙噴霧技術(shù)已在化合物的高通量分析、與微型化相聯(lián)用方面取得了階段性進(jìn)展[14，47，48]，隨著該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，將會(huì)在不同類型樣品的高通量、實(shí)時(shí)檢測(cè)方面發(fā)揮重要作用。