液質(zhì)聯(lián)用儀最佳校準(zhǔn)條件選擇分析

馬之攀，任理順，侯軍

【摘要】 本文從液質(zhì)聯(lián)用儀的工作原理入手，分析該儀器進(jìn)行校準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)置，以及最佳校準(zhǔn)條件的選擇技巧，從而使液質(zhì)聯(lián)用儀能夠做到精準(zhǔn)的計(jì)量。

【關(guān)鍵詞】 液質(zhì)聯(lián)用儀;最佳校準(zhǔn)條件;選擇

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.06.009

Selection and Analysis of Optimum Calibration Conditions for LC-MS

MA Zhi-pan，REN Li-shun，HOU Jun

（Chongqing Academy of Metrology and Quality Inspection，Chongqing 401200，China）

Abstract： Starting from the working principle of the LC-MS instrument，this paper analyzes the parameter setting of the instrument for calibration and the selection skills of the best calibration conditions，so that the LC-MS instrument can achieve accurate measurement.

Key words： LC-MS;optimum calibration conditions;choice

《2021-2025年中國(guó)液質(zhì)聯(lián)用儀行業(yè)發(fā)展前景及投資風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避建議報(bào)告》由新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布，其中分析了當(dāng)前液質(zhì)聯(lián)用儀的行業(yè)發(fā)展前景和具體的投資方向狀況。現(xiàn)階段，要想發(fā)展液質(zhì)聯(lián)用儀不僅需要技術(shù)方面的支撐，還需要打破相應(yīng)的資金壁壘。液質(zhì)聯(lián)用儀的用途相當(dāng)廣泛，涉及很多領(lǐng)域，最常見(jiàn)的就是在藥物代謝和藥物動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用。在藥物研發(fā)中液質(zhì)聯(lián)用儀能夠用于分析難度大且干擾多的樣品，并且能夠多級(jí)裂解準(zhǔn)分子離子，為藥物代謝提供有效的化合物相對(duì)分子量和所需要的碎片信息，同時(shí)，液質(zhì)聯(lián)用儀還可以用在食品安全、環(huán)境安全、臨床研究、法醫(yī)毒理學(xué)等領(lǐng)域中。

JJF 1317—2011《液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范》中規(guī)定了液質(zhì)聯(lián)用儀校準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置的相關(guān)內(nèi)容，但是，針對(duì)參數(shù)的設(shè)置原因和參數(shù)內(nèi)容沒(méi)有提出詳細(xì)的說(shuō)明。要想對(duì)液質(zhì)聯(lián)用儀做全面且準(zhǔn)確的計(jì)量校準(zhǔn)工作，進(jìn)行最佳校準(zhǔn)條件的選擇是十分必要的。選擇好最佳的校準(zhǔn)條件，能夠獲得更加準(zhǔn)確的液質(zhì)聯(lián)用儀的信噪比、分辨率和峰面積以及保留時(shí)間重復(fù)性等參量信息?；趯?duì)液質(zhì)聯(lián)用儀的最佳校準(zhǔn)條件選擇的分析，可以從以下三個(gè)方面著手。

1 從色譜條件的角度來(lái)分析

液質(zhì)聯(lián)用儀離子源產(chǎn)生的霧化效果和很多因素都有一定的關(guān)系，其中包括流動(dòng)相的流速、色譜柱內(nèi)徑、流動(dòng)相的組成和流動(dòng)相的純度等。對(duì)這些影響因素進(jìn)行具體的分析，有利于掌握色譜的條件。

1.1 流動(dòng)相的流速和色譜柱內(nèi)徑的影響

液質(zhì)聯(lián)用儀最主要的特點(diǎn)就是靈敏度高和通量性能好，其還具備高流量性能、可靠的接口設(shè)計(jì)、離子抑制效應(yīng)和快速地分析等特點(diǎn)。液質(zhì)聯(lián)用儀的靈敏度是十分重要的，而流動(dòng)相的流速和色譜柱內(nèi)徑是其重要的影響因素。如果流動(dòng)相處于低流速下的霧化時(shí)，很容易就能夠滿足庫(kù)侖分裂的條件，這不僅能夠產(chǎn)生氣相離子，還能增強(qiáng)信號(hào)的強(qiáng)度[1]。通常情況下，當(dāng)處于低流速和小柱徑的狀態(tài)時(shí)，就能夠獲得高靈敏度，也就縮短了出峰的時(shí)間，提升了離子化的效率，使出峰的濃度保持比較高。一般情況下，色譜柱內(nèi)徑有三個(gè)參數(shù)，即1 mm、2.1 mm和4.6 mm。對(duì)于流速來(lái)說(shuō)，通常是在1 nL/min～1 μL/min、1 μL/min～0.2 mL/min、0.2 mL/min～1.0 mL/min之中。對(duì)色譜柱的載樣量進(jìn)行綜合的考慮，并且基于《液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀校準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)定2.1 mm的C18柱，且其流速為0.2～0.4 mL/min。

1.2 流動(dòng)相組成的影響

能夠?qū)⒋龣z測(cè)的離子從溶液中提取出來(lái)，將其從液態(tài)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的形式，并且改變?nèi)軇┑谋砻鏀U(kuò)張力，或者說(shuō)對(duì)其酸堿性進(jìn)行改變，這就叫作離子源，其最大的作用就是使霧化的效果和實(shí)際效率得到提升。對(duì)于純水來(lái)說(shuō)，其表面的擴(kuò)張力是相當(dāng)高的，更有利于形成Taylor錐，并且其實(shí)際想要獲得穩(wěn)定的霧化效果就需要更高的電壓。要想降低純水的表面擴(kuò)張力，可以借用相關(guān)的溶液（如甲醇水溶液），只有這樣才能夠最終得到離子化效率提升的效果。化合物的酸堿性直接決定了離子源的正負(fù)離子選擇，在離子源的正負(fù)離子模式之下，酸性溶液的加入會(huì)使溶液呈現(xiàn)出相應(yīng)的酸性，而負(fù)離子的模式則需要通過(guò)添加氨水來(lái)讓溶液達(dá)到堿性的要求。對(duì)表面的擴(kuò)張力和酸堿性進(jìn)行綜合考慮，在JJF 1317—2011中規(guī)定正離子模式下流動(dòng)相中需要加入0.1%濃度的甲酸和乙酸，而在負(fù)離子模式之下，應(yīng)當(dāng)加入濃度為0.1%的氨水，兩種模式下流動(dòng)相應(yīng)選擇甲醇∶水（80∶20，體積分?jǐn)?shù)）[2]。

1.3 流動(dòng)相純度的影響

溶劑純度和離子源清潔度之間有密切的關(guān)系，前者能夠?yàn)楹笳咛峁┏渥愕谋Ｕ希梢允褂眉兌雀叩脑噭﹣?lái)消除溶劑中存在的各種雜質(zhì)。通過(guò)這種方法，可以直接減少噪音的產(chǎn)生，并且還能夠起到很好的電離抑制作用。根據(jù)JJF 1317—2011的規(guī)定，針對(duì)電導(dǎo)率和可溶性硅的選用，應(yīng)當(dāng)符合一級(jí)純水的要求。

2 從儀器的調(diào)楷角度來(lái)分析

液質(zhì)聯(lián)用儀的調(diào)楷實(shí)質(zhì)上就是儀器校準(zhǔn)，對(duì)離子源、質(zhì)量分析器和檢測(cè)器等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以求獲取更高的分辨率、靈敏度和質(zhì)量準(zhǔn)確性。通常來(lái)說(shuō)，儀器在使用一段時(shí)間后，就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量偏移和靈敏度降低等情況，為了保證獲取離子信息的準(zhǔn)確性，必須要進(jìn)行調(diào)楷。調(diào)楷可以起到優(yōu)化儀器的參數(shù)和調(diào)準(zhǔn)靈敏軸的作用。調(diào)楷需要進(jìn)行調(diào)整的參數(shù)包括離子光學(xué)系統(tǒng)中的電壓、偏值和寬度增益等。液質(zhì)聯(lián)用儀的調(diào)楷利用的是調(diào)楷液校正的方法，不同儀器廠家的離子源調(diào)楷液是不同的，如Waters公司的液質(zhì)聯(lián)用儀使用的是碘化鈉銫溶液，而AB公司的液質(zhì)聯(lián)用儀使用的是PPG系列的溶液。另外，液質(zhì)聯(lián)用儀的調(diào)楷液還可能不是單一的溶液而是混合物，如Agilent公司使用的就是由甜菜堿、三氟醋酸銨鹽和膦嗪等化合物組合而成的混合液[3]。

3 從質(zhì)譜條件優(yōu)化的角度來(lái)分析

對(duì)液質(zhì)聯(lián)用儀校準(zhǔn)用到的溶液是利血平/甲醇溶液，但是對(duì)于不同類型的儀器，該溶液對(duì)毛細(xì)管電壓、錐孔氣壓、碰撞能量、輔助氣溫度和流量等參數(shù)的影響就會(huì)有所不同。因此，要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行具體的優(yōu)化。

3.1 對(duì)毛細(xì)管電壓參數(shù)的優(yōu)化

毛細(xì)管電壓是為了方便霧化后的物質(zhì)電離，將噴霧轉(zhuǎn)化成離子化的電壓。在大氣壓的作用下，電噴霧能夠產(chǎn)生帶電的液滴，但是對(duì)于離子而言，其主要是在真空或亞真空中產(chǎn)生。而毛細(xì)管電壓的作用是為了能夠增加帶電滴液的數(shù)量。

3.2 對(duì)錐孔電壓參數(shù)的優(yōu)化

錐孔電壓是在離子源區(qū)內(nèi)，將分子離子再次電離，最終產(chǎn)生碎片離子電壓。通常情況下液質(zhì)聯(lián)用儀的離子化利用的都是軟電離技術(shù)，大多以分子離子峰占據(jù)主要地位，增加合適的錐孔電壓，能夠使粒子之間產(chǎn)生相互碰撞，還會(huì)得到一定程度的加強(qiáng)，其結(jié)果會(huì)使電荷較弱的吸收加合物，然后產(chǎn)生解離，從而使單體的強(qiáng)度得以增加。這樣一來(lái)，就能夠使離子源區(qū)得到的碎片峰增加。錐孔電壓的作用還表現(xiàn)在減少分子加合峰，提升錐孔電壓上[4]。

3.3 碰撞能量參數(shù)的優(yōu)化

碰撞能量是母離子碎裂成子離子而產(chǎn)生的，對(duì)碰撞能量進(jìn)行增加，能夠獲得更多的動(dòng)能，然后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，最終達(dá)到提升母離子破碎效率的作用，從而獲取更多的內(nèi)能[5]。

3.4 輔助氣參數(shù)的優(yōu)化

設(shè)置參數(shù)要考慮溫度的選擇和優(yōu)化，對(duì)于干燥氣體而言，需要設(shè)置干燥器的溫度高于分析物沸點(diǎn)20 ℃左右。對(duì)于熱不穩(wěn)定的化合物，采用的溫度更低一些，以防止分解狀況的產(chǎn)生。干燥氣溫度、流量大小和流動(dòng)相組成之間有明顯的關(guān)系，能夠產(chǎn)生相互影響[6]。如Agilent公司和AB公司的液質(zhì)聯(lián)用儀就是參照質(zhì)譜優(yōu)化的條件來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而保證優(yōu)化成效。

4 結(jié)語(yǔ)

要想做好液體聯(lián)用儀的最佳校準(zhǔn)條件選擇工作，就應(yīng)從多個(gè)角度進(jìn)行全方位思考，明確各影響要素之間的關(guān)系，結(jié)合實(shí)際情況。這樣才能確保液體聯(lián)用儀的最佳校準(zhǔn)條件，保證對(duì)液體聯(lián)用儀的精確和科學(xué)計(jì)量。

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【作者簡(jiǎn)介】

馬之攀，男，1984年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)橛?jì)量測(cè)試。