《质谱学报》丨“原位电离质谱技术研究及应用”专辑精选（一）

与传统培养的二维肿瘤细胞相比，三维肿瘤细胞球能从多个方面更好地模拟实体瘤的一些特征，如空间结构和药物抗性机理。本研究建立了常压基质辅助激光解吸电离串联四极杆轨道离子阱质谱法原位检测三维肿瘤细胞球内代谢小分子。利用该方法检测分析了22种内源性代谢小分子在三维细胞球内的空间分布，其中4种涉及三羧酸循环代谢通路的小分子分布于整个细胞球区域，另外18种涉及甘油磷脂合成与降解通路的脂质分子在细胞球内的分布呈多样性。例如，PGP(O-30∶3)和PGP(30∶2)分布于细胞球中心区域；PG(O-36∶1)分布于细胞球外围区域；PE(18∶1/22∶6)分布于整个细胞球区域。区域分割分析表明，细胞球外围区域和中心区域的质谱峰信号强度有显著性差异。该研究可为进一步了解肿瘤模型的微环境以及肿瘤代谢的分子机制提供参考。

以多壁碳纳米管（MWCNTs）为基质，考察了大气压基质辅助激光解吸电离质谱（AP-MALDI -MS）分析氨基酸和生物碱等小分子化合物的效果。以脯氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、组氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、盐酸小檗碱、哈尔满碱、去甲哈尔满碱为样品，研究了激光能量、点样方法等实验条件对质谱信号强度和噪音的影响，比较了氧化、Fe3O4负载和β-环糊精复合等3种功能化的MWCNTs以及本征MWCNTs与传统有机基质在大气压环境下辅助激光电离小分子化合物的差异。结果表明，MWCNTs基质在低质荷比区域不产生基质干扰信号，能够有效促进小分子化合物的电离。其中，β-环糊精复合MWCNTs在增强检测信号、降低背景噪音等方面优于其他基质。以MWCNTs为基质，采用AP-MALDI-MS测定氨基酸和生物碱样品的重复性和灵敏度良好，在10.0~300 mg/L浓度范围内的线性相关系数R2≥0.996 9，点内重复性相对标准偏差（RSD）<4.6%，点间重复性RSD<6.7%。

建立了实时直接分析串联质谱（DART-MS/MS）法快速筛查人全血和尿中8种芬太尼。选用100 μg/L标准品优化质谱条件和DART离子源载气温度，用甲醇-乙腈溶液（1∶4，V/V）沉淀蛋白，DART 12Dip-it 自动进样系统进样。结果表明，在50~800 μg/L浓度范围内，相关系数在0.992 1~0.999 6之间，线性关系良好；检出限均小于0.05 μg/L，重复性相对标准偏差（RSD）均小于10%，日内、日间精密度均小于15%。该方法具有灵敏度高、方便快捷、污染小等特点，可为司法领域生物检材中芬太尼类新精神活性物质的快速检测提供方法参考。

卷烟主流烟气（MSS）含有多种有害和致癌物质，威胁人们身体健康。本研究建立了一种固相微萃取（SPME）结合实时直接分析质谱法（DART-MS）检测直接耦合的、复杂卷烟主流烟气粒相物。优化后SPME时间20 min，DART离子源导轨移动速率0.2 mm/s, 氦气温度350 ℃。通过SPME富集，可以提高复杂样品中多种物质的检测信号，在一定程度上抑制了烟碱的基质效应，其中C18涂层比PDMS涂层表现出更好的萃取能力。DART离子源对SPME探针上的物质表现出良好的解吸附效果。SPME-DART-MS分析无需样品洗脱和繁琐的中间步骤，操作简单、分析速度快、可实现样品的高通量分析。

纸喷雾电离源-质谱法具有操作简单、价格低廉、无需繁琐的预处理便可对复杂样品进行快速分析等特点。作为一种电喷雾离子源，关于纸喷雾电离源与常用电喷雾电离源、纳升电喷雾电离源之间离子化性能的差异鲜有报道。本文采用汽油、肌红蛋白、细胞色素c和GAP样品作为分析对象，系统地比较了上述3种电离源的离子化特征，发现电离程度呈现纸喷雾电离源<电喷雾电离源<纳升电喷雾电离源的趋势，其中纸喷雾电离源表现出最软的电离特性。该研究对于深入了解不同电离源性能之间的差异，拓展纸喷雾电离源的应用范围具有参考价值。

醌类化合物是PM2.5中的一类有害物质。本研究建立了纸喷雾离子化衍生质谱法快速测定PM2.5中的醌类污染物。通过衍生化反应在醌化合物中引入氨基，提高醌在纸喷雾中的离子化效率。随后对衍生化试剂种类、电压、喷雾溶剂种类等反应条件进行优化。在最优实验条件下，采用内标法定量分析1,4-苯醌、甲基对苯醌、1,4-萘醌和1,4-蒽醌，4种化合物均呈现较好的线性关系，其检出限分别为4.49、20.89、0.13、0.17 ng。利用该方法分析PM2.5实际样品中的萘醌和蒽醌，均获得了较好的定性和定量结果。

建立了Patrenò-Büchi光化学反应与敞开式纳升电喷雾质谱（PB-nanoESI-MS）联用法鉴定食用花生油中不饱和甘油三酯的结构。以二苯甲酮为光化学反应试剂，将花生油溶解于含0.4 mg/L二苯甲酮的甲醇-氯仿(9∶1，V/V)溶剂中，采用纳升电喷雾针吸取一定量的样品溶液，于254 nm 紫外光照射下进行PB光化学反应约1 min，使花生油中不饱和甘油三酯的C=C键与二苯甲酮的羰基发生特异性环加成反应；然后在常压敞开条件下进行纳升电喷雾质谱分析，利用高分辨质谱和串联质谱精确鉴定花生油中不饱和甘油三酯的种类、C=C位置及其异构体。本文所建立的PB-nanoESI-MS方法简单、快速、准确、有效，在食用油的溯源分析及功能和质量安全评价方面具有较好的应用前景。

本实验开发了电化学-微米电喷雾-质谱技术(EC-mESI-MS)，采用微米毛细管作为电化学电解池和电喷雾离子源，内置两根铂金丝分别作为工作电极和辅助电极，通过连接自制的电化学工作站，同时向样品溶液中施加电化学反应电压和电喷雾电压，实现电化学反应的实时、在线质谱分析。基于该技术研究了间甲苯胺（m-toluidine）的电化学氧化机理。在0.39 V恒电位条件下，检测到间甲苯胺在pH 7的乙腈-水溶液中生成的一系列氧化产物，包括阳离子自由基和4种低聚物（从二聚体到五聚体），并得到了各产物在反应过程中随时间变化的趋势。实验结果表明，同类低聚物存在醌环和苯环两种结构。另外，发现溶液pH值对氧化效率有较大影响，在酸性环境下会抑制反应的进行，酸性越强，抑制效果越明显。

建立了氢火焰解吸离子化质谱（HFDI-MS）法结合多元统计分析快速鉴别和溯源印章印文。采用金属探针取样，HFDI-MS技术快速分析光敏印油、原子印油和雕刻类印章专用印油（泥）所盖印形成的印文，得到的质谱信息差异显著。采用聚类分析进一步鉴别印章印文，结果表明，可将印章印文分为三类，并筛选出三类印章印文的26个特征离子信号。HFDI-MS技术操作简便、无需电压、分析快速直接，氢气的燃烧产物不会引入杂质干扰，不会对仪器造成污染，没有记忆效应，可为公安、司法、文物鉴定等领域印章印文的快速鉴别和溯源提供分析策略。

原位质谱技术具有原位、微量、实时、在线、无需样品预处理的特点。近年来，基于不同电离原理开发的原位离子化技术相继问世。原位光电离是一种基于大气压光电离的离子化技术，具有无电离极性歧视、电离碎片少以及抗基质效应强等优点。原位光电离通常需引入掺杂剂以增强离子化效率，待测物既可通过光致直接电离，亦可通过光电离诱导的离子分子反应电离，可分析掺有复杂基质的气体、液体或固体，应用领域包括环境污染、国家安全、临床医疗、生命科学等。本工作阐述了光电离的基本原理，对几种典型的原位光电离质谱技术及应用领域进行了讨论，并展望了原位光电离质谱的发展趋势。

本文摘自《质谱学报》。

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