DESI-MSI技术:提高PFOA检测灵敏度的新思路

2024-05-20 09:57:54, 沃特世 沃特世科技(上海)有限公司


全氟辛酸(Perfluorooctanoic acid,PFOA)是一种新型持久性有机污染物(POPs),是最常见的全氟化合物(Polyfluoalkyl substances,PFASs),在水体和土壤中被广泛检出。因其具有极强的环境持久性、距离迁移性和生物蓄积性,严重威胁人类健康生活。目前,PFOA已被列入《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》, 2020年也将其列入《优先控制化学品名录》。

解析电喷雾电离(DESI)质谱成像(MSI)是一种原位电离技术,可以直观、快速、简便地呈现出化合物在样本中的空间分布信息。DESI-MSI是一种常压分析技术,无需喷涂基质辅助电离,具有无损分析的优势,已广泛应用于化工、食品、环境、法医毒理等研究。新一代DESI XS更新了高性能喷头和加热型传输管(Heated Transfer Line,HTL),可以减少研究人员的优化操作,提高工作效率,增加仪器灵敏度和空间分辨率。

本研究旨在基于DESI-MSI平台,通过优化质谱参数、喷雾溶剂和HTL温度,提高PFOA的检测灵敏度,并通过考察质量精密度、稳定性和线性等方法学考察,验证PFOA成像的可行性,从而为实际样品的检测提供新的分析思路。

实验方法

DESI实验条件

喷雾溶剂:  2 µL/min甲醇/水(V/V,98/2)

雾化气:氮气 0.7 bar氮气                 

像素: 100 ×100 µm  

扫描速度:10 Hz

质谱条件

质谱仪:SERIES™ Cyclic™ IMS

离子化模式:DESI负离子模式

源温:150 ℃

毛细管电压:0.6 kV

Heated transfer line: 200 ℃

实验结果

01

DESI-MS质谱图

图1.DESI-MS负离子质谱图。

PFOA在DESI-Cyclic环形离子淌度上的质量精度高达0.5 ppm(见图1)。PFOA在负离子模式下容易脱去羧基,形成m/z 368.9762([M-CO2-H]-)碎片离子峰。

02

HTL温度对信号的影响

由于新一代DESI XS更新了高性能喷头和加热型传输管(Heated Transfer Line,HTL),可通过优化HTL温度提高PFOA的质谱响应。实验中考察了HTL温度50 ℃到300 ℃,由折线图可判断200 ℃时PFOA的质谱响应最高。

图2.HTL温度对信号影响。

03

仪器稳定性的考察

在玻璃载玻片上分别滴加2 μL不同浓度PFOA溶液,浓度从5、10、20、50、80、100、200、500、1000 ng/mL溶液。平行滴加三行,等待溶液干之后再用DESI-Cyclic MS模式数据采集分析。 以5 ppb PFOA信号强度总和去计算RSD,RSD小于5%。

图3.全氟辛酸母离子(m/z 412.9661)三次平行检测成像图。

04

不同扫描模式对线性的影响

在玻璃载玻片上滴加2 μL PFOA标准品溶液,分别考察了MS Scan和MSMS质谱采集模式,以及pDRE LENS的透射传输率对线性关系的影响。由图4可知,MSMS采集模式下,pDRE LENS的透射传输率为50%时,线性相关系数为0.9994, 优于pDRE LENS的透射传输率,为100%(即pDRE OFF)。此外,MSMS数据采集模式优于MS Scan数据采集模式。线性范围为5~1,000 ng/mL,涵盖三个数量级的线性范围,可满足日常样本的检测需求。

图4.不同扫描模式对线性的影响。

小结

通过DESI XS与SELECT SERIES Cyclic IMS联用技术,对PFOA的成像可行性进行研究。PFOA质量精度达到0.5 ppm水平,且具有较好的灵敏度、稳定性和线性,线性范围为三个数量级,可满足日常样品的检测需求。新一代的DESI具有高性能喷雾头和高温传输管,高温传输管可以大大提高灵敏度。


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