【摘要】：質(zhì)譜技術(shù)具有超高的靈敏度、超快的響應(yīng)速度和高特異性等優(yōu)點,已廣泛應(yīng)用于眾多研究領(lǐng)域。由于質(zhì)譜是利用電場和磁場對帶電的氣相離子進(jìn)行加速、偏轉(zhuǎn)、分離和檢測,因此將樣品制備成帶電的離子是質(zhì)譜分析的前提,即樣品的離子化。經(jīng)典的離子化技術(shù)由于自身的限制,在實際工作中為了分析復(fù)雜基質(zhì)樣品中的某一組分,需要對樣品進(jìn)行一系列的純化處理,得到去除基質(zhì)的樣品才能實現(xiàn)樣品中目標(biāo)組分的離子化,因此復(fù)雜基質(zhì)樣品的高通量分析是質(zhì)譜研究的一個重要課題。為了實現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)樣品的高通量分析而開發(fā)的常壓質(zhì)譜技術(shù)是質(zhì)譜學(xué)研究的前沿領(lǐng)域之一,它可以在無需樣品預(yù)處理的前提下,實現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)樣品的直接質(zhì)譜分析,極大地提高了復(fù)雜基質(zhì)樣品分析的通量。通過十余年的快速發(fā)展,常壓質(zhì)譜技術(shù)已取得了令人矚目的進(jìn)展,在諸多領(lǐng)域展開了廣闊的應(yīng)用研究。其中,常壓質(zhì)譜技術(shù)的核心是常壓直接離子化技術(shù),近十年來已經(jīng)開發(fā)出一系列功能多樣的常壓離子化方法。但是,在實際工作中,常壓離子化技術(shù)對復(fù)雜基質(zhì)樣品直接離子化過程中,特別是分析復(fù)雜樣品中的痕量目標(biāo)組分時,因為復(fù)雜基質(zhì)的存在,對常壓質(zhì)譜技術(shù)的靈敏度、重復(fù)性和定量分析能力會造成比較大的影響。因此,在最小程度影響常壓質(zhì)譜技術(shù)分析通量的前提下,仍需要進(jìn)一步的提高常壓質(zhì)譜技術(shù)的分析能力。隨著各種功能材料的快速發(fā)展,近年來,提出了將新型功能材料與常壓直接離子化技術(shù)相結(jié)合的策略,來進(jìn)一步提高直接質(zhì)譜技術(shù)的分析能力。一方面,利用功能材料可對復(fù)雜基質(zhì)樣品中的痕量目標(biāo)組分進(jìn)行快速地吸附富集的優(yōu)點;另一方,面需要設(shè)計合適的離子化源裝置,以快速地電離目標(biāo)分析物,從而實現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)樣品中痕量組分組的快速質(zhì)譜檢測。通過功能材料對復(fù)雜基質(zhì)樣品中的痕量組分的快速捕獲結(jié)合常壓直接離子化技術(shù)的快速離子化,將有助于提高常壓質(zhì)譜技術(shù)的檢測靈敏度和定量分析能力。本博士研究課題就是旨在開發(fā)功能材料與常壓質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合的方法以實現(xiàn)對復(fù)雜基質(zhì)樣品的快速質(zhì)譜分析。原理上,利用功能材料的選擇性吸附功能,針對目標(biāo)待測組分,使用特異性的功能材料,快速捕獲復(fù)雜基質(zhì)中的目標(biāo)待測組分,迅速地去除基質(zhì)組分;技術(shù)上,設(shè)計了簡單易用的直接離子化源裝置,以完成目標(biāo)待測物的快速離子化;應(yīng)用上,本課題研究方法可應(yīng)用于復(fù)雜基質(zhì)樣品中的痕量成分的快速檢測,初步探討了該方法在食品安全及臨床研究中的應(yīng)用。本論文的主要研究工作為:1)磁性分子印跡聚合物用于內(nèi)部萃取電噴霧電離質(zhì)譜法快速測定牛奶中的氟喹諾酮類抗生素。建立了一種基于磁性分子印跡聚合物材料(MMIPs)的固相微萃取-內(nèi)部萃取電噴霧電離質(zhì)譜技術(shù)(MMIP-SPE-iEESI-MS)對末處理的牛奶樣品中痕量氟喹諾酮類抗生素(FQs)進(jìn)行快速地定性和定量分析。實驗以牛奶為代表性復(fù)雜基質(zhì)樣品,利用簡單合成的MMIPs材料對末經(jīng)任何樣品預(yù)處理的牛奶中的FQs進(jìn)行快速地捕獲,然后直接以100μL電噴霧溶劑對MMIPs材料上的FQs進(jìn)行洗脫,在電場的作用下產(chǎn)生電噴霧,去溶劑化后得到質(zhì)子化的FQs離子,進(jìn)而獲得質(zhì)譜檢測。在優(yōu)化的實驗條件下,對牛奶中三種FQs(即諾氟沙星、依諾沙星、氟羅沙星)進(jìn)行了定量分析,均獲得了滿意的分析結(jié)果。該方法具有檢測極限低(LOD≤0.03μg L~(-1)),速度分析快(單個樣本的分析時間≤4 min)的優(yōu)點。并以國標(biāo)中的LC-MS方法對MMIP-SPE-iEESI-MS的分析性能進(jìn)行了驗證,測試結(jié)果的相對誤差在-5.8%到+6.9%之間。2)TiO_2納米線陣列用于內(nèi)部萃取電噴霧電離質(zhì)譜快速檢測生物樣品中的磷脂及磷酸多肽。通過水熱法制備的TiO_2納米線陣列與內(nèi)部萃取電噴霧電離質(zhì)譜技術(shù)聯(lián)用(TiO_2-iEEES-MS),實現(xiàn)了人類全血、血漿和尿樣品中磷脂,以及蛋白的酶解液中磷酸肽的選擇性地富集和直接質(zhì)譜分析。該方法對復(fù)雜基質(zhì)樣品中的磷脂和磷酸肽具有良好的定性和定量分析能力。此外,利用該方法,對46名卵巢癌患者和46名健康志愿者的血漿和全血樣品進(jìn)行了分析,結(jié)合統(tǒng)計學(xué)方法正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA),建立了癌癥樣本和正常樣本的識別模型。該方法具有靈敏度和特異性高、樣品耗量少、分析速度快(單個樣品的分析少于3min)的優(yōu)點,為各種生物樣品中的痕量磷脂和磷酸多肽的研究提供一種新的方法。3)基于磁性TiO_2納米復(fù)合材料的分散式固相微萃取與nanoESI-MS聯(lián)用快速測定生物樣品中的磷脂。建立了基于磁性TiO_2納米復(fù)合材料的分散式固相微萃取(d-SPME)與nanoESI-MS聯(lián)用的d-SPME-nanoESI-MS技術(shù),實現(xiàn)了小體積生物樣品(≤1μL)中的磷脂組分快速檢測。該方法利用磁性納米復(fù)合材料(Fe_3O_4@TiO_2)選擇性地捕獲生物樣品(包括人類血漿、細(xì)胞)中的磷脂組分,并利用外界磁鐵直接在毛細(xì)管內(nèi)部快速地分離出Fe_3O_4@TiO_2材料并轉(zhuǎn)移到少量體積(≤1μL)的洗脫液中,將Fe_3O_4@TiO_2材料上的磷脂洗脫到洗脫液中,進(jìn)而直接將磷脂洗脫液推入到nanoESI噴針,實現(xiàn)nanoESI-MS檢測。在優(yōu)化的實驗條件下,將d-SPME-nanoESI-MS技術(shù)初步用于快速檢測癌癥患者血漿中磷脂組分,實驗分別對卵巢癌患者、胰腺癌患者、健康人的血漿樣品中的磷脂組分進(jìn)行了質(zhì)譜研究。結(jié)合OPLS-DA統(tǒng)計學(xué)方法,分別建立了卵巢癌和胰腺癌與健康樣本的識別模型,并找到對區(qū)分正常樣本和癌癥樣本貢獻(xiàn)大的磷脂分子。此外,在分析血漿樣品的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步將該技術(shù)用于對單細(xì)胞的質(zhì)譜研究。
【圖文】：

1.1 美國 Thermo Fisher Scientific 公司的 Orbitrap Fusion 質(zhì)譜儀基本結(jié)構(gòu)1.2 經(jīng)典的離子化方法將樣品制備成帶電的粒子是質(zhì)譜分析的前提，因此樣品的離子質(zhì)譜分析的關(guān)鍵步驟。樣品的離子化方法眾多，不同性質(zhì)的樣品選擇不同的離子化方法，選擇合適的離子化方式可以說是質(zhì)譜分重點。在無機(jī)質(zhì)譜或元素質(zhì)譜中，，為了確定物質(zhì)的同位素豐度、組成等信息，主要使用的離子化源有電感耦合等離子體（Inducti

1.2 正離子模式下 ESI 離子源主要過程（大氣壓區(qū)）。在高電壓細(xì)管中的液體前端的液體形成泰勒錐，并發(fā)出液滴射流，射流分充滿了正離子的小液滴。隨著液滴的去溶劑化作用，表面電荷密斷增加，直至達(dá)到 Rayleigh limit，液滴會發(fā)生庫侖分裂變生成子電子液滴，新的子代液滴經(jīng)歷去溶劑化，進(jìn)一步發(fā)生庫侖裂變2）大氣壓化學(xué)電離（APCI）大氣壓化學(xué)電離（APCI）在結(jié)構(gòu)上類似 ESI，但是，APCI 不噴霧流動液體上施加電壓，而是將高電壓施加于電暈放電的針
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB34;O657.63

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本文編號：2694008