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LC-MS靈敏度:提升信號(hào)和降低噪音的實(shí)用策略

更新時(shí)間:2019-01-10      點(diǎn)擊次數(shù):8042

 

       液相色譜 - 質(zhì)譜(LC-MS)已成為許多具有挑戰(zhàn)性的分析的首xuan分析技術(shù),基于其選擇性,靈敏度和對(duì)不同極性化合物的廣泛適用性。盡管該技術(shù)具有優(yōu)勢(shì),但LC-MS系統(tǒng)的復(fù)雜性常常使分析人員難以滿(mǎn)足方法檢測(cè)限制。在“Column Watch”的這一部分中,討論了幾種策略,通過(guò)減少污染物,仔細(xì)選擇LC方法條件以及優(yōu)化MS接口設(shè)置來(lái)提高方法靈敏度。通過(guò)了解這些參數(shù)與電離效率之間的關(guān)系,分析人員可以提高其信噪比并實(shí)現(xiàn)LC-MS技術(shù)的隱藏潛力。

        在質(zhì)譜(MS)中,術(shù)語(yǔ)靈敏度可具有通常可互換使用的若干含義。靈敏度可定義為每單位分析物濃度變化的信號(hào)變化(例如校準(zhǔn)曲線的斜率)[1]更常見(jiàn)的是,它用于參考MS檢測(cè)器中分析物產(chǎn)生的信號(hào)的大小。在后一種用法中,MS靈敏度通常用于比較檢測(cè)器。

        從根本上說(shuō),檢測(cè)器提供定量數(shù)據(jù)的能力是分析物的信噪比(S / N)的函數(shù)。檢測(cè)限(LOD)由分析物S / N確定,是物質(zhì)的低濃度,其信號(hào)可與系統(tǒng)噪聲區(qū)分開(kāi)來(lái)[2]如圖1所示,如果背景噪聲保持不變,則MS的靈敏度越高,給定方法LOD的S / N值越大。因此,通過(guò)操縱S / N可以發(fā)生靈敏度的提高。MS優(yōu)化,樣品預(yù)處理策略,流動(dòng)相組成和LC色譜柱特性都是電離效率*的,并且在優(yōu)化時(shí)會(huì)改善分析物信號(hào)。同樣,限制有助于信號(hào)抑制或加合物形成的污染物也可以增強(qiáng)響應(yīng)。

 

圖1 假設(shè)線性校準(zhǔn)和固定背景噪聲,假設(shè)增加靈敏度對(duì)檢測(cè)限(LOD)的影響。

 

 

MS優(yōu)化

        在液相色譜 - 質(zhì)譜(LC-MS)中,靈敏度直接關(guān)系到從溶液中的分析物產(chǎn)生氣相離子的效率(電離效率)以及將它們從大氣壓轉(zhuǎn)移到MS系統(tǒng)的低壓區(qū)的能力。 (傳輸效率)[3]。電離和傳輸效率的優(yōu)化取決于LC方法參數(shù)和目標(biāo)分析物或分析物。為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,有必要對(duì)MS源中發(fā)生的機(jī)制有基本的了解。

        電噴霧電離(ESI)是zui流行的電離技術(shù)之一; 因此,它將成為本專(zhuān)欄文章的重點(diǎn)。然而,重要的是要注意,無(wú)論選擇何種電離模式,都必須優(yōu)化源參數(shù)。當(dāng)LC流動(dòng)相流入樣品毛細(xì)管時(shí),基于所選擇的極性分離正離子和負(fù)離子。在正ESI中,負(fù)離子在毛細(xì)管壁上被中和,并且正離子在流動(dòng)相中繼續(xù)到毛細(xì)管,其中帶電分析物累積成液滴。在施加電壓的影響下,形成泰勒錐[4]。靜電排斥導(dǎo)致錐體破碎成小的帶電液滴,然后,在毛細(xì)管和采樣板之間施加的電位差的引導(dǎo)下,它朝向采樣孔行進(jìn)。隨著微小液滴向孔口前進(jìn),溶劑在干燥氣體和熱量的作用下蒸發(fā),導(dǎo)致液滴表面積減小,電荷密度增加。終,排斥力克服液滴表面張力,液滴爆炸成更小的液滴。該過(guò)程重復(fù)進(jìn)行,直到液滴太小以至于發(fā)射出氣相離子[5]。形成的離子云被稱(chēng)為 終,排斥力克服液滴表面張力,液滴爆炸成更小的液滴。該過(guò)程重復(fù)進(jìn)行,直到液滴太小以至于發(fā)射出氣相離子[5]。形成的離子云被稱(chēng)為 終,排斥力克服液滴表面張力,液滴爆炸成更小的液滴。該過(guò)程重復(fù)進(jìn)行,直到液滴太小以至于發(fā)射出氣相離子[5]。形成的離子云被稱(chēng)為離子羽

        選擇合適的極性是開(kāi)發(fā)靈敏的LC-MS方法的步。選擇毛細(xì)管極性以匹配目標(biāo)分析物的電荷。通常,堿性分析物通過(guò)接受質(zhì)子(M + H)+以正離子模式zui有效地電離,而酸性分析物通過(guò)提供質(zhì)子(MH)-將在負(fù)離子模式中產(chǎn)生zui強(qiáng)的信號(hào)然而,對(duì)于更復(fù)雜的分子,可能難以預(yù)測(cè)*極性模式。此外,分析物的行為和響應(yīng)因儀器平臺(tái)而異。因此,在初始方法開(kāi)發(fā)期間或?qū)F(xiàn)有方法轉(zhuǎn)移到新儀器時(shí),使用兩種極性模式篩選分析物是有益的[6]

        電離效率受流速,流動(dòng)相組成和目標(biāo)分析物的物理化學(xué)性質(zhì)的強(qiáng)烈影響。毛細(xì)管電壓設(shè)置取決于分析物,洗脫液和流速,并且可能對(duì)方法重現(xiàn)性產(chǎn)生重大影響。毛細(xì)管和采樣板之間施加的電位差是維持穩(wěn)定和可重復(fù)噴霧的原因[7]如果毛細(xì)管電壓設(shè)置不正確,可能會(huì)出現(xiàn)可變電離和精度問(wèn)題。*霧化氣體流量和溫度也取決于洗脫液。霧化氣體限制了液滴的生長(zhǎng),同時(shí)電荷累積并且還影響從毛細(xì)管發(fā)射的液滴的尺寸。應(yīng)增加霧化氣體流量和溫度以獲得更快的LC流速或使用高含水流動(dòng)相時(shí)。類(lèi)似地,干燥氣體流量和溫度對(duì)于LC洗脫液的有效去溶劑化和氣相離子的成功生產(chǎn)是關(guān)鍵的。需要注意的是,在分析熱不穩(wěn)定分析物時(shí),必須注意防止其在源中降解。

        在電離源內(nèi)產(chǎn)生氣相離子的位置對(duì)于*傳輸?shù)組S系統(tǒng)是重要的。離子羽流的大小取決于發(fā)射氣相離子所需的裂變事件的數(shù)量及其與采樣孔的距離。通過(guò)基于LC流速調(diào)節(jié)毛細(xì)管相對(duì)于孔口的位置,可以?xún)?yōu)化離子羽流的取樣。在更快的流速下,毛細(xì)管應(yīng)放置在離采樣孔更遠(yuǎn)的位置,以便進(jìn)行充分的去溶劑化和增加裂變事件的數(shù)量。盡管延長(zhǎng)距離將允許產(chǎn)生更多數(shù)量的氣相離子,但排斥力也將成比例地增加,導(dǎo)致離子羽流的尺寸擴(kuò)大并且氣相離子的密度減小。結(jié)果是,進(jìn)入采樣孔的離子數(shù)量會(huì)減少,導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度下降[3]在較慢的流速下,形成較小的液滴,使毛細(xì)管更靠近取樣孔。較小的液滴更容易去溶劑化并且需要更少的裂變事件,減少排斥力的影響并抑制離子羽流的大小。毛細(xì)管和采樣孔之間的距離減小會(huì)增加離子羽流密度,提高分析物的電離效率和傳輸效率[3]減少排斥力的影響并抑制離子羽流的大小。毛細(xì)管和采樣孔之間的距離減小會(huì)增加離子羽流密度,提高分析物的電離效率和傳輸效率[3]減少排斥力的影響并抑制離子羽流的大小。毛細(xì)管和采樣孔之間的距離減小會(huì)增加離子羽流密度,提高分析物的電離效率和傳輸效率[3]

        如Szerkus及其同事分析尿液中7-甲基鳥(niǎo)嘌呤和葡萄糖醛酸所證明的,上述電離源參數(shù)的優(yōu)化可能會(huì)帶來(lái)2到3倍的靈敏度增益[8]在優(yōu)化源條件時(shí),使用預(yù)期的LC流動(dòng)相和流速非常重要。一種優(yōu)化方法是多次注入標(biāo)準(zhǔn)溶液,并在每次注射時(shí)逐步改變特定的源參數(shù)。圖2展示了評(píng)估兩種農(nóng)藥*去溶劑化溫度的過(guò)程:甲an磷和甲氨基阿維菌素B1a苯甲酸鹽。通過(guò)將去溶劑化溫度從400℃提高到550℃,使甲an磷的響應(yīng)增加20%。相反,如果去溶劑化溫度超過(guò)500°C,由于該化合物的熱不穩(wěn)定性,甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽B1a經(jīng)歷*信號(hào)損失。或者,可以通過(guò)將恒定流量的分析物引入LC洗脫液并監(jiān)測(cè)分析物TIC來(lái)優(yōu)化源條件。該技術(shù)允許在運(yùn)行中進(jìn)行調(diào)整。使用多種化合物的梯度洗脫方法應(yīng)通過(guò)估算洗脫時(shí)的有機(jī)物濃度來(lái)優(yōu)化。盡管這一步驟勢(shì)不可擋,但只需將工作集中在關(guān)鍵或低強(qiáng)度分析物上即可簡(jiǎn)化該過(guò)程。該技術(shù)允許在運(yùn)行中進(jìn)行調(diào)整。使用多種化合物的梯度洗脫方法應(yīng)通過(guò)估算洗脫時(shí)的有機(jī)物濃度來(lái)優(yōu)化。盡管這一步驟勢(shì)不可擋,但只需將工作集中在關(guān)鍵或低強(qiáng)度分析物上即可簡(jiǎn)化該過(guò)程。該技術(shù)允許在運(yùn)行中進(jìn)行調(diào)整。使用多種化合物的梯度洗脫方法應(yīng)通過(guò)估算洗脫時(shí)的有機(jī)物濃度來(lái)優(yōu)化。盡管這一步驟勢(shì)不可擋,但只需將工作集中在關(guān)鍵或低強(qiáng)度分析物上即可簡(jiǎn)化該過(guò)程。

 

圖2 在四次連續(xù)注射中,(a)甲an磷和(b)甲氨基阿維菌素B1a苯甲酸酯的去溶劑化溫度的LC-MS / MS優(yōu)化。柱:100mm×2.1mm,3μm全多孔C18; 流動(dòng)相A:水+ 2mM乙酸銨+ 0.1%甲酸; 流動(dòng)相B:甲醇+ 2mM乙酸銨+ 0.1%甲酸; 梯度%B(時(shí)間):5%(0分鐘),5%(1.5分鐘),70%(6分鐘),70%(9分鐘),100%(10分鐘),100%(12分鐘),平衡; 流速:0.5 mL / min; 極性:ESI +; 幕氣:30 psi; 化器氣體:45 psi; 干燥氣體:55 psi; 毛細(xì)管電壓:5.5 kV; 碰撞氣體:10 psi。

 

樣品預(yù)處理

        樣品預(yù)處理是LC-MS分析工作流程的重要組成部分,特別是在分析含有低濃度目標(biāo)分析物的復(fù)雜樣品時(shí)。去除非目標(biāo)樣品組分可以小化基質(zhì)干擾并改善目標(biāo)分析物的S / N比。與目標(biāo)分析物共洗脫的基質(zhì)化合物可能導(dǎo)致分析物信號(hào)的抑制或增強(qiáng); 這些干擾稱(chēng)為矩陣效應(yīng)基質(zhì)效應(yīng)通常表現(xiàn)為MS靈敏度或特異性的損失,并且在ESI中普遍存在,因?yàn)樵诎l(fā)射氣相離子之前可能在液滴表面上發(fā)生電荷競(jìng)爭(zhēng)。作為替代方案,如果感興趣的分析物是熱穩(wěn)定的并且具有中等極性[1],則可以使用大氣壓化學(xué)電離(APCI)。在APCI中,通過(guò)電暈針的施加電壓,LC洗脫液在電離之前*蒸發(fā)成氣體。然后電離的流動(dòng)相蒸氣與分析物分子反應(yīng)產(chǎn)生帶電離子。基質(zhì)效應(yīng)在APCI中往往不那么廣泛,因?yàn)殡x子是通過(guò)氣相反應(yīng)而不是液相反應(yīng)產(chǎn)生的[9]

        可以使用各種樣品制備策略從潛在的干擾基質(zhì)組分中提取目標(biāo)分析物。適當(dāng)?shù)募夹g(shù)取決于樣品基質(zhì),樣品體積,目標(biāo)分析物濃度和分析物理化學(xué)性質(zhì)。如果樣品清潔并且已知含有高濃度的目標(biāo)分析物,簡(jiǎn)單的過(guò)濾和稀釋是降低潛在干擾濃度的快捷方便的方法。另一方面,已知含有低目標(biāo)分析物濃度的復(fù)雜樣品將需要更嚴(yán)格的提取程序以改善信號(hào)強(qiáng)度。雖然由于需要投入的成本和時(shí)間,可能不需要更嚴(yán)格的樣品制備程序,無(wú)論選擇哪種樣品制備技術(shù),重要的是要考慮基質(zhì)效應(yīng)可能是由于內(nèi)源性或外源性物質(zhì)的存在。盡管樣品中已存在內(nèi)源性成分(蛋白質(zhì),脂質(zhì),色素等),但在樣品預(yù)處理過(guò)程中將外源化合物引入樣品中。這些化合物可以從用于離心管,孔板和移液管的塑料中浸出,并且可以包括來(lái)自制造過(guò)程的副產(chǎn)物和殘余物(例如,模塑劑,增塑劑,穩(wěn)定劑和釋放劑)。污染物的數(shù)量和類(lèi)型因制造商而異,如圖3a所示。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,對(duì)7家制造商的聚合物固相萃取(SPE)反相96孔板提取的污染物進(jìn)行了比較。通過(guò)LC-MS分析提取物,并將得到的數(shù)據(jù)減去背景以除去溶劑和分析柱的貢獻(xiàn)。所得色譜圖的疊加顯示各制造商之間存在多種化學(xué)污染物。基于由44Da分開(kāi)的一系列重復(fù)離子,在制造商C中清楚地識(shí)別聚乙二醇(PEG)的光譜(圖3b)。所得色譜圖的疊加顯示各制造商之間存在多種化學(xué)污染物。基于由44Da分開(kāi)的一系列重復(fù)離子,在制造商C中清楚地識(shí)別聚乙二醇(PEG)的光譜(圖3b)。所得色譜圖的疊加顯示各制造商之間存在多種化學(xué)污染物。基于由44Da分開(kāi)的一系列重復(fù)離子,在制造商C中清楚地識(shí)別聚乙二醇(PEG)的光譜(圖3b)。
 

圖3 用聚合物固相萃取反相96孔板用乙腈提取的污染物,并通過(guò)LC-MS / MS分析:(a)來(lái)自七個(gè)制造商的背景減去TIC的疊加。(b)從位于6.5-8分鐘的峰C收集的平均光譜。柱:100mm×2.1mm,2.7μm表面多孔C18; 流動(dòng)相A:水+ 1mM乙酸銨+ 1%乙酸; 流動(dòng)相B:甲醇; 梯度%B(時(shí)間):5%(0分鐘),100%(8分鐘),100%(9分鐘),平衡; 流速:0.5 mL / min。[10]

       

       外源化學(xué)品的其他來(lái)源包括玻璃器皿(特別是用清潔劑清潔時(shí)),非MS級(jí)溶劑和添加劑的使用,或可能從皮膚或周?chē)h(huán)境中引入化學(xué)品的粗心工作實(shí)踐。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)室程序和仔細(xì)篩選樣品預(yù)處理產(chǎn)品,可能會(huì)無(wú)意中將污染物引入樣品中。如果樣品經(jīng)過(guò)濃縮步驟,可能會(huì)觀察到S / N比降低,因?yàn)榉治鑫锖臀廴疚锒紩?huì)被濃縮[9]

 

流動(dòng)相組成

        流動(dòng)相通過(guò)影響目標(biāo)分析物的保留和電離,在LC-MS靈敏度中發(fā)揮關(guān)鍵作用。使用高純度溶劑和添加劑對(duì)于防止不需要的加合物形成和增加的MS背景是至關(guān)重要的。同樣,只有來(lái)自水凈化系統(tǒng)的超純水或適用于LC-MS的瓶裝水才能用于流動(dòng)相制備。收集的MS級(jí)和HPLC級(jí)甲醇的LC-MS譜顯示HPLC級(jí)甲醇中的雜質(zhì)顯著增加,特別是在小分子分析中常見(jiàn)的低分子量范圍內(nèi)(圖4)。從該數(shù)據(jù)可以明顯看出,較低等級(jí)溶劑的使用如何有助于降低靈敏度和卷積光譜,使得定量或光譜解釋變得困難。
 


 

圖4 HPLC級(jí)甲醇和LC-MS級(jí)甲醇的平均光譜的比較。流動(dòng)相:未指明的未改性甲醇; 流速:0.5 mL / min; 系統(tǒng):采用ESI +電離的LC-MS; 掃描范圍:100-2000 m / z。

        將揮發(fā)性緩沖液和酸結(jié)合到流動(dòng)相中使得能夠控制目標(biāo)分析物的電離狀態(tài),從而可以操縱保留。分析物保留為L(zhǎng)C-MS分析人員提供了幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。,增加的分析物保留意味著在梯度LC期間從柱中洗脫分析物需要更高的有機(jī)溶劑濃度。已經(jīng)表明,具有較高有機(jī)濃度的液滴在MS源中更有效地去溶劑化,導(dǎo)致MS靈敏度提高[11]其次,更高的色譜選擇性使得可以避免可能對(duì)分析物響應(yīng)有害的共洗滌基質(zhì)效應(yīng)。通過(guò)同時(shí)輸注分析物后柱,同時(shí)通過(guò)分析柱[12]進(jìn)行LC注入提取的空白基質(zhì)樣品,可以色譜監(jiān)測(cè)保留區(qū)域和基質(zhì)抑制。基質(zhì)抑制區(qū)域的特征在于分析物信號(hào)的減少。通過(guò)這種方式,可以調(diào)整分析物保留,以避免色譜圖中顯著抑制的區(qū)域。

        流動(dòng)相緩沖液和酸也會(huì)影響電離效率。這種說(shuō)法對(duì)于ESI尤其如此,因?yàn)橛捎陔婋x競(jìng)爭(zhēng),它易于降低檢測(cè)器響應(yīng)。為了降低緩沖液誘導(dǎo)抑制的可能性,通常應(yīng)將濃度保持在低限度。或者,含有甲酸的流動(dòng)相可以使不需要的金屬加合物小化。由酸提供的質(zhì)子過(guò)量驅(qū)使大部分離子形成質(zhì)子化分子[M + H] +,導(dǎo)致響應(yīng)的總體改善,因?yàn)樗辉俜植荚诙鄠€(gè)帶電物質(zhì)上[12]

        通過(guò)在酸離子改性劑的正離子模式下提供質(zhì)子或通過(guò)在負(fù)離子模式下接受基本改性劑的質(zhì)子,觀察到電離效率的提高。后者被證明是兩種中性雌激素,雌酮和雌三醇的負(fù)電離,當(dāng)它們?cè)诤?.2%氫氧化銨的稀釋劑中制備時(shí),與含有0.2%乙酸的雌激素相比,它們的響應(yīng)增加三倍[14]含氨的緩沖鹽(例如,甲酸銨或乙酸銨)可以提高極性中性化合物的電離效率,所述極性中性化合物不能通過(guò)形成銨加合物而自身電離。銨鹽可用于通過(guò)提供恒定的銨供應(yīng)來(lái)防止形成不需要的加合物。例如,兩種強(qiáng)心苷的LC-MS分析,地gao辛和洋地黃毒苷幾乎*用甲酸銨改性的流動(dòng)相進(jìn)行。沒(méi)有甲酸銨,這些化合物傾向于形成鈉加合物,當(dāng)通過(guò)串聯(lián)MS分析時(shí)難以破碎[14]
 

LC柱特性

        對(duì)提高LC-MS靈敏度的渴望趨向于使用更小的顆粒(亞2μm)和減小的柱直徑(≤2.1mm)實(shí)施LC柱。與全多孔顆粒(FPP)相比,表面多孔顆粒(SPP)的引入允許提率,同時(shí)降低系統(tǒng)壓力。從理論上講,柱可以提高靈敏度; 但是,必須考慮LC-MS系統(tǒng)的柱外體積,電離效率和數(shù)據(jù)采樣率,以充分實(shí)現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。

        色譜柱提供窄色譜峰的能力表征為其效率(N),并由其板高(H定義峰的效率是其寬度和保留時(shí)間的函數(shù)。有幾個(gè)過(guò)程有助于色譜柱內(nèi)外的峰展寬。進(jìn)樣器,連接管和檢測(cè)器都是柱外峰展寬的來(lái)源。

        在色譜柱內(nèi)部,渦流擴(kuò)散(A),縱向傳質(zhì)(B)以及流動(dòng)相和固定相傳質(zhì)(C)都有助于峰的色散。總的來(lái)說(shuō),這些術(shù)語(yǔ)構(gòu)成了van Deemter等式:

        其中h是降低板高度,v是流動(dòng)相線速度[2]van Deemter方程作為比較柱性能的基礎(chǔ)。

        提高柱效的一種方法是減小粒徑。減小總峰寬將導(dǎo)致峰高的整體增加。假設(shè)探測(cè)器噪聲保持不變,較高的峰值會(huì)導(dǎo)致S / N的改善和靈敏度的提高。此外,峰可能更加分辨,降低了基質(zhì)干擾影響電離效率的可能性。

        較小的顆粒柱還允許使用更快的*線速度,并且通過(guò)擴(kuò)展,更快的流速 - 不會(huì)經(jīng)歷效率的顯著損失。不幸的是,由于控制ESI的機(jī)制,更快的流速通常不利于靈敏度,因?yàn)楸仨毘ニ邢疵撘翰拍艹晒π纬蓺庀嚯x子。雖然一些制造商聲稱(chēng)儀器兼容洗脫液流速高達(dá)1 mL / min,但據(jù)報(bào)道標(biāo)準(zhǔn)流量LC-ESI-MS系統(tǒng)的*性能發(fā)生在10-300μL/ min[16]的范圍內(nèi)。為了適應(yīng)小顆粒及其相關(guān)的高線速度,2.1 mm內(nèi)徑色譜柱已成為標(biāo)準(zhǔn)流量LC-ESI-MS系統(tǒng)的首xuan尺寸,*流速為200-300μL/ min。

        改變顆粒形態(tài)是提高柱效的另一種方法。表面多孔顆粒與全多孔顆粒的不同之處在于它們具有圍繞實(shí)心核的薄多孔殼。它們能夠顯著提率,因?yàn)榭v向擴(kuò)散(B)和渦流擴(kuò)散(A)的減少是由于它們的粒徑分布窄,滲透性降低和外表面粗糙[17]圖5使用van Deemter圖比較了全多孔3-μmC18色譜柱與相同尺寸的表面多孔2.7-μmC18色譜柱的動(dòng)力學(xué)性能。與全多孔顆粒相比,表面多孔柱的效率提高了60%。
 


 

圖5 Van Deemter圖比較3-μm全多孔C18柱和2.7-μm表面多孔C18柱之間的效率。流動(dòng)相A:45%水; 流動(dòng)相B:55%乙腈; 檢測(cè):光電二極管陣列,254 nm; 注射量:1μL; 樣品:在25:75乙腈 - 水中制備的0.03mg / mL聯(lián)苯。

        利用內(nèi)徑較窄的色譜柱可zui大限度地減少分析物稀釋?zhuān)@在色譜分離過(guò)程中會(huì)發(fā)生。由于柱上稀釋?zhuān)治鑫镬`敏度與濃度依賴(lài)性檢測(cè)器[18]的柱內(nèi)徑的平方成反比。因此,假設(shè)在兩種情況下都可以注入相同體積的樣品,理論上將2.1 mm內(nèi)徑色譜柱切換到0.3 mm內(nèi)徑色譜柱可以將靈敏度提高50倍[19]同樣,較小的內(nèi)徑柱保持相同的線速度和降低的流速,這在電離效率方面是有益的。在這些流量下,對(duì)于需要高靈敏度且樣品量有限的應(yīng)用,使用非常慢的流速(每分鐘納升)已經(jīng)變得流行。

        將窄孔柱與質(zhì)譜聯(lián)用時(shí),有幾個(gè)含義。柱內(nèi)徑的減小與效率的提高一起導(dǎo)致峰值體積的顯著降低。在不使儀器中的柱外體積小化的情況下,柱性能將受到損害,使得難以實(shí)現(xiàn)靈敏度的任何顯著增加。大多數(shù)柱外體積貢獻(xiàn)可歸因于LC系統(tǒng),MS貢獻(xiàn)可忽略不計(jì)。然而,發(fā)現(xiàn)用于將LC柱與MS系統(tǒng)連接的管道是關(guān)鍵的,因?yàn)樵摴艿牢挥谥螅渲胁粫?huì)發(fā)生補(bǔ)償譜帶展寬的聚焦效應(yīng)[20]根據(jù)經(jīng)驗(yàn),柱外體積不應(yīng)超過(guò)色譜圖中窄峰的峰值體積的三分之一[21]例如,1.8μm,100 mm×2.1 mm色譜柱的峰容積約為8μL[16]因此,zui大柱外體積應(yīng)小于3μL,以抵消系統(tǒng)相關(guān)的效率損失。

        較小的峰值體積也意味著需要快速采集速率來(lái)收集定量數(shù)據(jù)所需峰值的小15-20個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。與時(shí)間相關(guān)的譜帶展寬效應(yīng)可能是由于停留時(shí)間不足和數(shù)據(jù)平滑過(guò)度造成的。在圖6中,使用三種掃描速率(300ms,50ms和5ms)分析嗎啡和氫嗎啡酮。人工展寬對(duì)于300毫秒的數(shù)據(jù)是明顯的,而5毫秒的數(shù)據(jù)顯示過(guò)度采樣的過(guò)度噪聲。不正確的停留時(shí)間設(shè)置會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量和信噪比產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。此外,在分析大量化合物時(shí),通過(guò)在選擇離子監(jiān)測(cè)(SIM)或多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式下收集數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間,以減少與時(shí)間相關(guān)的譜帶展寬效應(yīng)的發(fā)生。
 


 

圖6 采集的數(shù)據(jù)與(a)300 ms,(b)50 ms和(c)5 ms的停留時(shí)間的比較,以及它們對(duì)時(shí)間相關(guān)頻帶展寬的貢獻(xiàn)。系統(tǒng):LC-MS / MS; 極性:ESI +。峰值:1 =嗎啡,2 =氫嗎啡酮。

 

結(jié)論

        開(kāi)發(fā)靈敏且穩(wěn)健的LC-MS方法是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。為了解其目標(biāo)分析物的物理化學(xué)性質(zhì),以及MS電離和傳輸效率的機(jī)制和局限性,分析人員可以開(kāi)始做出明智的決策,以?xún)?yōu)化總體響應(yīng)。提高靈敏度的簡(jiǎn)單,zui有效的方法是優(yōu)化電離源條件,以確保zui大限度地生產(chǎn)和將氣相離子轉(zhuǎn)移到MS系統(tǒng)中。可以通過(guò)使用、窄孔LC柱,較慢的LC流速,仔細(xì)選擇樣品預(yù)處理程序改善響應(yīng)以及減少可能導(dǎo)致基質(zhì)效應(yīng)和基線噪音的干擾從而降低檢測(cè)限。
 

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