不只是离子化——电喷雾新用途

电喷雾作为一种软离子化技术，现已被广泛应用于色质谱联用以及毛细管电泳质谱联用。近日， 基于电喷雾离子化的原理，美国俄克拉荷马大学的吴思团队报告研发了一种新型微量采样装置。该装置运用电喷雾作为驱动力，实现了皮升至纳升级样品的定量采样。

近年来，如何高效率、高质量的分析超低量样品成为了在蛋白质组学和代谢组学中的研究热点之一。低成本、低损耗的微量采样方法，为精确分析超低量样品提供了先决条件，是整体分析流程中不可忽视的重要一环。石英制微量吸管现已被广泛应用于微量采样。使用微量吸管时，样品被（例如：真空、电渗流）引入微量吸管后可直接通过离子化被质谱检测，或者先通过适当分离方法降低样品复杂度，再用质谱进行检测。此种采样方式虽已发展成熟，可控性高，但是操作步骤较为繁琐，与分离方法联用时易损失样品。

吴思团队研制的微量样品采集装置通过运用电喷雾，在实现了微量样品的定量采集的同时，可直接在同一装置中对样品进行毛细管电泳分离，免去了样品转移的步骤，从而大大减少了样品的损失。在电喷雾这一过程中，分析物在被离子化时会产生负压从而使得样品被“吸入”毛细管中，完成微量采样的过程。该装置主要由长40 厘米，外径360微米，内径50微米毛细管制作而成。毛细管的一段作为进样端，另一端作为电喷雾端。电喷雾端的外层大约3厘米长的多聚物涂层用火焰去除，而后用氢氟酸腐蚀内层熔融石英，直至毛细管的壁厚为5微米（形成多孔结构）。在腐蚀的过程中毛细管内壁不断用水进行冲洗以防止内壁被氢氟酸腐蚀。在毛细管电喷雾端形成多孔结构之后，电喷雾端被固定在一个PEEK Tee 中，Tee的其中一个口连接一根金属管，另一个口连接PEEK管以此来将电极液导入Tee中。电喷雾电压被夹在金属管上，并通过Tee中的电极液将电流连接到毛细管上，电子通过毛细管多孔结构和毛细管中的分析物接触，从而得到电喷雾现象。运用该装置进行采样时，须先在毛细管中充满溶液，再将毛细管的样品端放入样品中，之后再在电喷雾端加上高压。进样结束时仅需关闭电喷雾电压并将样品端移出样品瓶即可，随后样品端可直接放入背景电解质溶液中进行毛细管电泳分离。该装置的微量进样具有良好的精密度，例如日内精密度RSD=4.9%，批间精密度RSD=5.8%。该装置的进样体积可通过改变多种参数进行控制，例如电喷雾电压，毛细管内径，毛细管长度。此微量进样装置的进样速率可被控制在15 pL/s ~ 264 pL/s。该团队还将该装置与毛细管电泳质谱（CE-MS）联用，对微量多肽标准品混合物的定量分析。

由吴思团队研发的微量进样装置可与多种以毛细管为载体的分离方法联用，例如毛细管电泳、整体柱色谱分离。该装置对于微量样品的定量进样及分离能力使得其可以被应用于基于微量样品的分析，例如单细胞分析，与微量组分收集器联用进行二维分离。该装置的研发为微量样品的蛋白质组学及代谢组学研究提供了新思路。

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Spray-Capillary: An Electrospray Assisted Device for Quantitative Ultra-Low Volume Sample Handling

Lushuang Huang, Zhe Wang, Kellye Cupp-Sutton, Kennith Smith, Si Wu

Anal. Chem., 2020, 92, 640-646, DOI: 10.1021/acs.analchem.9b04131

吴思研究团队简介

黄履霜，美国俄克拉荷马大学化学与生物化学系在读博士研究生。2016年本科毕业于吉林大学化学系，同年7月份进入美国俄克拉荷马大学化学与生物学系，次年1月份加入吴思研究组，现主要研究方向为微量样品的蛋白质组学及代谢组学。

王哲，与2014年本科毕业于厦门大学化学化工学院，同年进入美国俄克拉荷马大学化学与生物学系，博士生导师为吴思，并于2019年获取博士学位。毕业后进入安进 （Amgen Inc.）公司（美国）担任科学家一职 （Scientist）。