Мягкая ионизация химической реакцией в переносе — это метод ионизации небольших органических соединений при атмосферном давлении . Он используется для генерации ионов в масс-спектрометрах (МС).
Эту технологию часто сокращают до SICRIT, торговой марки Plasmion GmbH, [1] которая вывела ее на рынок в 2020-х годах. [2]
Sicrit ионизирует молекулы с помощью техники, известной как разряд диэлектрического барьера . Этот процесс включает создание электрического разряда между двумя электродами , которые разделены диэлектриком . Электроды представляют собой трубку из нержавеющей стали, помещенную внутрь медной трубки, с тонкой кварцевой трубкой, разделяющей их. Образец, содержащий молекулы, которые должны быть ионизированы, протекает через кварцевую трубку, разделяющую электроды. К электродам прикладывается напряжение ; результирующий электрический разряд зажигает холодную плазму , которая ионизирует образец. [3]
В отличие от других методов ионизации окружающей среды, таких как DART , DAPPI или DESI , SICRIT происходит непосредственно в системе впуска МС и, таким образом, в непрерывном потоке:
Было выявлено несколько путей реакции, которые приводят к ионизации в ходе этого процесса: [4]
Независимо от конкретного пути реакции, в процессе ионизации образуются почти исключительно протонированные частицы [M+H]+.
Поскольку аналиты не вступают в прямой контакт с плазмой во время ионизации, а передача заряда происходит через реактивные виды и УФ-излучение, молекулы остаются нетронутыми и фрагментация избегается. Следовательно, SICRIT является очень «мягким» методом ионизации.
Технология SICRIT разделяет доставку образца от процесса ионизации. Благодаря принципу потока образец напрямую втягивается в высокий вакуум за входом МС и ионизируется по пути к входу. Геометрия электрода выбирается таким образом, чтобы при заданных физических параметрах (давление, напряжение зажигания, газовая постоянная, см. закон Пашена ) обеспечивалась гибкость относительно плазменной среды. Это позволяет генерировать стабильную холодную плазму даже в окружающем воздухе. В простейшем применении окружающий воздух может быть проанализирован напрямую.
Ионизация в потоке обеспечивает высокую передачу ионов, поскольку потери ионов значительно снижены по сравнению с наиболее часто используемыми методами распыления в масс-спектрометрии (ср. ESI , APCI ). Следовательно, это приводит к повышению чувствительности по сравнению с этими методами.
Ионизация в потоке также позволяет проводить измерения в реальном времени без необходимости подготовки образца. Простые приложения для скрининга, особенно для анализа летучих органических соединений , могут быть легко реализованы, поскольку обычная подготовка образца (включая дробление, экстракцию, очистку и т. д.) становится устаревшей для простых приложений для скрининга.
Различные пути реакции в плазменной ионизации расширяют спектр ионизируемых веществ. Это означает, что по сравнению с методами ионизации, которые допускают только одиночные пути реакции, охватывается более широкий диапазон полярности аналитов, и неполярные вещества, такие как гексан, могут быть ионизированы.
Низкофрагментационная ионизация позволяет проводить идентификацию на основе молекулярной массы как протонированные [M+H]+ виды. Это может быть особенно полезно в сочетании с масс-спектрометрами высокого разрешения, такими как времяпролетные масс-спектрометры (TOF-MS) или Orbitrap-MS для нецелевого анализа, где весь спектр вещества образца захватывается на основе точной массы молекул. [5]
Таким образом, SICRIT может использоваться в сочетании как с жидкостной хроматографией (ЖХ), так и с газовой хроматографией (ГХ). Это позволяет проводить как ЖХ-МС, так и ГХ-МС анализы на одном и том же масс-спектрометре и создавать единую базу данных для сравнения данных этих в противном случае инструментально разделенных методов разделения и обнаружения.
Как и ионизация окружающей среды, технология SICRIT позволяет проводить прямые измерения газовой фазы в реальном времени с использованием масс-спектрометра. Образец размещается непосредственно перед источником SICRIT без какой-либо подготовки. Одной из областей применения является измерение ароматических соединений. [6]
Источник ионов SICRIT позволяет сочетать различные типы хроматографии (ГХ, ВЭЖХ , СФХ и т. д.) в качестве интерфейсной технологии для любого масс-спектрометра атмосферного давления (ЖХ-МС). Ионизация с ее характеристиками (см. выше) не зависит от сочетания, что позволяет использовать один и тот же метод ионизации для различных хроматографических сочетаний. Например, возможность сочетать газовую хроматографию с техникой ионизации с низкой фрагментацией на ЖХ-МС может быть использована при анализе насыщенных углеводородов . Ионизация электронным ударом, обычно используемая в ГХ-МС, приводит к трудно интерпретируемым спектрам фрагментации, в то время как плазменная ионизация обеспечивает спектры без фрагментации. [7] Таким образом, плазма DBD с ее широким диапазоном ионизации открывает новые области возможностей применения для масс-спектрометров ЖХ в анализе остатков, таких как пестициды, где газохроматографическое разделение является методом выбора, а плазменная ионизация достигает очень низких пределов обнаружения. [8]
В сочетании с соответствующей подготовкой образца и приборами, источник ионов SICRIT может также использоваться для масс-спектрометрии визуализации. Стандартная процедура обычно включает в себя сложную подготовку образца в сочетании с лазерной десорбцией/ионизацией (например, MALDI или MALDI при атмосферном давлении ), что позволяет проводить пространственную визуализацию биомолекул, например, в срезах тканей. [9]
Использование источника SICRIT для дополнительной линейной постионизации в экспериментах AP-MALDI может привести к значительному усилению сигнала при обнаружении метаболитов в биологическом образце или позволяет обнаруживать небольшие (био)молекулы, которые невозможно обнаружить с помощью только MALDI. [9]
Кроме того, источник ионов SICRIT позволяет проводить пространственно-разрешенный анализ неподготовленных образцов в экспериментах по лазерной абляции (см. рис. 3). Аналиты, высвобождаемые лазерной бомбардировкой, ионизируются непосредственно с помощью источника ионов SICRIT, а пространственно-разрешенные данные преобразуются в двумерные изображения. Это дает информацию, например, о распределении активных ингредиентов в таблетках. [10]
В сочетании с проточным цитометром источник ионов SICRIT также позволяет проводить анализ отдельных клеток. Отделенная клетка вводится в масс-спектрометр через источник ионов, и лизат, высвобождаемый при разрыве клетки, анализируется. Точнее, молекулы, содержащиеся в лизате (в основном липиды), ионизируются.