用于分析所提取样本的系统和方法_3

文档序号:9240148阅读:来源:国知局
[0036] 在特定实施例中,多孔材料是滤纸。示例性滤纸包含纤维素滤纸、无灰滤纸、硝化 纤维素纸、玻璃微纤维滤纸和聚乙烯纸。可以使用具有任何孔隙大小的滤纸。示例性孔隙 大小包含1级(11ym),2级(8ym),595级(4-7ym)以及6级(3ym),孔隙大小将不仅影 响液体在喷射材料内部的传输,而且也可以影响在尖端处泰勒锥的形成。最佳孔隙大小将 产生稳定的泰勒锥并减少液体的蒸发。滤纸的孔隙大小也是过滤(即,纸充当在线预处理 装置)时的重要参数。孔隙大小在低纳米范围内的可商购的再生纤维素超滤膜设计为用于 保持小至l〇〇〇Da的颗粒。可以在市场上获得截留分子量介于1000Da至100, 000Da范围内 的超滤月吴。
[0037] 在其它实施例中,处理多孔材料以在多孔材料中产生微通道或提高材料的性能以 用于本发明的探针中。例如,可以使纸经历图案化的硅烷化过程以在纸上产生微通道和结 构。这些过程包括,例如,将纸的表面暴露于十三氟-1,1,2, 2-四氢辛基-1-三氯硅烷以 产生纸的硅烷化。在其它实施例中,使用软光刻工艺以在多孔材料中产生微通道或提高材 料的性能以适用于本发明的探针。在其它实施例中,在纸中创造疏水捕获区以预浓缩不太 亲水的化合物。可以通过使用光刻、印刷方法或等离子体处理在纸上图案化疏水区以界定 具有200-1000ym的侧向特征的亲水通道。见马丁尼兹(Martinez)等人(应用化学国际 版(Angew.Chem.Int.Ed.),2007,46,1318-1320);马 丁尼兹(Martinez)等人(美国科学 院院报(Proc.Natl.Acad.Sci.USA),2008,105,19606-19611);亚伯(Abe)等人(分析化 学(Anal.Chem.),2008, 80,6928-6934);布鲁兹维奇(Bruzewicz)等人(分析化学(Anal. Chem.),2008,80, 3387-3392);马丁尼兹(Martinez)等人(实验室芯片(LabChip),2008, 8, 2146-2150);以及李(Li)等人(分析化学(Anal.Chem.),2008,80,9131-9134),其中每 一者的内容以全文引用的方式并入本文中。载入到此类基于纸的装置上的液体样本可以通 过毛细管作用驱动沿着亲水通道行进。
[0038] 改性表面的另一应用是根据化合物与表面以及与溶液的不同亲和力来分离或浓 缩化合物。一些化合物优选地吸附在表面上,而基质中的其它化学品优选保留在水相内。通 过清洗,可以去除样品基质,同时所关注的化合物保留在表面上。在稍后的时间点可以通过 其它高亲和性溶剂从表面去除所关注的化合物。重复所述过程有助于原始样本的脱盐以及 还有浓缩。
[0039] 在某些实施例中,将化学品应用到多孔材料以改变多孔材料的化学性质。例如,可 以应用化学品以使具有不同化学性质的样品组分的滞留不同。另外,可以应用化学品以将 盐和基质影响降至最低。在其它实施例中,将酸性或碱性化合物添加到多孔材料以调整经 点样样本的pH值。调整pH值对于改进生物流体(例如血液)的分析特别适用。另外,可 以应用化学品以允许所选择分析物的在线化学衍生,例如将非极性化合物转化为盐以获得 高效电喷射电离。
[0040] 在某些实施例中,经应用以改变多孔材料的化学品是内标。可以将内标并入材料 中并且在溶剂流动期间以已知速率释放内标以便提供内标用于定量分析。在其它实施例 中,使用允许在质谱分析之前预分离和预浓缩所关注的分析物的化学品来改变多孔材料。
[0041] 在某些实施例中,将多孔材料与溶剂流(例如,连续的溶剂流)保持离散(即,分 离或断开)。相反,将样本点样到多孔材料上或从包含样本的表面将样本涂抹到多孔材料 上。将离散量的提取溶剂引入到探针外壳的端口中以与衬底上的样本相互作用并且从衬底 提取一种或多种分析物。将电压源可操作地耦接到探针外壳上以将电压施加到包含提取分 析物的溶剂上,从而产生随后进行质量分析的分析物的离子。从多孔材料/衬底提取样本, 而不需要单独的溶剂流。
[0042] 将溶剂应用到多孔材料以帮助分离/提取以及电离。可以使用与质谱分析相容的 任何溶剂。在特定实施例中,有利的溶剂是那些也用于电喷射电离的溶剂。示例性溶剂包 含水、甲醇、乙腈和四氢呋喃(THF)的组合。可以取决于待分析的样本改变有机物含量(甲 醇、乙腈等与水的比例)、pH值以及挥发性盐(例如乙酸铵)。例如,在较低的pH值下更有 效地提取并电离比如药物伊马替尼等碱性分子。不具有可电离基团但具有许多羰基基团的 分子,比如西罗莫司,由于加合物形成而更好地使用具有铵盐的溶剂电离。
[0043] 不连续大气压力接口(DAPI)
[0044] 在某些实施例中,不连续大气压力接口(DAPI)与本发明的系统和方法一起使用。 在欧阳(Ouyang)等人的(第8, 304, 718号美国专利以及第PCT/US2008/065245号PCT申 请)中描述了不连续大气接口,所述申请中的每一者的内容以全文引用的方式并入本文 中。
[0045] 图5中示出示例性DAPI。DAPI的概念是在离子引入期间打开其通道并且随后在 每一扫描期间关闭它用于后续质量分析。DAPI可以允许与传统连续API相比具有大得多的 流导率的离子迀移通道。当打开通道用于最大离子引入时歧管内部压力暂时地明显增大。 可以切断所有高电压,并且仅接通低电压RF以用于在此阶段期间捕获离子。在离子引入之 后,当可以接通高电压并且可以扫描RF至用于质量分析的高压时,关闭通道并且压力可以 在一段时间内减小以达到用于进一步离子操作或质量分析的最佳压力。
[0046]DAPI以受控制方式打开和关闭空气流。当API打开时真空歧管内部压力增大,并 且当其闭合时压力减小。DAPI与捕获装置(其可以是质量分析仪或中间阶段的存储装置) 的组合允许在给定的泵送能力下最大限度地将离子封装引入到系统中。
[0047] 在新的不连续引入模式中API中的压力约束组件可以使用大得多的开口。在当 API打开时的短暂阶段期间,离子捕获装置以低RF电压在捕获模式下操作从而存储传入的 离子;同时,切断例如转换打拿极或电子倍增器等其它组件上的高电压以避免在较高压力 下损坏那些装置和电子装置。随后可以关闭API以允许歧管内侧压力下降回到用于质量分 析的最优值,此时在阱中对离子进行质量分析或将离子迀移到真空系统内的其它质量分析 仪以用于质量分析。以不连续方式操作API而实现的此双压操作模式在给定的泵送能力下 最大限度地将离子引入以及优化用于质量分析的条件。
[0048] 设计目标是使开口最大化同时保持最佳的真空压力用于质量分析仪,取决于质量 分析仪的类型,所述最佳真空压力在1〇_3托与10 _1(|托之间。大气压力接口中的开口越大, 则输送至真空系统并且因此至质量分析仪的离子电流就越高。
[0049] 本文中描述了DAPI的示例性实施例。DAPI包含夹管阀,夹管阀用以打开和切断连 接在大气压力和在真空的区域的硅树脂管中的路径。常闭夹管阀(390NC24330,世格流体控 制公司(ASCOValveIncInc.),美国新泽西州弗洛勒姆帕克(FlorhamPark,NJ))用以控制 真空歧管到大气压力区域的开口。两个不锈钢毛细管连接到硅树脂塑料管道件上,所述管 道件的打开/关闭状态受控于夹管阀。连接到大气的不锈钢毛细管是流动限制元件,并且 具有250ym的ID、1. 6mm(l/16〃)的0D以及10cm的长度。在真空侧上的不锈钢毛细管具 有1. 0mm的ID、1. 6mm(1/16〃)的0D以及5. 0cm的长度。塑料管道具有1/16〃的ID、1/8〃的 0D以及5. 0cm的长度。两个不锈钢毛细管都接地。微型10泵送系统由具有5L/min(0. 3m3/ hr)的泵送速度的两级隔膜泵1091-N84. 0-8. 99(KNF纽伯格公司(KNFNeubergerInc.), 美国新泽西州特伦顿(Trenton,NJ))和具有llL/s的泵送速度的TPD011混和涡轮分子泵 (发伊弗真空公司,(PfeifferVacuumInc.),美国新罕布什尔州纳舒厄(Nashua,NH))构 成。
[0050]当夹管阀被不断地供能并且塑料管道被不断地打开时,流导率高得以致真空歧管 中的压力在隔膜泵操作时高于30托。测得的离子转移效率为0. 2 %,这比得上具有连续API 的实验室规模质谱仪。然而,在这些条件下TPD011涡轮分子泵无法开启。当夹管阀断电时, 塑料管道被挤压关闭,并且随后涡轮泵可以开启以将歧管泵送至在1X105托范围内的其最 终压力。
[0051] 用于使用离子阱进行质量分析的操作顺序通常包含但不限于,离子引入、离子冷 却以及RF扫描。在歧管压力最初抽空降压时,实施扫描功能以在打开和关闭模式之间切换 以进行离子引入和质量分析
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