一种制备质谱及使用方法

本发明涉及制备，尤其涉及一种高纯度、高效质谱制备技术。

背景技术：

1、高纯样品制备一直是重要需求，常用的制备方法如化学气相沉积、物理气相沉积虽然具有操作简单，制备量大的特点，但在制备过程中容易收到气体组分干扰。制备质谱(preparative mass spectrometry，pms)是一种利用质谱作为分离手段对特定质荷比(m/z)离子进行精确筛选和高纯制备的技术，尤其是近几十年发展的离子软着陆(soft-landing)技术(analyst,2012,137,4393)，可在沉积时保持分子结构和功能的完整性，实现高真空环境下目标分子的高选择性、高纯度和高保真制备。如美国普渡大学graham cooks利用pms软着陆技术成功地实现了无机盐、团簇、有机小分子等物质的分离和富集；美国太平洋西北国家实验室julia laskin实现了多肽和蛋白质的有效制备。制备质谱可以根据质量数对混合样品进行高选择性分离和沉积，可以获得非常高的纯度。制备纯度和效率一直是制备质谱研究的热点，如何设计制备质谱的结构及参数调整方法以获得高的制备纯度和效率是需要解决的问题。

2、通过在专利和论文的检索，检索到的涉及制备质谱相关专利为：frantisekturecek等2003年申请并公开了一种通过质谱法制备混合物组分的方法(us06750448b2)。该发明采用非破坏性电离方法产生混合物的离子化成分，离子化成分在空间上按照质量分离，质量分离的离子成分被捕获，从而可以在空间上实现离子沉积。然而该发明没有涉及制备过程中制备效率、纯度等的优化方法。

技术实现思路

1、本发明提出一种高效制备质谱方法，以提升化合物制备纯度和效率。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种制备质谱，包括依次设置的软电离源、离子传输系统1、四极杆分离系统、离子传输系统2和沉积系统，以及高分辨质谱系统；

4、所述软电离源用于化合物的无损离子化；

5、所述离子传输系统1用于将软电离源产生的离子传送至四极杆分离系统，并使分离后的离子可进入高分辨质谱系统进行检测；

6、所述四极杆分离系统可筛选特定质荷比离子，并将筛选后的离子传送至高分辨质谱系统；所述高分辨质谱系统可对四极分离系统产生的离子进行精确质荷比表征，并根据表征结果对四极分离系统电压参数进行针对性调谐，调谐完成后，四极分离系统引出的离子传输至离子传输系统2，于离子传输系统2中进行离子减速和会聚，最终高效且无损传输至沉积系统进行目标离子制备。

7、进一步地，所述高分辨质谱系统可对四极分离系统产生的离子进行精确质荷比表征，并根据表征结果对四极分离系统电压参数进行针对性调谐：即分离纯度较高时，扩大四极质量扫描窗口，提升四极传输效率，提高制备速度；分离纯度较低时，缩小四极质量扫描窗口，提升四极杆分离能力，提高制备纯度；反馈调控及精确质荷比m/z表征完成后，四极分离系统引出的离子传输至离子传输系统2。

8、进一步地，所述软电离源可以是电喷雾电离源、大气压光电离源、试剂辅助电离源、介质阻挡放电电离源或纸喷雾电离源等常压离子源中的一种或二种以上。

9、进一步地，所述离子传输系统1是离子漏斗、静电透镜、或分段四极等离子聚焦结构中的一种或二种以上；所述离子传输系统2为静电传输电极。

10、进一步地，所述四极杆分离系统为通过射频扫描进行质量筛选的四极杆分析器。

11、进一步地，所述高分辨质谱系统可以是高分辨飞行时间质谱、高分辨多次反射质谱、高分辨轨道阱质谱或高分辨傅里叶变换离子回旋共振质谱中的一种。

12、进一步地，所述沉积系统为离子“软着陆”制备装置，详见文献analyst,2012,137,4393。

13、进一步地，所述制备质谱工作步骤如下：

14、a、带有目标制备分子的样品由软电离源入口传送至软电离源系统内，软电离源对进入其中的样品进行电离，并将电离后产生的离子传送至离子传输系统1；

15、b、进入离子传输系统1中的样品离子在离子传输系统1的作用下可实现由低真空到高真空的高效传输，并将混合样品离子运送至四极杆质量分离系统；

16、c、调谐四极杆分离系统电压参数，选择半峰宽在0.5～50u之间任一电压参数，并按照选定电压参数对混合样品离子进行质量筛选，筛选出所需的目标制备分子所产生的离子后，将其传送至高分辨质谱系统进行高分辨质荷比表征；

17、d、高分辨质谱系统对四极筛出的离子进行高分辨质荷比表征，通过谱图鉴定四极杆所筛选出离子的纯度，即高分辨质谱所检测谱图中是否仅有目标制备分子的谱峰：若仅有目标制备分子的谱峰，则依次以一定步长(通常小于等于2u，优选0.05-0.5u，更优选0.1-0.2u)选择更大半峰宽对应的电压参数，通过降低分辨率提升目标分子通过四极杆分离系统传输效率，每次调谐完成后，均通过高分辨质谱系统验证确保仅有目标制备分子谱峰，直到高分辨质谱系统出现除目标制备分子以外的其他谱峰时，返回上一次调谐参数，并选定此参数；若纯度不满足要求，即高分辨质谱所检测谱图中存在目标制备分子以外的谱峰，则依次以一定步长(通常小于等于2u，优选0.05-0.5u，更优选0.1-0.2u)选择更小半峰宽对应的电压参数，提升分辨率，以提升四极杆分离系统筛选出的目标分子的纯度，每次调谐完成后，均通过高分辨质谱系统验证确保是否仅有目标制备分子谱峰，若满足该要求，则选定此次调谐参数；

18、e、经高分辨质谱系统反馈调谐后的四极杆分离系统固定筛选所需的分辨率参数，并将筛选出的目标分子产生的离子传送至离子传输系统2，并对进入的离子进行整形、减速操作，最终将离子传送至制备沉积系统；

19、f、进入沉积系统的离子在沉积系统内部电场控制下，在沉积系统的基底前进行减速，并最终在基底表面形成无碎片的单分子沉积，从而完成高纯度无损制备；

20、进一步地，制备的分子可以是生物大分子、合成大分子或金属团簇等中的一种。

21、本发明巧妙的将高分辨质谱用于制备质谱分离后的离子表征，从而可反馈优化制备质谱参数，提升制备效率。本发明可进行大分子或高分子化合物高效超纯制备，在生物大分子、合成大分子等的制备和结构表征领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种制备质谱，其特征在于：包括依次设置的软电离源(1)、离子传输系统1(2)、四极杆分离系统(3)、离子传输系统2(4)和沉积系统(5)，以及高分辨质谱系统(6)；

2.根据权利要求1所述的制备质谱，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的制备质谱，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的制备质谱，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的制备质谱，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的制备质谱，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的制备质谱，其特征在于：所述沉积系统(5)为离子“软着陆”制备装置，详见文献analyst,2012,137,4393。

8.一种权利要求1-7任一所述的制备质谱的使用方法，其特征在于：所述制备质谱工作步骤如下：

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种高效制备质谱方法，包括软电离源、离子传输系统1、四极杆分离系统、高分辨质谱、离子传输系统2以及沉积系统。高纯样品制备一直是重要需求，常用的制备方法如化学气相沉积、物理气相沉积虽然具有操作简单，制备量大的特点，但在制备过程中容易收到气体组分干扰。制备质谱可以根据质量数对混合样品进行高选择性分离和沉积，可以获得非常高的纯度，然而目前制备质谱缺乏合适的纯度和效率控制方法。本发明巧妙的将高分辨质谱用于制备质谱分离后的离子表征，从而可反馈优化制备质谱参数，提升制备效率。本发明可进行大分子或高分子化合物高效超纯制备，在生物大分子、合成大分子等的制备和结构表征领域具有广阔的应用前景。

技术研发人员：蒋吉春,花磊,李杨,于艺,李海洋
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/20