DART实时直接分析质谱离子源介绍

2010-8-09 17:45 来源: 华质泰科
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      实时直接分析(Direct Analysis in Real Time)简称DART,是一种热解析和离子化技术。

      DART操作简单,样品置放于DART源出口和一台LC-MS质谱仪的离子采样口,便可进行分析。

      适用于分析液、固、气态的各类型样品

      由美国J. Laramee和R. Cody(美JEOL公司)于2005年发明,现由IonSense公司商品化生产、制造和销售。获得2005年Pittcon大奖。

      DART已广泛应用于药物发现与开发(ADME)、食品药品安全控制与检测、司法鉴定、临床检验、材料分析、天然产品品质鉴定、及相关化学和生物化学等领域。


      相比于现行通用的液质联用(LC-MS)技术,DART-MS分析将不再需要繁杂的样品制备和耗时的色谱分离。作为一种“绿色”分析检测技术,DART-MS将不需要化学溶剂的消耗,急剧缩短样品分析周期,和极大地减少对固定资产及人员的投资。

      该技术在美欧等国的研究与应用已成燎原之势,并在著名大学(如Purdue,Rice,George Washington,U Maryland)、研究院(如Los Almos NL,NRCC Canada,US Army)、跨国制药公司(如Roche,Merck,Amgen,GSK,Pfizer,Eli Lilly)、国家执法部门(如FBI,FDA,EPA)等相继采用。


DART主要功能


      DART能在几秒钟内分析存在于气体、液体、固体或材料表面的化合物,从而对样品无损耗定性和定量分析。

      通过调节DART的气流温度,可对表面分子进行差异化解析并离子化。

      大多数情况下样品再也无需冗繁的样品处理和制备。对块状样品和形状怪异的固体样本的分析特别有效,再无须关注样本的几何形状。

      另外在食品如水果、蔬菜、奶粉、饮料、肉类、水产、农作物等表面的农药和兽药残留;在原料药、API、药片、喷雾剂、针剂、中药等药品制剂内和包装表面的化学成份、分解产物及假性药物;在包装材料、玩具、塑料制品、纸和纤维制品等表面和内里的毒性成分;在沥青、混凝土、玻璃、塑料、人皮肤、食品、衣物及名片和信用卡表面的化学战剂、车间、环境、室内、器皿等现场的气态、液态及固态化合物及污染物,等等,均可进行实时的无接触和无损耗检测。



DART工作原理


      DART(Direct Analysis in Real Time)是一种非表面接触型解析/离子化质谱分析离子源技术。其原理是在大气压条件下,中性或惰性气体(如氮气或氦气)经放电产生激发态原子,对该激发态原子进行快速加热和电场加速,使其解析并瞬间离子化待测样品表面的标志性化合物或待测化合物,进行质谱或串联质谱检测,从而实现样品的实时直接分析。

      用于离子检测的质谱仪可以是各种类型的质谱仪(如TOF、离子阱、四极杆或各类串联或杂交hybrid质谱)

      DART可以和所有质谱厂商的各型号的为液质联用设计的质谱仪联机。这些厂家包括但不限于AB SCIEX,Agilent,Bruker,JOEL,Thermo Scientific,Waters等。


DART离子化机理


      如图所示:载气(氦气或氮气)流量为1升/秒,放电针电压在5 kV时,就会与地电位的电极放电,放电将电离载气产生离子、电子和长寿命电子激发态原子或分子。

      当测量正离子的时候,栅网电极加正电压100 V,当测量负离子的时候,栅网电极加负电压100 V。整个电离装置可加热到250℃或更高,总长仅为25 mm。

      当通过电离区时大部分的离子和电子会被除掉,仅剩下长寿命的电子激发态原子或分子。后端的栅网电极有效地防止离子-离子、离子-电子复合,并且激发态原子碰撞栅网会发生潘宁表面电离产生电子。

      栅网电极与质谱仪的离子引入端形成电场,加速离子的运动。


      DART属于复合型电离,实验条件不同电离机理存在差异。

潘宁电离:首先产生气体的激发态原子或分子。激发态原子或分子与空气中的化合物分子(如水分子)发生潘宁电离,产生水合物离子和电子

产生正离子:同时,激发态原子或分子解析样品中的化合物并发生瞬间离子交换反应

  • 激发态原子或分子与大气中的水分子反应,产生离子化的水分子镞
  • 质子化的水分子离子和样品中的化合物分子进行气相中的质子交换反应


产生正离子
室内空气产生的DART(氦气)离子化的水聚镞[(H2O)nH]+



-产生负离子:

  • 直接或表面潘宁电离产生的电子迅速加热
  • 热电子与大气中的氧气和水分子反应,产生离子化镞
  • 氧气和水分子离子聚集束与化合物分子反应产生负离子

DART空气产生的负离子




  • 当使用氮气作为载气时以潘宁电离为主
  • 当使用氦气作为载气时主要是得到正离子
  • 在正离子的测量模式下主要检测到M+和[M+H]+离子
  • 在负离子测量模式下主要检测到M-和[M+H]-
  • DART电离技术对于极性或者是非极性固体、液体和气体样品均实现了分析


DART离子化特征

      不同于ESI或DESI等易受离子或溶剂抑制效应影响的离子化技术,DART即使有高浓度的盐存在,或有难挥发的溶剂存在,离子信号也极少能被抑制。

      DART不产生加合离子(如加钠或钾的分子离子)。正电荷仅有质子化离子,负电荷仅有去质子化离子。质谱图更简洁,定量分析更易实现。

      DART仅产生单电荷离子,简化质谱图解析和定量分析。