[发明专利]一种毛细管喷针、电喷雾质谱分析装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于质谱分析领域，特别涉及一种毛细管喷针、带有该毛细管喷针的电喷雾质谱分析装置以及使用该装置进行质谱分析的方法。

背景技术

利用电喷雾质谱检测技术，无需标记即可对各类样品分子进行直接检测，并得到信息丰富的检测结果。相对于需要在样品分子中嵌入荧光或显色基团的光学检测方法而言，电喷雾质谱检测不会改变分子原有的生物活性，可避免假阳性/阴性结果的出现，从而提高研究效率，降低研究成本。然而，现有的电喷雾质谱分析方法，不仅其样品消耗量在微升至毫升范围内，分析通量也远远低于光学检测方法。

目前，用于电喷雾质谱的高通量取样和检测技术主要可分为两类：一类是基于机器人的自动化取样器；另一类则是基于微流控芯片的阵列式电喷雾喷针或液滴阵列的微型化分析装置。

自动取样器的运行模式通常为流动注射分析模式，即利用机械装置进行自动化的取样，将样品注入流体阀，并通过阀切换将样品泵入电喷雾离子源进行检测。由于流体阀的定量体积限制，该方法样品消耗量较高，一般在1至10微升之间。为降低样品消耗量，Karger研究组利用拉尖的毛细管喷针在负压的作用下直接从多孔板吸取纳升级的样品进行电喷雾检测(Felten,C.；Foret,F.；Minarik,M.；Goetzinger,W.；Karger,B.L.Anal.Chem.2001,73,1449-1454.)。Zenobi研究组则利用金属取样针蘸取纳升级样品，并与两根毛细管缝隙间的液桥接触进行样品注入，进入离子源进行检测(Neu,V.；Steiner,R.；Müller,S.；Fattinger,C.；Zenobi,R.Anal.Chem.2013,85,4628-4635.)。

由于具有强大的微量样品操控能力，微流控系统已经被成功应用到高通量电喷雾质谱分析中。采用成熟的光刻和微加工技术，可在单片芯片上批量制作出具有良好均一性的阵列化电喷雾喷针。芯片上每一根喷针都能够进行独立的样品操控和电喷雾检测，因而无需冲洗过程，避免交叉污染可能性，同时也显著提高了检测通量。例如，Karger研究组在具有96条通道的微流控设备上集成了96根电喷雾喷针阵列，能在480秒内完成对96个样品的检测(Liu,H.；Felten,C.；Xue,Q.；Zhang,B.；Jedrzejewski,P.；Karger,B.L.；Foret,F.Anal.Chem.2000,72,3303-3310.)；商品化仪器NanoMate将集成有纳升级电喷雾喷口阵列的硅芯片和具有一次性移液器枪头的自动取样器进行集成，实现了对微量样品进行高通量取样和电喷雾检测(Kertesz,V.；Van Berkel,G.J.J.Mass Spectrom.2010,45,252-260.)。

液滴微流控系统提供了另外一种高通量的电喷雾质谱分析方法。液滴微流控系统利用不互溶的油相对液滴进行分隔，有效降低了微体积液滴的蒸发以及相邻液滴间融合和交叉污染的可能性，因此每一个液滴都可视为一个独立的微反应器。与常规的多孔板取样或多喷针检测技术相比，液滴微流控技术可显著降低样品/试剂的用量。为了对油相中的微液滴进行有效的电喷雾质谱检测，需要利用特殊的接口将液滴从油相中取出并送入连续流的电喷雾质谱缓冲液中，避免油相对电喷雾离子化过程的干扰。为此，申请人所在的研究组发明了一种集成有液滴生成、液滴提取和电喷雾功能的一体化芯片装置(Zhu,Y.；Fang,Q.Anal.Chem.2010,82,8361-8366.)。然而，由于该装置只能用于相同化学组成液滴的生成和检测，样品更换较为繁琐，难以实现多样品的检测，限制了其在高通量筛选方面的应用。

发明内容

本发明提供了一种毛细管喷针，利用该毛细管可实现待测样品的快速取样，同时保证待测样品的取样量降低到飞升，实用性较强。

本发明同时提供了一种带有上述毛细管喷针、且具有微量和高通量样品取样能力的电喷雾质谱分析装置，利用电喷雾过程对电喷雾喷针中液体的抽取力或者取样端亲水面的表面张力，完成快速可靠的微量液体样品取样，该装置即可实现常规96或者384孔板中的样品溶液取样，也可以对浸入油相中的微量液滴进行取样，也可以进行固体表面的微量固体或者液体样品取样检测。

本发明同时提供了一种利用上述电喷雾质谱分析装置进行检测的方法，该方法操作简单，检测效率高，可用于高通量药物筛选、酶动力学研究、药物毒性测定、单细胞检测、细胞间交流物测定、以及固体表面和组织成像等。