SPME和ESI的集成及其在生物与临床质谱分析取得新进展

近日，暨南大学质谱仪器与大气环境研究所胡斌研究小组与香港理工大学、江西妇幼保健院等单位合作，集成固相微萃取（SPME）和电喷雾电离（ESI）探针,并耦合质谱（MS）研制出简单、快速、高效的方法，用于生物和临床样品中等复杂样品中目标分析物的增强检测。相关研究成果发表在近期美国《分析化学》杂志上(Analytical Chemistry, 91, 9430–9434)。

复杂样品分析在食品安全、环境健康、临床诊断和生物医药等领域具有重要的应用，复杂样品各组分的含量和物理化学性质差异大，基质的干扰作用大，导致痕量目标分析的物快速定性和定量检测极具困难。质谱是目前用于测定生物和化学分子的最强大的分析工具之一，然而传统的质谱分析通常需要对样品进行操作过程复杂和费时耗力预处理。直接电离技术的发展，为复杂样品的快速分析提供了一个新的研究思路，然而深入研究发现复杂样品的直接电离具有较大的离子抑制效应和基质效应，亟需进一步发展灵敏度高和特异性强的快速质谱检测方法。本研究工作发展了一种集成样品快速预处理和质谱检测的方法，采用导电树脂粘合剂在铝箔表面通过物理作用涂覆一层功能性能颗粒，不同功能的颗粒材料如C4、C8、C18和TiO2可选择性地覆盖在铝箔表面并应用于不同分析物选择性的富集，实现SPME的功能，然后通过淋洗去除杂质并通过有机试剂洗脱目标分析物，在铝箔尖端产生喷雾电离进入质谱检测，实现了ESI的功能。整个SPME制备、样品富集、以及ESI-MS分析过程具有简单、快速、高效的特点。研究发现，疏水性修饰的铝箔可用去除蛋白质和多肽样品中的盐分和表面活性剂，TiO2修饰的铝箔可用于酶解混合物中磷酸肽的选择性富集；采用C18修饰的铝箔还用于临床尿液中多环芳烃暴露代谢物1-OHP的定性和定量检测，为环境暴露和人体健康分析提供了一种新的方法。表面修饰铝箔不仅简化了ESI探针的制备，还集成了SPME探针的富集功能，具有灵敏度高、特异性好、分析速度快的优点，加强了复杂样品质谱分析。

胡斌博士长期致力于复杂样品质谱分析基础理论、技术装置和创新应用的研究，自2017年12月加入暨南大学以来，获得国家自然科学基金青年和暨南大学创新培育青年基金的资助，开展了一系列的创新研究并取得成效，发现了制约复杂样品直接电喷雾电离质谱分析的关键科学问题是溶剂效应和基底效应。在溶剂效应方面，揭示了非极性溶剂条件下天然构象蛋白质检测的机理（Anal Chim Acta, 2018, 1004, 51-57）并系统揭示了溶剂在复杂样品直接质谱分析中的特性（Anal Chim Acta, 2019, 1050, 105-112）；在基底效应方面，揭示不同表面修饰木签电喷雾电离技术选择性检测的机理（Anal Chem, 2018, 90, 1759-1766）和分析检测过程中的分子时序动态机理（JMS, 2018, 1222-1229），采用模式分子和模式样品阐明了不同基底材料样品的解吸和电离特性（Talanta, 2019, 201, 237-244；Talanta, 2019, 203, 140-146），并探索了无电场下基底探针上复杂液体样品的振动解吸和离子机理和应用（JMS, 2019, DOI: 10.1002/jms.4429）；在应用研究方面，应用直接质谱法揭示了柑橘黄龙病的特征代谢物及其季节性变化（J Agric Food Chem, 2019, 67, 2265-2271）和保健食品中非法添加物的快速筛查（RCM, 2019, DOI: 10.1002/rcm.8559）。