固相基底电喷雾电离质谱的溶剂效应与基底效应的研究

Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) has a wide range of applications in food, chemical, environmental and biological medicine, and other fields. Capillary was commonly used for introduction of prepared liquid samples, but complex samples such as viscous and solid samples are unable to be analysed in conventional ESI-MS. In our previous work, we have developed solid-substrate ESI-MS techniques based on non-capillary materials such as wood, aluminium foil, porous polymer, thin layer chromatography plate and biological tissue, these new ESI-MS methods are conveniently and rapidly used for direct sample analysis, showed the new analytical features and functions such as rapid extraction, separation, and enrichment of analytes for versatile applications. Based on our previous work, the objectives of this project are to systematically investigate the mechanism of solvent effects and substrate effects in solid-substrate ESI-MS, and to develop new methods for improving the analytical efficiency of solid-substrate ESI-MS. The outcomes of this project will facilitate for understanding of the basic principle of solid-substrate ESI-MS. The implementation of this project also will enable us to develop simple, rapid and efficient approaches for analysis of food, pharmaceuticals and drugs, and further development of similar methods.

电喷雾电离质谱在食品、化学、环境及生物医药等领域具有广泛的应用。常规电喷雾电离质谱采用毛细管引导和分析制备好的液体样品，不能直接分析粘稠和固态样品等复杂样品。我们在前期工作中采用非毛细管材料如木签、铝箔、多孔聚合物和薄层色谱板以及生物组织等材料发展了新型的固相基底电喷雾电离质谱。这些方法具有操作简便和分析速度快的特点，并具有新的分析特性和功能，如实现样品的快速萃取、分离和富集等各具特色的应用。本项目拟在前期工作的基础上，系统地研究基于固相基底材料电喷雾电离质谱中的溶剂和基底材料与分析物的作用机制，阐明固相基底电喷雾电离质谱分析的内在规律，发展提高固相基底电喷雾电离质谱分析效率的辅助方法，探索发展具有快速分离功能和富集功能的电喷雾电离质谱方法。本项目的开展将有助于深入地理解固相基底电喷雾电离的基本原理，为食品、药品及毒品等实际样品的分析提供新方法，并为其他新型质谱技术的发展提供新思路。

电喷雾电离质谱是广泛应用的质谱分析技术。然而，常规电喷雾电离采用毛细管引导制备好的液体样品，不能直接分析粘稠和固态样品等复杂样品。固相基底电喷雾电离质谱是近十年来发展的新技术，采用固相材料取代传统的毛细管，实现复杂样品的直接分析。然而，影响固相基底电喷雾电离效率的基底效应和溶剂效应的机制长期不清晰。. 本项目针对基底效应和溶剂效应的科学问题，揭示固相基底电喷雾电离的基本规律，揭示提高电离效率的方法，并在关键应用领域开展应用。主要内容和结论：1)采用非毛细管材料如木签、铝箔、多孔聚合物、及生物组织等生物材料和合成材料，发展了新型的固相基底电喷雾电离质谱，实现了样品的快速萃取、分离和富集等各具特色的应用；2)采用模式分子，系统地研究基于固相基底材料电喷雾电离质谱中的基底效应，发现基底与分析物的疏水性相互作用、静电作用、酸碱相互作用；3)采用模式溶剂，系统研究了基底材料与分析物的作用机制，阐明了固相基底电喷雾电离质谱分析的溶剂效应，发现了溶剂萃取-蒸发电离机制，溶剂蒸发-诱导电离机制；4)进一步发展了辅助提高固相基底电喷雾电离质谱分析效率的方法，实现加热辅助、振动辅助、气流辅助等方法，提高分析的灵敏度；5)建立了具有快速分离或富集功能的固相基底电喷雾电离质谱分析方法，实现生命健康、环境暴露、临床医药等多领域复杂样品中痕量分析物的选择性增强检测。这些研究成果将为质谱新技术的发展和应用提供科学依据和新思路。. 在本项目的资助下，发表论文28篇，其中SCI收录期刊25篇，国产EI和核心期刊3篇。特别地，以第一标注发表22篇，包括在Anal Chem（4篇），Anal Chim Acta（5篇），Talanta（2篇），Trend Anal Chem（1篇）等Top期刊发表系列高水平研究成果；受邀请在国际国内学术大会做报告5次；培养博士后和研究生5位，这些优秀人才将大力促进相关科学技术的发展。. 全面完成研究任务，超额取得预期成果。