离子迁移谱法对现场液态样品快速分析的研究

In this proposal, both paper spray(PS） and off-line electrospray ionization sources will be coupled with ion mobility spectrometer respectively operating at ambient pressure for measurements of ions derived from solution samples, and the methods for fast analysis of solution samples using ion mobility spectrometry(IMS) will be developed. Up to the present, the portable ion mobility spectrometer is only used for analysis of gaseous sample or the vapor of volatile organic compounds(VOCs), which limits the applications of portable ion mobility spectrometer. To solve the difficulty that ion mobility spectrometer analyses solutions, the techniques of PS-IMS and Off-line ESI-IMS will be developed. Base on this research portable IMS with low cost for analysis of solution samples will be developed in the future..Both paper spray and off-line electrospray were developed as direct sampling ionization methods for mass spectrometric analysis of solution samples. Both of ionization methods are simple, low cost and ease to use, and ion mobility spectrometer is a simple and low cost detector too. So combining two kinds of ionizition devices with ion mobility spectrometer will show their advantages. PS-IMS and Off-line ESI-IMS will be tested by detecting environmentalpollutant, drug metabolite in blood or urine,or explosive in solution with high speed analysis.The operating pramaters will be optimized, including voltage, flow rate, auxiliary reagent and so on.

目前便携式离子迁移谱只能用于检测气态样品（或挥发性样品蒸气），限制了其应用领域。本项目拟采用纸基电喷雾（Paper Spray）、离线电喷雾（Off-line Electrospray）作为离子迁移谱的电离源，实现对液态样品的分析，建立电喷雾离子迁移谱现场快速检测的方法。拟分别用两种源的离子迁移谱对环境水中的有机物、血液（尿液）中毒品的代谢产物和水样中的爆炸物进行分析，比较其检测结果，得到不同种类、基体样品分析的最优方法和条件，结合实验结果对纸基电喷雾源机理进一步探讨。该研究不仅建立离子迁移谱对液态样品快速分析的方法，拓展其应用领域，而且是液态样品分析便携式离子迁移谱开发的基础，具有实际应用价值。

离子迁移谱法（Ion Mobility Spectrometry, IMS）是以化合物的气相离子在电场作用下发生迁移时的迁移率来表征该化合物的分析方法，离子迁移谱装置具有结构简单、检测快速、灵敏度高等特点，易于制成便携式仪器对痕量样品快速分析。本研究在前期工作的基础上搭建了离子迁移谱装置，并利用COMSOL Multiphysics仿真平台离子迁移谱法（Ion Mobility Spectrometry, IMS）是以化合物的气相离子在电场作用下发生迁移时的迁移率来表征该化合物的分析方法，离子迁移谱装置具有结构简单、检测快速、灵敏度高等特点，易于制成便携式仪器对痕量样品快速分析。本研究在前期工作的基础上搭建了离子迁移谱装置，并利用COMSOL Multiphysics仿真平台对离子迁移谱系统进行电场气流场模拟和优化设计，完善了现有纸基电喷雾离子迁移谱装置。以IMS测试通常用的2,6-DtBP为样品优化了相关操作参数，仪器对2,6-DtBP的检出限为0.05 µg/mL，RSD为5.7%（n=11，1ug/ml）。建立了纸基电喷雾离子迁移谱（PS-IMS）模拟现场检测毒品残留的分析方法，以可卡因为例，方法的检出限为2.0 ug/ml，RSD为6.5%（50 ug/ml，n=11）；使用PS-IMS分析方法检测人体尿液中的毒品代谢物苯甲酰芽子碱-d3，摸索优化各种实验条件，得出PS-IMS方法的检出限为3.1mg/L；使用PS-IMS法检测口服抗肿瘤药物伊马替尼胶囊，方法的检出限为123mg/L，此方法从定性定量方面可实现对市售甲磺酸伊马替尼胶囊真假药的快速识别。.目前，已搭建纸基电喷雾离子迁移谱仪2套，共发表SCI/EI论文4篇，其中1篇在一区杂志Anal. Chem.上发表，1篇论文被作为Analyst期刊封面发表；共申请国家发明专利4项，其中2项已被授权。培养硕士研究生7人，其中博士2人、硕士5人。纸基电喷雾离子迁移谱的结合，实现了其在对液态样品的直接分析，离子迁移谱快速检测液态样品分析方法的建立，拓宽了离子迁移谱在液体样品检测的应用范围，为离子迁移谱在毒品检测、药物打假、国土安全、生物等方面创造了条件。