主题：【资料】－毛细管电泳与质谱联用技术

国外医学临床生物化学与检验学分册；2002年，第23卷，第6期：352-353
毛细管电泳与质谱联用技术
李廷富

2.2 　无鞘接口 　该 CE 末端做成尖细状以获得稳定的电子雾化。该末端外套一同心套管，内通鞘气。该接口难点是不易同时保持 CE和 ESI的电路循环。为此，在毛细管末端粘上金丝或镀一层金，但因为金的粘着力差，易被机械的或电子的原因除掉，因而接口性能差且寿命短。近来有人改进了这一接口。他们首先在 CE末端镀上一层镍或镍/ 铬合金，再镀上金，使接口寿命超过 100 小时。另外有人用铂或镀金不锈钢丝插入 CE末端作为毛细管内电极，并以对苯二酚缓冲液为添加剂以抑制电化学反应产生的气泡。此种接口相对于同轴液体鞘流接口，待分析物未被稀释，检测灵敏度要好一些，尤其是与微克级或纳克级电子雾化源相连时。

2.3 　液体连接 　该接口为 CE 末端与一个直径 10～20μm 的槽垂直相连，槽内充有 CE 缓冲液。与 CE 末端相对的槽的另一端接上 ESI。此装置优点在于可通过任意调节槽内液体流速以改善 ESI效果，然而这通常是以谱带展宽和分离效能减低为代价取得的。此外，该装置技术难度较大，现仅见于芯片 CE与 MS联用的仪器

3 　样品预浓缩  CE 由于受进样量限制，对一些含量较低的物质检测其灵敏度仍显不足。因此有必要对样品在分离前进行预浓缩。浓缩的方式有三种 ：在线 (On-Line) 预浓缩、线内 ( In-Line) 预浓缩、线外(Off-Line)预浓缩。依据浓缩原理有两类 ：基于电泳的预浓缩，主要有样品堆积(Sample Stacking) 、场放大进样(Field-Amplified Injection，FAI) 、等速电泳进样 ( Isotachophoresis，ITP)等 ；另一类是基于层析原理的预浓缩，主要有固相吸附层析、液相分配层析、中空纤维层析、免疫亲和层析等。

3.1 　样品堆积 　该技术是根据样品塞子与电泳缓冲液导电性差异实现的。若样品的导电性小于缓冲液，样品塞子上的电场强度将相对高于缓冲液，样品塞子中离子的迁移速度将大于CZE 缓冲液 ；若样品以“夹心饼干”方式进行 CZE，则待分析物在电泳缓冲液中聚集浓缩。此技术可显著增加样品的输出信号，约达 20 倍。

3.2 　FAI 　FAI 类似于样品堆积，也是根据分析物的迁移速度与电泳缓冲液间的差异实现的。唯一差别在于进样步骤和聚集过程。FAI是在整个进样过程都施加电压，而聚集发生在用缓冲液更换样品瓶直到 CZE开始的一段时间。此技术可突破样品堆积技术 70 %毛细管体积进样量限制，可使样品浓缩约100 倍，但有进样岐化现象。

国外医学临床生物化学与检验学分册；2002年，第23卷，第6期：352-353
毛细管电泳与质谱联用技术
李廷富

3.3 　ITP 　ITP 既是 CE 的一种电泳模式又可作为预浓缩的一种方法。用 ITP 进行预浓缩有两种模式： cITP (Coupled-Capillary ITP) 和 t ITP( Transient-ITP) 。cITP 是用两根毛细管联结起来，一根用作 ITP，另一根用作 CZE。cITP 仅用于水溶性样品且装置复杂因而并不常用。tITP 是一种线内方法，它用同一根毛细管既作 ITP 又作 CZE。tITP 包括两个步骤：第一步，待分析物溶解于前导离子(LE)中(通常是氨溶液)，以动力进样方式将样品导入毛细管中。随后将毛细管插入尾随电解质(TE)瓶中(通常为醋酸)，施加一个大约 30KV 电压在毛细管两端，使 LE、待分析物、TE向阴极移动，由于淌度的差别，待分析物被聚集在 LE 和和 TE之间；第二步，用 LE 作为背景电解质(Background Electrolyte)进行 CZE。此技术对蛋白质和阴、阳离子多肽均可进行分析，极具前景。

3.4 　固相吸附层析 　该技术有两种方式 ：固相萃取 (SPE) 和膜预浓缩。SPE常用 C2、C 8 或 C18作吸附剂，萃取床连接在转移毛细管与 CZE 之间。样品通过转移毛细管进入萃取床，以电泳缓冲液冲洗样品，随后注入 50～100nl 有机修饰剂的塞子使样品洗脱进入 CZE 系统，随后进行 CZE。有机修饰剂可引起样品堆积。此法可显著降低检测限浓度，但使分离度减小、谱带展宽和出现拖尾。为减少此类影响有人用 Cg 膜作吸附剂，进一步减少萃取床体积，取得很好效果。

3.5 　液液分配层析 　液液分配层析预浓缩有两种技术 ： EE 和SLM。EE 是根据液液分配层析和电泳而实现的。它有三个步骤：第一步，将样品溶解在非极性溶剂中(如乙酸乙酯)，再将装有LE的毛细管进样端插入样品瓶，以电动方式进样，同时由于液体对流的作用，可避免大量的乙酸乙酯进入区带毛细管；第二步，毛细管插入尾随离子( TE) 中，在电场作用下，开始发生聚集。到达稳态后，毛细管插入 LE 瓶中进行 CZE。此法浓缩能力高达 1000 倍，但蛋白质容易变性和在非极性相中沉淀。SLM 是一种线外预浓缩技术，它用一张浸有非极性溶剂(如十一碳烷) 的聚丙烯膜，将预浓缩室隔成两个部分，一部分为供相，为样品进入相；另一部分为受相，作为富集相。两相均为水溶性。通过调节二相 pH，使分析物在供相中不带电荷，进入受相则带电荷，从而达到浓缩目的。例如对一个碱性离子化合物的浓缩，调节供相 pH，使pH高达 10～12，而受相pH很低(例如 2～4)，因而碱性离子极易以中性分子的形式透过液膜进入受相，而不易从受相扩散进入供相。 

3.6 　中空纤维 　利用中空纤维壁能够选择性阻止一定分子量的物质通过的特性而达到浓缩目的。此技术将中空纤维通过Teflon 管与毛细管相连接，并以电动方式进样。由于蛋白质不能透过中空纤维壁而聚集在毛细管入口端，浓缩完成后，关掉进样电场，接通分离电场进行 CZE。该技术是在线方式，不但快速、浓缩效率高，而且可除掉一些小分子物质，如盐类。对痕量蛋白质的检测十分有效。

3.7 　免疫亲和层析 　该技术将亲和层析柱与毛细管直接相连，以加压方式进样，然后依据待分析物的性质，以小体积的有机溶剂或特殊缓冲液进行洗脱，进入 CZE 系统，该法进样量可达 50μl，浓缩高达 100～500 倍 ，因此有效地降低了检测限浓度。

4 　存在的问题与展望
　　CE/ MS联用技术大大拓宽了 CE和 MS本身的应用领域，但 CE固有的缺陷并未克服。在 DNA 分离时，极高的电场强度容易使较长的 DNA 发生伸展改变，呈杆棒状，降低分离效果。现有的三种类型接口均有不同程度的缺陷。如同轴液体鞘流接口，由于鞘液对 CE流出物的稀释作用而降低检测灵敏度，鞘液的成分和浓度对 CE 的分离均有影响；而无鞘接口寿命太短；液体连接接口同样存在谱带展宽的缺陷。从现有的应用及发展趋势看，随着接口技术的不断改进，芯片 CE 与 MS联用技术的完善，一些新的浓缩技术 (例如分子印迹) 等的应用，CE/ MS在蛋白质组学、化学药物研究、临床实验诊断以及法医学等领域均已显示了广阔的前景，正成为分析工作者的重要工具之一。

ICP的使用和维护
可以参考一下：

1、仪器一定要有良好的使用环境
等离子体光谱与其它大型精密仪器一样，需要在一定的环境下运行，失去这些条件，不仅仪器的使用效果不好，而且改变仪器的检测性能，甚至造成损坏，缩短寿命。根据光学仪器的特点，对环境温度和湿度有一定要求。如果温度变化太大，光学元件受温度变化的影响就会产生谱线漂移，造成测定数据不稳定，一般室温要求维持在70～75摄氏度间的一个固定温度，温度变化应小于±1摄氏度。而环境湿度过大，光学元件，特别是光栅容易受潮损坏或性能降低。电子系统，尤其是印刷电路板及高压电源上的元件容易受潮烧坏。湿度对高频发生器的影响也十分重要，湿度过大，轻则等离子体不容易点燃，重则高压电源及高压电路放电击毁元件，如功率管隔直陶瓷电容击穿，输出电路阻抗匹配、网络中的可变电容放电等，以至损坏高频发生器。一般室内湿度应小于百分之70，最好控制在百分之45～60之间，应有空气净化装置。过去由于基建施工，我们的环境条件很差，甚至仪器室多次被水淹，受潮及室温变化过大，仪器不是定位困难就是经常发生故障。搬到新的仪器室后条件改善了，仪器运行就正常多了。
2、仪器的供电线路要符合仪器的要求
为了保证ICP仪的安全运行，供电线路必须要有足够大的容量，否则仪器运行时线路的电压降过大，影响仪器寿命。作为一台精密测量仪器，它还需要有相对稳定的电源，供电电压的变化一般不超过＋百分之5，如超过这个范围，需要使用自动调压器或磁饱和稳压器，不能使用电子稳压器，由于电子稳压器在电压高时产生削波，造成电脉冲，影响电子计算机、微处理器及相敏放大器的工作，引起误动作。连续正弦波电源才能保证这些电子电路的正常工作，仪器供电线路最好单独从供电变压器的配电盘上得到，尽量不与大电机，大的通风机，空调机，马弗炉等大的用电设备共用一条供电线路，以免在这些用电设备起动时，供电线路的电压大幅度的波动，造成仪器工作不稳定。允许电流大于30安培的仪器要单独接地。一般光谱仪地线电阻要小于5欧姆，计算机地线电阻要小于0.25欧姆（ASTM）标准，以防相互干扰。
在仪器的使用中，应经常注意电源的变化，不能长期在过压或欠压下工作，根据资料介绍，当仪器在过压下工作会造成高颇发生器功率大管灯丝过度的蒸发和老化，电子管的寿命将会大大的缩短（是正常寿命的五分之～一六分之一）。如果在欠压下工作，电子管灯丝温度过低，电子发射不好，也容易造成电子发射材料过早老化，同样也缩短电子管的寿命；仪器运行中供电电压的较大波动同样也会造成高频发生器输出功率的不稳定，对测定结果的好坏影响极大，因此，应当注意供电电源的质量。
3、防尘
国内一般实验室都不具备防尘、过滤尘埃的设施，当实验室内需要采用排风机，排除仪器的热量及工作时产生的有毒气体时，实验室与外部就形成压力差，实验室产生负压，室外含有大量灰尘的空气从门窗的缝隙中流入室内，大量积聚在仪器的各个部位上，容易造成高压元件或接头打火，电路板及接线、插座等短路、漏电等各种各样的故障，因此，需要经常进行除尘。特别是计算机、电子控制电路、高频发生器、显示器、打印机、磁盘驱动器等，定期拆卸或打开，用小毛刷清扫，并同时使用吸尘器将各个部分的积尘吸除。对光电倍增管负高压电源线、及计算机显示器的高压线及接头，还要用纱布沾上少许无水酒精小心的抹除积炭和灰尘。磁盘驱动器及打印机清出灰尘之后，要在机械活动部件滴加少许仪表油。打印机的打印头还要拆下，用软毛刷刷扫，并用绒布抹净，防止针孔被纸屑堵塞，然后按照说明书调整一定的打印压力。对于仪器除尘，一般由电子，仪修或计算机的专业人员帮助，仪器使用或管理人员如不懂电子知识，不了解仪器结构，不要轻易去动，以免发生意外，除尘应事先停机并关掉供电电源下进行。
4、对气体控制系统的维护保养
ICP的气体控制系统是否稳定正常地运行，直接影响到仪器测定数据的好坏，如果气路中有水珠、机械杂物杂屑等都会造成气流不稳定，因此，对气体控制系统要经常进行检查和维护。首先要做气体试验，打开气体控制系统的电源开关，使电磁阀处于工作状态，然后开启气瓶及减压阀，使气体压力指示在额定值上，然后关闭气瓶，观察减压阀上的压力表指针，应在几个小时内没有下降或下降很少，否则气路中有漏气现象，需要检查和排除。第二，由于氩气中常夹杂有水分和其它杂质，管道和接头中也会有一些机械碎屑脱落，造成气路不畅通。因此，需要定期进行清理，拔下某些区段管道，然后打开气瓶，短促地放一段时间的气体，将管道中的水珠，尘粒等吹出。在安装气体管道，特别是将载气管路接在雾化器上时，要注意不要让管子弯曲太厉害，否则载气流量不稳而造成脉动，影响测定。
5、对进样系统及炬管的维护
雾化器是进样系统中最精密，最关键的部份，需要很好的维护和使用。要定期的清理，特别是测定高盐溶液之后，雾化器的顶部，炬管喷嘴会积有盐份，造成气溶胶通道不畅，常常反映出来的是测定强度下降，仪器反射功率升高等。炬管上积尘或积炭都会影响点燃等离子体焰炬和保持稳定，也影响反射功率，因此，要定期用酸洗，水洗，最后，用无水乙醇洗并吹干，经常保持进样系统及炬管的清洁。
7、使用中尽量减少开停机的次数
开机测定前，必须做好安排，事先标好各项准备工作，切忌在同一段时间里开开停停，仪器频繁开启容易造成损坏，这是因为仪器在每次开启的时候，瞬时电流大大高于运行正常时的电流，瞬时的脉冲冲击，容易造成功率管灯丝断丝，碰极短路及过早老化等，因此使用中需要倍加注意，一旦开机就一气呵成，把要做的事做完，不要中途关停机。