פיצי הפקה של תרכובות אורגניות נדיפות בשילוב עם לחץ אטמוספרי כימי יוניזציה Quadropole מסה ספקטרומטריית
Summary
מיצוי סחרחורת הוא טכניקה מעבדה חדשה לניתוח תרכובות נדיפות וחצי למחצה. גז המוביל הוא מומס במדגם נוזלי על ידי הפעלת overpressure ו ערבוב המדגם. תא המדגם ואז decompressed. מינים האנליטי משוחררים לשלב הגז עקב התפשטות.
Abstract
ניתוח כימי של תרכובות נדיפים ו semivolatile מומס בדגימות נוזלי יכול להיות מאתגר. את המרכיבים מומס צריך להביא לשלב הגז, ויעברו ביעילות למערכת איתור. הפקת סחרחורת מנצלת את תופעת התסיסה. ראשית, המוביל גז (כאן, דו תחמוצת הפחמן) הוא מומס במדגם על ידי הפעלת overpressure ו ערבוב המדגם. שנית, חדר המדגם הוא decompressed בבת אחת. לחץ לחץ מוביל להיווצרות של בועות גז רבים הנוזל המדגם נוזלי. בועות אלה מסייעות לשחרור המינים האנליטיים המומסים מן הנוזל אל השלב. האנליסטים שוחררו מועברים מיד את הלחץ אטמוספרי כימיים ממשק יינון של ספקטרומטר מסה משולש quadrupole. מינים אנליטי ionizable לעורר אותות ספקטרומטריים המוניים בתחום הזמן. בגלל שחרור מינים אנליטית מתרחשת על פני תקופות קצרות של זמן (כמה שניותOnds), האותות הזמניים יש אמפליטודות גבוהות יחס אות לרעש גבוהה. אמפליטודות ואזורים של פסגות הזמני יכול להיות מתואם עם ריכוזי האנליסטים בדגימות נוזלי נתון לחילוץ תוסס, המאפשר ניתוח כמותי. היתרונות של מיצוי סחרחורת כוללים: פשטות, מהירות ושימוש מוגבל בכימיקלים (ממיסים).
Introduction
תופעות שונות שנצפו בטבע ובחיי היומיום קשורות שיווי משקל בשלב נוזלי גז. פחמן דו חמצני הוא מומס משקאות רך ואלכוהול תחת לחץ מוגבר. כאשר בקבוק של משקה תוסס כזה נפתח, הלחץ יורד למטה, בועות גז למהר אל פני השטח נוזלי. במקרה זה, הזרימה משפרת תכונות organoleptic של משקאות. השחרור של בועות גז הוא גם הגורם העיקרי של מחלת הדקומפרסיה ( "The Bends") 1. בשל לחץ לחץ פתאומי, בועות בצורת גופים צוללנים. אנשים הסובלים ממחלת לחץ לחץ דם מטופלים בתאי היפרברית.
בועות גז יש יישומים שונים בכימיה אנליטית. יש לציין, שיטות sparging להסתמך על עובר בועות גז דרך דגימות נוזלים לחלץ תרכובות נדיפים 2 . לדוגמה, שיטה הנקראת "לולאה סגורה טיהור" משולב עם כרומטוגרפיה גז כדי לאפשר ניתוח מהיר של diתנודות נדיפות 3 . בעוד sparging יכול ברציפות לחלץ נדיפים לאורך זמן, זה לא להגביל אותם בחלל או בזמן. השלב גז השלב המיועד צריך להיות לכוד, ו – במקרים מסוימים – מרוכזים על ידי יישום תוכנית טמפרטורה או באמצעות סורבנטים. לכן, יש צורך להציג אסטרטגיות חדשות לטיפול מדגם חדש, אשר יכול להפחית את מספר הצעדים, ו – באותו זמן לרכז אנליטיות נדיפים בחלל או בזמן.
כדי להתמודד עם האתגר של חילוץ תרכובות נדיפים מדגימות נוזלי, וביצוע ניתוח on-line, הצגנו לאחרונה "מיצוי סחרחורת" 4 . טכניקה חדשה זו מנצלת את תופעת התסיסה. בקצרה, גז המוביל (כאן, פחמן דו חמצני) הוא מומס הראשון במדגם על ידי הפעלת לחץ יתר וערבוב המדגם. לאחר מכן, החדר מדגם הוא decompressed בבת אחת. הלחץ הפתאומי מוביל להיווצרות בועות גז רבות ב נוזלי המדגם. בועות אלה מסייעות לשחרור מינים אנליטיים מומסים מן הנוזל לשלב הגז. האנליסטים המשוחררים מועברים מיד לספקטרומטר המסה, המייצרים אותות בתחום הזמן. בגלל שחרורו של מינים אנליטיים מוגבל לתקופה קצרה של זמן (כמה שניות), האותות הזמניים יש אמפליטודות גבוהה יחסי אות לרעש גבוהה.
הלחצים הכרוכים בתהליך החילוץ התוסס נמוכים מאוד (~ 150 kPa) 4 ; הרבה יותר נמוך מאשר מיצוי נוזל supercritical 5 ( למשל , 10 מגה פיקסל). הטכניקה אינה דורשת את השימוש של פריטים מתכלים מיוחדים (עמודות, מחסניות). רק כמות קטנה של ממיסים משמשים לדילול ולניקוי. מכשיר החילוץ ניתן להרכיב על ידי כימאים עם כישורים טכניים בינוניים באמצעות חלקים זמינים 4 ; לדוגמה, קוד פתוח מודולים אלקטרוניים"6 , 7. ניתן להפיק את הפיצוץ הפיזי על הקו עם ספקטרומטרים המוניים המודרניים המצוידים בממשק יינון כימי בלחץ אטמוספרי (APCI), מכיוון שתמציות שלב גז מועברות למקור יון, פעולת החילוץ התזוזה אינה מזיקה באופן משמעותי לפגיע חלקים של ספקטרומטר מסה.
מטרת מאמר זה ניסוי דמיינו היא להנחות את הצופים על איך ליישם תוצר מסוחרר במשימה אנליטית פשוטה. בעוד הליבה של מערכת החילוץ תוסס הוא כמתואר בדו"ח הקודם שלנו 4 , שיפורים אחדים הוכנסו כדי להפוך את הפעולה פשוטה יותר. מיקרו-בקר מצויד במסך מסך LCD שולב במערכת כדי להציג את פרמטרים החילוץ המפתח בזמן אמת. כל הפונקציות מתוכנתות בסקריפטים של המיקרו-בקר, ואין עוד צורך להשתמש במחשב חיצוני כדי cOntrol מערכת החילוץ.
Protocol
Representative Results
Discussion
כמה דרכים חכמות לספק דגימות ספקטרומטר מסה פותחו במחקרים שנערכו במהלך שלושת העשורים האחרונים ( למשל , הפניות 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ). אחת…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות למשרד המדע והטכנולוגיה של טייוואן (מספר מענק: MOST 104-2628-M-009-003-MY4) על התמיכה הכספית של עבודה זו.
Materials
| Water | Fisher | W6212 | Diluent |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 32221-2.5L | Diluent |
| (R)-(+)-Limonene | Sigma-Aldrich | 183164-100ML | Standard |
| Carbon dioxide | ChiaLung | n/a | Carrier gas |
| Cellulose tissue, Kimwipes Kimtech | Kimberly-Clark | 34120 | Used for cleaning |
| Triple quadrupole mass spectrometer | Shimadzu | LCMS-8030 | Detection system |
| Atmospheric pressure chemical ionization interface | Shimadzu | Duis | Ion source |
| 20-mL screw top headspace glass vial with septum cap | Thermo Fisher Scientific | D-52379 | Sample vial |
| LabSolutions software | Shimadzu | n/a | version 5.82 |
| PeakFit software | Systat Software | n/a | version 4.12 |
| OriginPro software | OriginLab | n/a | version 8 |
References
- McCallum, R. I. Decompression sickness: a review. Brit J Industr Med. 25, 4-21 (1968).
- Pawliszyn, J. . Comprehensive Sampling and Sample Preparation. , (2012).
- Wang, T., Lenahan, R. Determination of volatile halocarbons in water by purge-closed loop gas chromatography. Bull Environ Contam Toxicol. 32, 429-438 (1984).
- Chang, C. -. H., Urban, P. L. Fizzy extraction of volatile and semivolatile compounds into the gas phase. Anal Chem. 88, 8735-8740 (2016).
- Zougagh, M., Valcárcel, M., Ríos, A. Supercritical fluid extraction: a critical review of its analytical usefulness. Trends Anal Chem. 23, 399-405 (2004).
- Urban, P. L. Universal electronics for miniature and automated chemical assays. Analyst. 140, 963-975 (2015).
- Urban, P. Self-built labware stimulates creativity. Nature. 532, 313 (2016).
- Chen, H., Venter, A., Cooks, R. G. Extractive electrospray ionization for direct analysis of undiluted urine, milk and other complex mixtures without sample preparation. Chem Commun. , 2042-2044 (2006).
- Haddad, R., Sparrapan, R., Kotiaho, T., Eberlin, M. N. Easy ambient sonic-spray ionization-membrane interface mass spectrometry for direct analysis of solution constituents. Anal Chem. 80, 898-903 (2008).
- Dixon, R. B., Sampson, J. S., Muddiman, D. C. Generation of multiply charged peptides and proteins by radio frequency acoustic desorption and ionization for mass spectrometric detection. J Am Soc Mass Spectrom. 20, 597-600 (2009).
- Wu, C. -. I., Wang, Y. -. S., Chen, N. G., Wu, C. -. Y., Chen, C. -. H. Ultrasound ionization of biomolecules. Rapid Commun Mass Spectrom. 24, 2569-2574 (2010).
- Lo, T. -. J., Chen, T. -. Y., Chen, Y. -. C. Study of salt effects in ultrasonication-assisted spray ionization mass spectrometry. J Mass Spectrom. 47, 480-483 (2012).
- Urban, P. L., Chen, Y. -. C., Wang, Y. -. S. . Time-Resolved Mass Spectrometry: From Concept to Applications. , (2016).
- Peacock, P. M., Zhang, W. -. J., Trimpin, S. Advances in ionization for mass spectrometry. Anal Chem. 89, 372-388 (2017).
- Hu, J. -. B., Chen, S. -. Y., Wu, J. -. T., Chen, Y. -. C., Urban, P. L. Automated system for extraction and instantaneous analysis of millimeter-sized samples. RSC Adv. 4, 10693-10701 (2014).
- Chen, S. -. Y., Urban, P. L. On-line monitoring of Soxhlet extraction by chromatography and mass spectrometry to reveal temporal extract profiles. Anal Chim Acta. 881, 74-81 (2015).
- Hsieh, K. -. T., Liu, P. -. H., Urban, P. L. Automated on-line liquid-liquid extraction system for temporal mass spectrometric analysis of dynamic samples. Anal Chim Acta. 894, 35-43 (2015).
- Veach, B. T., Mudalige, T. K., Rye, P. RapidFire mass spectrometry with enhanced throughput as an alternative to liquid−liquid salt assisted extraction and LC/MS analysis for sulfonamides in honey. Anal Chem. , (2017).
- Carroll, D. I., Dzidic, I., Stillwell, R. N., Horning, M. G., Horning, E. C. Subpicogram detection system for gas phase analysis based upon atmospheric pressure ionization (API) mass spectrometry. Anal Chem. 46, 706-710 (1974).
- Carroll, D. I., Dzidic, I., Stillwell, R. N., Haegele, K. D., Horning, E. C. Atmospheric pressure ionization mass spectrometry. Corona discharge ion source for use in a liquid chromatograph-mass spectrometer-computer analytical system. Anal Chem. 47, 2369-2373 (1975).
- Hakim, I. A., McClure, T., Liebler, D. Assessing dietary D-limonene intake for epidemiological studies. J Food Compos Anal. 13, 329-336 (2000).
