概要
● 复杂生物介质中痕量目标物的原位分析一直以来都是分析化学、生命科学等领域的一项极具挑战的任务。原位离子化质谱法（Ambient Ionization Mass Spectrometry，AIMS）由于具有无需样品预处理、操作简单、快速检测等优点，已在快速分析方面发挥了重要作用。但由于质谱分析时，样品基质和待测化合物同时电离会造成目标化合物分析的严重干扰。而固相微萃取（SPME）作为一种样品制备技术，由于无需溶剂、快速、高通量、易于集成，是AIMS最流行的样品预处理方法。
● 岛津美国创新中心联合加拿大滑铁卢大学，共同合作开发固相微萃取-原位探针电喷雾三重四极杆串联质谱装置（SPME-PESI-MS/MS）。该装置将SPME固定相涂覆在探针表面，能够快速从少量样品中萃取和富集目标化合物，同时作为固体基质在常压敞开条件下对目标物诱导电喷雾离子化，可实现生物样品中目标化合物的直接、快速、高灵敏度及微尺度的原位分析。
01
内容概要
2007年，Hiraoka等人首次报道了探针电喷雾离子化技术（PESI），将一个微小尺寸的锥形金属探针降低到样品中，然后快速向上移动到质谱仪入口上方的位置，施加高电压，可以重复测试多次。作为一款原位离子化质谱技术（AIMS），PESI有很多优点，例如每个采样和喷雾循环需要的样品只有几十皮升，样品消耗量非常少，也比传统的ESI毛细管更耐盐。目前，PESI已被广泛的应用于包括药物的快速测定、活体小鼠的代谢分析和郁金香的化学物质分析等。
固相微萃取（SPME）是一种快速、高通量、易于集成到AIMS的样品制备方法，是AIMS最流行的样品预处理方法。到目前为止，研究人员已经成功地将SPME集成到常用的AIMS工作流程中。
岛津美国创新中心与加拿大滑铁卢大学共同研制的新型原位电喷雾离子化固相微萃取探针装置，是将固相微萃取SPME和原位电离质谱技术（AIMS）的优点整合为一体。在质谱直接分析前，先采用固相微萃取对复杂样品中的目标化合物进行富集或基质去除，提高待测化合物的质谱分析灵敏度，是一种有吸引力的高通量筛查技术，已应用于少量血浆中滥用药物的快速筛查及定量分析。
02
质谱分析条件
PESI-MS/MS方法：采用岛津DPiMS-8060进行实验。探针的取样时间为50ms，离子化时间为200ms。当探针处于电离位置时，接口电压为2.3kv。
03
应用案例
血浆中滥用药物的定量分析
在30μL血浆样品中，加入一定浓度的标准样品，标准曲线包含7个浓度，每个浓度重复测定5次。表1列出了工作曲线和相关参数。校准曲线呈线性，所有曲线的R^2值均大于0.98，6条曲线的R^2值均大于0.99。
表1 工作曲线线性范围、检出限和定量限
表2列出了方法的日内和日间精密度和准确度。采用低、中和高三个浓度（3, 30, 90 pg/μL）的样本来评价精密度和准确性，以各自氘代试剂为内标（10 pg/μL）。对于日内精密度和准确度，每个浓度重复测试5次；对于日间精密度和准确度，每天重复测试5次，持续3天。
表2 低、中、高三个加标水平下
（3, 30, 90 pg/μL）的精密度和准确度
当浓度高于定量限时，所有化合物的日内精密度均低于15%；除了中浓度劳拉西泮和高浓度奥沙西泮外，其它化合物的日间精密度也都低于15%。除了中浓度的劳拉西泮外，其它浓度高于定量限的所有化合物的日内和日间准确度均在80%到120%之间。
此外，通过5次萃取-解析循环来评估针内再现性和针间再现性。在300μL PBS（添加10pg/μL标准物质）中提取90min，在50μL MeOH/ACN（1/1，v/v）中解吸30 min。采用色谱峰面积之和的RSD来评估针内再现性。结果表明针内再现性为3-20%（表3），针间再现性为3-21%（表4），其结果满足定量分析要求。
表3 针内再现性
表4针间再现性
04结论
SPME-PESI-MS/MS装置是将SPME与岛津原位探针电喷雾串联质谱耦合，可实现复杂样品的快速、高灵敏度分析，同时具有操作简单、分析效率高等特点。本文重点介绍基于SPME-PESI-MS/MS对少量血液中滥用药物的快速筛查及定量分析的应用案例，评估装置中涂覆探针的稳定性和重复性，满足目标物的定量分析要求。
SPME-PESI探针的应用场景也非常广泛。可作为临床应用的分析工具之一，只需收集非常少量的样本，即可实现样品的快速分析。此外，由于固相萃取部分的尺寸非常小，适合处理有限体积的样品，也可将其应用于植物和动物的原位分析和单细胞分析中。
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