電噴霧質(zhì)譜的氧化還原行為研究.pdf

1、質(zhì)譜(MS)中的電噴霧離子源(ESI)可以看作是一類特殊的雙電極電解池，在正離子模式下，施加高壓的金屬噴針相當(dāng)于陽極，接地的質(zhì)譜相當(dāng)于陰極，在噴霧過程中，陽極和陰極之間形成回路，構(gòu)成雙電極電解池，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。和常規(guī)電解池相比，陽極施加的高壓為幾千伏而非幾伏。ESI中的電化學(xué)反應(yīng)一方面會影響譜圖的解析、降低分析物檢測靈敏度，另一方面，又可以利用它來研究生物代謝研究、蛋白標(biāo)記等領(lǐng)域的問題。除了電化學(xué)反應(yīng)，ESI過程中

2、還存在著另外一種反應(yīng)——放電反應(yīng)。放電反應(yīng)是發(fā)生在氣相中的一類自由基反應(yīng)，噴霧尖端施加高壓，產(chǎn)生大量自由基及電子，這些物質(zhì)與分析物進一步碰撞導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生。同樣，放電反應(yīng)對質(zhì)譜分析既有利又有弊，既會抑制樣品信號又可以應(yīng)用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究等。
　　我們工作的第一個任務(wù)是系統(tǒng)研究電噴霧離子化過程中影響蛋白質(zhì)分析的三類電化學(xué)氧化，并提出用感應(yīng)電噴霧(IESI)的方式來避免氧化的發(fā)生。我們選擇蛋白質(zhì)及多肽作為研究對象是基于以下兩個

3、原因:1）ESI是LC-MS聯(lián)用最常用的接口，而LC-MS又常用于蛋白質(zhì)及多肽的分離檢測;2）目前對ESI MS中電化學(xué)反應(yīng)的研究大多集中于小分子研究，忽視了生物大分子的研究。又考慮到多肽及蛋白質(zhì)的分析多數(shù)是在正離子模式下進行，所以我們主要研究正離子模式下多肽及蛋白質(zhì)的氧化行為。對于ESI過程中發(fā)生的三類電化學(xué)氧化（電極、溶劑及分析物氧化），它們的根本原因在于噴霧過程中正離子的連續(xù)釋放，為了維持電流的持續(xù)及溶液中電荷態(tài)的平衡，氧化反應(yīng)就

4、會在溶液/電極界面發(fā)生來消除過多的陰離子?；诖朔N原理，我們嘗試用IESI的方式來減弱ESI中的電化學(xué)反應(yīng)。IESI能夠緩解ESI中電化學(xué)反應(yīng)在于它是利用感應(yīng)的方式產(chǎn)生噴霧電壓，在噴霧過程中不存在溶液與電極的接觸，而且正負離子交替釋放。
　　本課題的第二個工作是區(qū)分ESI過程中蛋白質(zhì)電化學(xué)氧化及放電氧化。電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在溶液與電極的接觸面上，放電反應(yīng)發(fā)生在噴霧氣溶膠中，二者在電噴霧過程中同時存在，難以區(qū)分。本工作中，我們提出了一種

5、時間分辨的方法來區(qū)分這兩種氧化。對于電化學(xué)反應(yīng)，分析物的氧化產(chǎn)率與和電極的接觸時間成正比，噴霧時間越長，氧化產(chǎn)率越高;而放電反應(yīng)，在噴霧過程中瞬間完成，分析物的氧化產(chǎn)率與噴霧時間無關(guān)。因此，基于上述兩者的差異，我們將它們進行了區(qū)分，并且分別考察了電壓、流速和溶劑對它們的影響。
　　本課題的第三個工作是探究ESI正離子模式下醌類物質(zhì)發(fā)生還原的原因。理論上，分析物在正離子模式下的電化學(xué)反應(yīng)應(yīng)為氧化反應(yīng)，而非還原反應(yīng)，但在實驗中我們觀察