التأين اللطيف عن طريق التفاعل الكيميائي في النقل

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

التأين اللطيف عن طريق التفاعل الكيميائي في النقل هو طريقة لتأيين المركبات العضوية الصغيرة عند الضغط الجوي المحيط . ويستخدم لتوليد الأيونات في مطياف الكتلة (MS).

غالباً ما يتم اختصار هذه التقنية إلى SICRIT، وهي علامة تجارية لشركة Plasmion GmbH، [ 1 ] التي قامت بتسويق هذه التقنية في العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين. [ 2 ]

تقنية التأين

تُؤيّن شركة سيكريت الجزيئات باستخدام تقنية تُعرف باسم تفريغ الحاجز العازل . تتضمن هذه العملية إحداث تفريغ كهربائي بين قطبين كهربائيين يفصل بينهما عازل . يتكون القطبان من أنبوب من الفولاذ المقاوم للصدأ موضوع داخل أنبوب نحاسي، ويفصل بينهما أنبوب رقيق من الكوارتز . تتدفق العينة التي تحتوي على الجزيئات المراد تأيينها عبر أنبوب الكوارتز الفاصل بين القطبين. يُطبّق جهد كهربائي على القطبين؛ فيُشعل التفريغ الكهربائي الناتج بلازما باردة تُؤيّن العينة. [ 3 ]

بخلاف طرق التأين المحيطة الأخرى مثل DART أو DAPPI أو DESI ، فإن SICRIT تتم مباشرة على خط نظام مدخل مطياف الكتلة، وبالتالي في تدفق مستمر:

تقنيات التأين التقليدية مقارنة بتقنية SICRIT

تم تحديد العديد من مسارات التفاعل التي تؤدي إلى التأين أثناء هذه العملية: [ 4 ]

  • نقل البروتون عبر تجمعات الهيدرونيوم، على غرار الطرق القائمة على الرش (انظر ESI ).
  • آلية تجمع الهيدرونيوم كما هو الحال مع الطرق الكيميائية (انظر APCI ).
  • مسار الكاتيون الجذري : بعد التأين الإلكتروني الأولي للغاز والمذيب والمادة المراد تحليلها، يتم تثبيت الكاتيونات الجذرية المتكونة عن طريق انتزاع ذرات الهيدروجين من المتفاعلات الأخرى، مثل المذيبات، مما يؤدي بشكل رئيسي إلى جزيء بروتوني .
  • مسار تفاعل يحدث فيه انتقال الشحنة من خلال الأنواع التفاعلية والأشعة فوق البنفسجية ( التأين الضوئي ).

بغض النظر عن مسار التفاعل المحدد، يتم توليد الأنواع البروتونية [M+H]+ بشكل حصري تقريبًا أثناء التأين.

بما أن المواد المراد تحليلها لا تتلامس مباشرة مع البلازما أثناء التأين، بل يحدث انتقال الشحنة عبر الأنواع التفاعلية والأشعة فوق البنفسجية، فإن الجزيئات تبقى سليمة ويتم تجنب التفتت. ونتيجة لذلك، تُعد تقنية SICRIT طريقة تأين "لطيفة" للغاية.

صفات

تفصل تقنية SICRIT عملية توصيل العينة عن عملية التأين. فبموجب مبدأ التدفق، تُسحب العينة مباشرةً إلى الفراغ العالي خلف مدخل مطياف الكتلة وتتأين أثناء دخولها. وقد تم اختيار هندسة الأقطاب الكهربائية بحيث تضمن، في ظل المعايير الفيزيائية المحددة (الضغط، جهد الإشعال، ثابت الغاز، انظر قانون باشين )، مرونةً فيما يتعلق بوسط البلازما. وهذا يسمح بتوليد بلازما باردة مستقرة حتى في الهواء المحيط. وفي أبسط التطبيقات، يمكن تحليل الهواء المحيط مباشرةً.

يُتيح التأين في التدفق نقلًا عاليًا للأيونات نظرًا لانخفاض فقدان الأيونات بشكل ملحوظ مقارنةً بطرق الرش الأكثر شيوعًا في قياس الطيف الكتلي (انظر ESI و APCI ). ونتيجةً لذلك، يؤدي هذا إلى زيادة الحساسية مقارنةً بهذه الطرق.

يُتيح التأين في التدفق إمكانية القياس الفوري دون الحاجة إلى تحضير العينة. ويمكن تطبيق تطبيقات الفحص البسيطة بسهولة، لا سيما لتحليل المركبات العضوية المتطايرة ، حيث يصبح تحضير العينة المعتاد (بما في ذلك السحق والاستخلاص والتنقية، إلخ) غير ضروري في تطبيقات الفحص البسيطة.

تُوسّع مسارات التفاعل المختلفة في تأيين البلازما نطاق المواد القابلة للتأين. وهذا يعني أنه بالمقارنة مع طرق التأين التي تسمح بمسارات تفاعل واحدة فقط، يتم تغطية نطاق أوسع من قطبية المواد المراد تحليلها، ويمكن تأيين مواد غير قطبية مثل الهكسان.

يُتيح التأين ذو التجزئة المنخفضة تحديدَ المركبات بناءً على كتلتها الجزيئية كأنواع بروتونية [M+H]+. ويُعدّ هذا مفيدًا بشكل خاص عند استخدامه مع مطياف الكتلة عالي الدقة، مثل مطياف الكتلة ذي زمن الطيران (TOF-MS) أو مطياف الكتلة ذي الانعكاس المداري (Orbitrap-MS)، لتحليل المواد غير المستهدفة، حيث يتم التقاط طيف المادة الكامل للعينة بناءً على الكتلة الدقيقة للجزيئات. [ 5 ]

وبالتالي، يمكن استخدام تقنية SICRIT بالتزامن مع كلٍ من كروماتوغرافيا السائل (LC) وكروماتوغرافيا الغاز (GC). وهذا يُمكّن من إجراء تحليلات LC-MS وGC-MS على نفس مطياف الكتلة، وإنشاء قاعدة بيانات موحدة لمقارنة البيانات الناتجة عن طرق الفصل والكشف هذه، والتي عادةً ما تكون منفصلة آليًا.

الأدوات والتطبيقات

الفحص المباشر

تُمكّن تقنية SICRIT، التي تعتمد على التأين المحيطي، من قياس الطور الغازي مباشرةً وفي الوقت الحقيقي باستخدام مطياف الكتلة. توضع العينة مباشرةً أمام مصدر SICRIT دون أي تحضير. ومن تطبيقاتها قياس المركبات العطرية. [ 6 ]

اقترانات الكروماتوغرافيا

يُتيح مصدر أيونات SICRIT إمكانية الربط مع أنواع مختلفة من تقنيات الاستشراب (مثل GC و HPLC و SFC وغيرها) كتقنية ربط مع أي مطياف كتلة يعمل بالضغط الجوي (LC-MS). لا تتأثر عملية التأين، بخصائصها المذكورة أعلاه، بعملية الربط، مما يسمح باستخدام نفس طريقة التأين مع مختلف تقنيات الاستشراب. على سبيل المثال، يمكن الاستفادة من إمكانية ربط الاستشراب الغازي بتقنية تأين منخفضة التجزئة على جهاز LC-MS في تحليل الهيدروكربونات المشبعة . يؤدي التأين بالصدم الإلكتروني، الشائع استخدامه في GC-MS، إلى أطياف تجزئة يصعب تفسيرها، بينما يوفر التأين بالبلازما أطيافًا خالية من التجزئة. [ 7 ] وبالتالي، تفتح بلازما DBD، بنطاق تأينها الواسع، آفاقًا جديدة لتطبيقات مطياف الكتلة LC في تحليل المخلفات، مثل المبيدات، حيث يُعد الفصل الاستشرابي الغازي هو الأسلوب الأمثل، ويحقق التأين بالبلازما حدود كشف منخفضة للغاية. [ 8 ]

التصوير الكيميائي

بالإضافة إلى تحضير العينات والأجهزة المناسبة، يمكن استخدام مصدر أيونات SICRIT في تصوير مطياف الكتلة. يتضمن الإجراء القياسي عادةً تحضيرًا دقيقًا للعينات مقترنًا بالتحليل/التأين بالليزر (مثل MALDI أو MALDI بالضغط الجوي )، مما يسمح بالتصوير المكاني للجزيئات الحيوية، على سبيل المثال، في مقاطع الأنسجة. [ 9 ]

يمكن أن يؤدي استخدام مصدر SICRIT للتأين اللاحق الإضافي المباشر في تجارب AP-MALDI إلى تحسين كبير في الإشارة عند الكشف عن المستقلبات في عينات المواد البيولوجية، أو يُمكّن من الكشف عن الجزيئات (الحيوية) الصغيرة التي لا يمكن الكشف عنها باستخدام MALDI وحده. [ 9 ]

الشكل 2: التصوير الطيفي الكتلي باستخدام تقنية SICRIT بعد التأين بعد AP-MALDI

علاوة على ذلك، يُمكّن مصدر أيونات SICRIT من إجراء تحليل مكاني دقيق للعينات غير المُحضّرة في تجارب الاستئصال بالليزر (انظر الشكل 3). تُؤيَّن المواد المُحلَّلة الناتجة عن قصف الليزر مباشرةً بواسطة مصدر أيونات SICRIT، وتُحوَّل البيانات المكانية الدقيقة إلى صور ثنائية الأبعاد. يوفر هذا معلومات، على سبيل المثال، حول توزيع المكونات الفعالة في الأقراص. [ 10 ]

الشكل 3: التصوير الطيفي الكتلي باستخدام تقنية SICRIT بعد التأين بعد الاستئصال بالليزر عالي الدقة

تحليل الخلايا

بالإضافة إلى جهاز قياس التدفق الخلوي ، يُمكّن مصدر أيونات SICRIT من تحليل الخلايا الفردية. تُدخل الخلية المفصولة إلى مطياف الكتلة عبر مصدر الأيونات، ويُحلل المستخلص الخلوي الناتج عن تمزق الخلية. وبشكل أدق، تُؤيَّن الجزيئات الموجودة في المستخلص الخلوي (معظمها دهون).

مراجع

  1. ↑ "EUTM eRegister: 018821175 - SICRIT" . مكتب الاتحاد الأوروبي للملكية الفكرية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2024 .
  2. ↑ "أجيلنت تكنولوجيز وبلازميون تتعاونان" . العمود . مارس 2023. 19 (3): 8. 2023-03-08.
  3. ^ ثالر، كليمنس م. جيلاردي، لورينزا؛ ويبر، ماركوس. فوهبرغر، أندرياس. توماساتوس، زيسيموس؛ كونتسيس، أناستاسيوس؛ ساماراس، زيسيس؛ كاليوكوسكي، جوني؛ سيمونين، باولي؛ تيمونين، هيلكا؛ أوريلا، مينا؛ ساريكوسكي، سانا؛ مارتيكينن، سامبسا؛ كارجالاينن، بانو؛ دال ماسو، ميكا (2021-08-03). "HELIOS/SICRIT/قياس الطيف الكتلي لتحليل الهباء الجوي في عادم المحرك" . علوم وتكنولوجيا الهباء الجوي . 55 (8): 886–900 . دوى : 10.1080/02786826.2021.1909699 . ردمك 0278-6826 . 
  4. ↑ جان-كريستوف وولف، لوزيا جير، ماريو ف. ميرابيلي، مارتن شير، بيتر سيغينثالر، ريناتو زينوبي: مسار وسيط جذري لتكوين [M + H]+ في تأين تفريغ حاجز العازل . في: مجلة الجمعية الأمريكية لعلم قياس الطيف الكتلي . المجلد 27، العدد 9، 1 سبتمبر 2016، ISSN 1044-0305، ص 1468-1475، doi:10.1007/s13361-016-1420-2.
  5. ↑ ماركوس ويبر، يان-كريستوف وولف، كريستوف هايش: تأثير الشوائب وتركيب الطور الغازي على سلوك التأين وكفاءته في تأين تفريغ حاجز العازل . في: مجلة الجمعية الأمريكية لعلم قياس الطيف الكتلي . المجلد 34، العدد 4، 2023، الرقم الدولي الموحد للدوريات 1044-0305، ص 538-549، doi:10.1021/jasms.2c00279.
  6. ^ كلاوس ووتز: Elektronische Nase und der Duft von Kaffee . في: Nachrichten aus der Chemie . المجلد 66، العدد 10، 2018، ISSN 1439-9598، ص. 985–987، دوى:10.1002/nadc.20184080389 (nfm-mediashop.de [PDF]).
  7. ↑ ماركوس ويبر، يان-كريستوف وولف، كريستوف هايش: مطياف الكتلة ذو مدخل الضغط الجوي بتقنية كروماتوغرافيا الغاز باستخدام التأين اللين القائم على البلازما لتحليل الهيدروكربونات الأليفاتية المشبعة . في: مجلة الجمعية الأمريكية لعلم قياس الطيف الكتلي . المجلد 32، العدد 7، 7 يوليو 2021، الرقم الدولي الموحد للدوريات 1044-0305، الصفحات 1707-1715، doi:10.1021/jasms.0c00476.
  8. ↑ خوان ف. أيالا-كابريرا، ليديا مونتيرو، سفين و. ميكلمان، فلوريان أوتشيل، أوليفر ج. شميتز: مراجعة لمصادر التأين بالضغط الجوي في كروماتوغرافيا الغاز-مطياف الكتلة. الجزء الأول: التطورات الحالية في مصادر الأيونات والتحسينات في استراتيجيات التأين . في: مجلة Analytica Chimica Acta . المجلد 1238، 15 يناير 2023، الرقم الدولي الموحد للدوريات 0003-2670، ص 340353، doi:10.1016/j.aca.2022.340353.
  9. 1 2 إفستاثيوس أ. إيليا، مارسيل نيهوس، روري ت. ستيفن، جان-كريستوف وولف، جوزفين بانش: تصوير مطياف الكتلة MALDI عند الضغط الجوي باستخدام التأين اللاحق الناتج عن البلازما المضمنة . في: الكيمياء التحليلية . المجلد 92، العدد 23، 2020، ISSN 0003-2700، ص 15285-15290، doi:10.1021/acs.analchem.0c03524.
  10. ↑ سابرينا كي فونكه، فاليري أ. بروكل، ماركوس ويبر، إلياس لوتزن، يان-كريستوف وولف، كريستوف هايش، أوفه كارست: مطيافية الكتلة بالاستئصال الليزري سهلة الاستخدام للتصوير الجزيئي باستخدام تأين تفريغ حاجز العازل . في: مجلة Analytica Chimica Acta . المجلد 1177، 8 سبتمبر 2021، ISSN 0003-2670، ص 338770، doi:10.1016/j.aca.2021.338770.