Sekundær elektrosprayionisering

SESI-MS SUPER SESI kombinert med Thermo Fisher Scientific-Orbitrap

Sekundær elektrosprayionisering (SESI) er en omgivende ioniseringsteknikk for analyse av sporkonsentrasjoner av damp, der en nano-elektrospray produserer ladningsmidler som kolliderer med analytmolekylene direkte i gassfase. I den påfølgende reaksjonen overføres ladningen og damp blir ionisert, de fleste molekyler blir protonert (i positiv modus) og deprotonert (i negativ modus). SESI fungerer i kombinasjon med massespektrometri eller ion-mobilitetsspektrometri.

Historie

Det faktum at sporkonsentrasjoner av gasser i kontakt med en elektrospray-plume ble effektivt ionisert ble først observert av Fenn og kollegene hans da de bemerket at små konsentrasjoner av plastiseringsmiddel produserte intense topper i deres massespektre. Imidlertid var det ikke før 2000 da dette problemet ble omformulert som en løsning, da Hill og kollegaene brukte en elektrospray for å ionisere molekyler i gassfasen, og navnga teknikken sekundær elektrosprayionisering. I 2007 fant Zenobi og Pablo Sinues at SESI kunne anvendes på pusteanalyse for første gang, og markerte begynnelsen på et fruktbart felt eller forskning. Med følsomheter i det lave pptv-området (10⁻¹²) har SESI blitt brukt i andre applikasjoner, hvor det er viktig å oppdage damp med lav volatilitet.

Å oppdage specier med lav flyktighet i gassfasen er viktig fordi større molekyler har en tendens til å ha høyere biologisk betydning. Specier med lav flyktighet har blitt oversett fordi det er teknisk vanskelig å oppdage dem, siden de er i veldig lav konsentrasjon, og de har en tendens til å kondensere i instrumentets indre rør. Ettersom dette problemet er løst, og nye instrumenter er i stand til å håndtere større og mer spesifikke molekyler, tiltrekker evnen til å utføre online sanntidsanalyse av molekyler som naturlig frigjøres i luften, selv i små konsentrasjoner.

Prinsipp for drift

Sekundær elektronsprayionisering mekanisme diagram

I de tidlige dagene av SESI var to ioniseringsmekanismer under debatt. Dråpe-damp-interaksjonsmodellen postulerer at damp adsorberes i elektrosprayioniserings (ESI) dråper, og deretter slippes ut igjen når dråpen krymper, akkurat som vanlige væskefase-analyser er produsert i elektrosprayionisering; på den annen side postulerer ion-damp-interaksjonsmodellen at molekyler og ioner eller små klynger kolliderer, og ladningen overføres i denne kollisjonen. For tiden tilgjengelige kommersielle SESI-kilder fungerer ved høy temperatur for bedre å håndtere specier med lav volatilitet. I dette regimet fordamper nanodråper fra elektrosprayen veldig raskt for å danne ioneklynger i likevekt. Dette resulterer i ionedampreaksjoner som dominerer størstedelen av ioniseringsområdet. Ettersom lade ioner stammer fra nanodråper, og ingen ioner med høy energi er involvert på noe tidspunkt i ioniseringsprosessen eller dannelsen av ioniserende midler, er fragmentering i SESI bemerkelsesverdig lav, og de resulterende spektrene er veldig rene. Dette gir et veldig høyt dynamisk område, hvor topper med lav intensitet ikke påvirkes av specier det er mye av.

Noen relaterte teknikker er laserablasjon elektrosprayionisering, protonoverføring-reaksjons massespektrometri og valgt ionestrømningsrør massespektrometri.

Applikasjoner

Pusteanalyse i sanntid

Hovedfunksjonen til SESI er at det kan oppdage små konsentrasjoner av specier med lav volatilitet i sanntid, med molekylære masser så høye som 700 Da, som faller i metabolomics. Disse molekylene frigjøres naturlig av levende organismer, og blir ofte oppdaget som lukt, noe som betyr at de kan analyseres ikke-invasivt. SESI, kombinert med høyoppløselig massespektrometri, gir tidsoppløst, biologisk relevant informasjon om levende systemer, der systemet ikke trenger å bli forstyrret. Dette gjør det mulig å sømløst fange tidsutviklingen av stoffskiftet og deres respons på kontrollerte stimuli.

SESI har blitt mye brukt for pustegassanalyse for biomarkøroppdagelse og farmakokinetiske studier in vivo: