专利名称：用于和质谱法接合的自包含毛细管电泳系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及完整的毛细管电泳(CE)系统，其能够在流经出口管形瓶的出口处提 供连续的流出液流。更特别地，本发明涉及用于和质谱法接合的带有流经出口管形瓶的 自包含毛细管电泳系统。
背景技术：
毛细管电泳(CE)是一种分析技术，其使用穿过窄内径熔融硅毛细管所施加的大 电势以分离溶液中的离子。在所施加的电场中，正和负离子在溶液中分别朝着阳极和阴 极迁移。此外，依赖于毛细管内壁的表面电荷、pH值及电解液成分，在CE过程期间还 可能存在电渗流。尽管CE给出极好的分离效率，但是小的(< lOOym)毛细管内径给出用于光学 检测方法的非常短的路径长度。这与所使用的小注射量一起产生浓度灵敏度，其通常低 于使用液体色谱法可实现的浓度灵敏度。一种对于光学检测有吸引力的备选方案是质谱 法(MS)，其除了提供灵敏的检测之外还给出额外的气相分离和分析物的结构信息。然 而，接合两种方法存在大量挑战。为了通过MS分析，在CE期间溶液中的离子必须被转 换成气体离子。此外，为了以联机方式操作，典型的CE仪器的出口管形瓶必须由另一个 不会明显减少分离溶解的电接触装置来代替。实现这种耦合的最普遍的方法是电喷射离子化(ESI)，其最初由Dole等人提出 为用于质量分析的离子源[1]。Fenn等人的各种教导[2_4]有助于说明用于质谱法的ESI 的电势。从那时起，由于ESI对于大生物分子的通用性、易用性及有效性，ESI已成为 最常被使用的离子化技术类型之一。ESI涉及将高电势施加到流经毛细管的液体样本。来自该液体样本的液滴变为带 电液滴，并且发生电泳类型的电荷分离。在正离子模式ESI中，正离子朝着毛细管尖端 处的液体的弯液面方向下游地迁移。负离子朝着毛细管的方向被向后排斥，导致电荷富 集。随后，带电液滴的裂变[5]或蒸发[6]导致单个有溶解力的气相离子[7]的形成。然 后，为了检测和基于离子的质量与电荷比的分离，这些离子被发射到质谱仪的孔径。对CE-ESI-MS的挑战在于，CE和ESI这两个过程需要溶液与毛细管出口处的 电极间的稳定电接触，而没有来自CE分离的电渗流的干扰。已经提出了许多不同的接 口，然而大多数都遭受到过度的样本稀释、溶解的损失、喷射不稳定性、和/或接口的 脆弱和成本的问题。所提出的用于CE-MS的接口能够被分成两个类别使用与CE洗脱 剂混合的额外的液体流的那些，和未使用与CE洗脱剂混合的额外的液体流的那些。第一个类别，被称为鞘流接口，在CE-MS应用[8]的早年是最普遍的接口类 型，并且还是在当今商业CE-ESI-MS系统中被找到的设计。围绕毛细管末端的流动的 鞘液用于两个目的。第一个目的是建立与毛细管溶液的电接触，以便驱动CE分离和ESI 过程。第二个目的是修改CE电解液的成分，以使其与ESI和MS检测更相容。此外， 在CE-MS发展的初期阶段，大多数接口适合于符合已有的LC-MS装置，其需要比由CE 传送的流速高得多的流速。因此，鞘液还被用于将液体流增加到可比得上液体色谱法中达到的水平的水平。鞘流接口还能够被进一步分成两个类别鞘液流与分离毛细管同轴并且在毛细 管末端处与分离缓冲剂混合的那些，和在CE末端之前通过接界增加鞘液的那些。已经被 证明的是，同轴的鞘流接口给出超过使用液体接界[9]的性能的被改进的性能。虽然鞘流接口允许在CE分离期间使用更多样化的条件，但是鞘液的添加会稀 释样本并导致灵敏度方面明显的损失。因为首先在CE中所使用小注射量给出低的浓度 灵敏度，这种额外的损失在许多情况下是不可接受的牺牲。最近，鞘流接口已进步， 其使用甚至更低的流速(略小于200nL/min) (WahL J.H.等人的Attomole Level Capillary Electrophoresis-Mass Spectrometric Protein Analysis Using 5- μ m-i.d.Capillaries，Analytical Chemistry, 1992，64 p.3194-3196 ； Olivares> J.A.等人的 On-Line Mass Spectrometric Detection for Capillary Zone Electrophoresis, Analytical Chemistry, 1987, 59 p.1231)。 其中之一，加压液体接界，类似于原始液体接界设计，但接界稍宽(高达300 μ m)且位 于配置液体的加压贮液器中。压力的增加有助于防止会导致溶解减少的空隙区域中CE流 出液的发散。为了防止由于穿过分离毛细管的压力差的回流还必须对进口管形瓶加压。 传导性的配置液体在背景电解液(BGE)和所共享的电极之间建立电接触，并且当来自CE 的流速不足时还向电喷射尖端供应稳定的流[11]。在这些‘加压接界’接口中引入的额 外的流增加稀释因数，然而该稀释因数比在更加传统的鞘流接口的情况下小得多。使用同轴布置的硅毛细管[10]，鞘流纳米喷射接口也已经发展。窄分离毛细管 的终点端涂上金以产生在分离路径的外面的电接触。然后，将其插入到末端被拉成锥形 的较大直径的硅毛细管中。同轴毛细管组件被安装在标准的离子喷射接口中。鞘液通过 较大的毛细管，并流过分离毛细管的末端，将CE流出液携带至锥形的尖端。关于这种布 置的稀释因数小于1/2，并且组合溶液的总流速近似为500nL/min。对于低量鞘流电喷射接口的另一种策略使用有斜面的尖端以减少对于稳定喷射 操作所需的流速，而没有明显地减少发射器尖端的内径[12]。有斜面的尖端的一个应用 使用新颖的混合布置，其既不是同轴的也不是传统的液体接界。CE流出液和鞘液被传送 到平行毛细管的发射器尖端，并且直接在发射器孔处发生混合[13]。尽管对于鞘流接口固有的稀释，但其提供大量的重要优势。因为离开接口的溶 液主要由鞘液组成，所以有可能在CE过程中使用较广泛多种的背景电解液或添加剂，否 则其可能与ESI-MS不相容。还有利的是，当其保持电解过程远离分析物路径时，使用 鞘液在CE毛细管末端产生电接触。最后，鞘流接口一般是耐用的并且很适合于商品化。尽管最近的进展，但鞘流接口仍不得不与无鞘接口匹配可实现的灵敏度。无鞘 接口常由液体流通过的件的数量分类。第一个且最常用类型的无鞘接口包括仅毛细管的 单个部分，其充当分离通道和电喷射发射器两者。事实上，质谱法作为用于毛细管电泳 的联机检测器的最先证明由Olivares和同事于1987年报告[14]，其使用通过将银汽相沉 积到从金属鞘电极稍微突出的毛细管末端上所制造的接口。所沉积的金属在鞘电极和CE 电解液之间产生接触。除了银之外，已经测试若干其他传导性的涂覆材料，其中包括金[15-17]、铜 [18]、镍[19]和石墨[20-24]。不幸地，由于作用于在尖端处涂覆的金属的高电场，所涂 覆的尖端寿命短。一般来说，在涂覆层的磨损呈现操作不稳定之前，它们仅能够使用几天。通过预先处理毛细管表面或将不同材料混合到涂覆层中可改进稳定性[17、24]。Petersson和同事探索在毛细管尖端和稍微从毛细管尖端拉回的金属鞘之间使用 静态液体薄膜的可能性[25]以建立电接触。还已经证明的是，CE-ESI-MS能够被执行而 没有任何在毛细管末端的电极。在这种情况下，通过在毛细管尖端和质谱仪的接地孔之 间的间隔建立电接触[26]。虽然这看来为接合提供非常简单的解决方案，但关于质谱仪 的毛细管尖端的位置很关键，并且不可能独立地控制分离和喷射电压。涂覆毛细管尖端的备选方案是将金属线电极插入到毛细管通道中以便产生电接 触。为此已测试若干不同的装置。当使用内径较大的毛细管时，细金属线电极可被插入 到毛细管通道的末端中[27]，或被插入到在毛细管末端附近钻出的小孔中[28]。然而， 这产生湍流并减少CE分离的溶解能力。通过使用以导电性金环氧树脂而不是金属线来填 充的孔，能够减少湍流，然而，如同在分离通道内发生电解的任何情况一样，这可导致 在分离通道内部的气泡形成。用于产生电接触的另一种策略是将液体流从毛细管分离，以使一部分流接触外 部电极，其被称为分离流接口。分离通过在用作分离腔和电喷射尖端两者的单个毛细管 中的钻孔或者小裂缝来实现[29]。虽然这在保持分离上做得好，但这种策略的困难在于 产生可再生的孔或裂缝，其在两条流路径之间给出所期望的分离比。一种可供选择的过 程是氢氟酸的使用，以蚀刻掉熔融硅毛细管的外部表面的部分到毛细管壁变成多孔的程 度。然后电接触能够通过毛细管壁的多孔位置产生，这或者通过将毛细管的被蚀刻的部 分浸入在缓冲贮液器中[30]，或者将其插入到以液体薄膜填充的金属鞘中[25、31]。虽 然这种类型的接口已经被表明是相当成功的，但该产品是不吸引人危险的并且毛细管是 非常脆弱的。在双毛细管无鞘接口中，分离毛细管和充当着喷射尖端的毛细管的末端在接界 处被紧密地对接在一起。通过接界没有引入额外的流，然而通过在其中放置末端电极的 周围的电解液建立电接触。接界使用微透析管[32]、连接到电源的金属套管[33]或者微 三通管[34]构造，以校准两根毛细管并且引入与电极的接触。虽然这些技术提供将电解 过程的位置移动到CE电路的外面的优势，但其难以在不减少分离溶解的方式上校准。同 样地，还有可能连接分离毛细管与充当喷射器和电极两者的金属尖端，但校准和气泡产 生仍然成问题的。已被很好地证明的是，通常在CE中所使用的许多有机溶剂、盐及其他添加剂可 能对感兴趣的分析物的离子化效率有负面影响[35-38]。这能够通过鞘流或液体接界接口 的使用被部分地解决，其使用更相容的鞘液改变CE流出液的成分。类似的概念也出现在 液体色谱法中。例如，由于在流动相中的三氟乙酸，改变的溶液已被加入到LC流出液以 抵消离子化抑制[39]。对于分析物的化学环境这种类型的调整能够通过优化离子化条件 明显地增加检测灵敏度。发明概述本发明一方面的目的是提供带有流经出口管形瓶的自包含毛细管电泳系统，用 于和质谱法接合。本发明的另一目的是提供与检测系统联机接合毛细管电泳和/或色谱 分离的装置。检测系统能够为用于检测和/或分析，包括质谱法分析，的大量方法中的 一个或多个。本发明的另一目的是提供接合毛细管电泳分离与检测系统的装置，其装配简单且花费不多。根据本发明的一方面提供一种用于接合毛细管与联机下游检测系统毛细管电泳 (CE)微管形瓶耦合器，包括具有限定内部锥形腔的内壁的电传导性空心针，所述针具 有上游开口和下游出口孔，该下游出口孔与上游开口轴向相对，内部锥形腔被确定尺寸 并配置成具有从开口处较大直径到出口孔处较小直径递减的直径以形成从开口到出口孔 的纵方向内壁上的锥形，在开口处的较大直径被确定尺寸并配置成可滑动地容纳毛细管 的终点端。根据本发明的另一方面提供一种毛细管电泳(CE)系统，包括具有上游进口端 和下游终点端的毛细管；具有限定内部锥形腔的内壁电传导性空心针，所述针具有上游 开口和下游出口孔，该下游出口孔与上游开口轴向相对，内部锥形腔被确定尺寸并配置 成具有从开口处较大直径到出口孔处较小直径递减的直径以形成从开口到出口孔的纵方 向内壁上的锥形，在开口处的较大直径被确定尺寸并配置成可滑动地容纳毛细管的终点 端，毛细管被纵向地插入到并安装在内部锥形腔中至一距离，由此毛细管的终点端邻接 在锥形处的针的内壁；以及其中在毛细管的终点端和下游出口孔之间形成微贮液器。根据本发明的另一实施方式提供一种无鞘CE-MS接口，包括具有限定沿针 的轴从上游开口到下游孔成锥形的腔的针壁的电传导性空心针；带有末端和外径的毛细 管，该毛细管的外径大于下游孔，该毛细管适合于在其中容纳背景电解液，该毛细管的 末端被放置在腔内，该毛细管的末端和针壁限定微贮液器；其中微贮液器适合于容纳贮 液器电解液，其中当该微贮液器容纳贮液器电解液时，该贮液器电解液形成在背景电解 液和传导性针之间的电连接以引起CE分离。根据本发明的另一实施方式提供一种无鞘CE-MS系统，包括第一管形瓶；放 置在第一管形瓶内的电极；具有限定沿针的轴从上游开口到下游孔成锥形的腔的电传导 性壁的空心针；带有第一端、第二端及外径的毛细管，外径大于下游孔，第一端放置在 第一管形瓶内，第二端放置在腔内，第二端和针的内壁限定微贮液器；反电极邻近下游 孔；第一电势，其被施加在电极和针之间；第二电势，其被施加在针和反电极之间；并 且其中微贮液器适合于容纳贮液器电解液，其中当微贮液器容纳贮液器电解液时，贮液 器电解液在毛细管的第二端和针之间形成电连接以引起CE的分离和电喷射。本发明的优点包括锥形针中的毛细管的自动校准；毛细管电泳分离与检测系 统的简单且花费不多的接合；适合大规模生产；在纵向上针内部毛细管的可再现定位； 在针内的毛细管的同轴校准；被设计成当需要时毛细管的替换方便；容易适用于辅助的 溶液流；在分离和电喷射过程之间分析物的良好溶解。附图的简要描述在此参考下述的附图，在下面提供优选实施方式的详细描述，其中

图1(a)以平面图示出根据本发明的实施方式的无鞘毛细管电泳_质谱仪 (CE-MS)系统；图1 (b)以平面图详细示出在图1 (a)的无鞘CE-MS系统的毛细管、喷射针及配 件之间的机械连接；图2(a)以平面图示出根据本发明的另一实施方式的无鞘CE-MS系统；图2(b)以平面图详细示出在图2(a)的无鞘CE-MS系统的毛细管、喷射针及配件之间的机械连接；图3(a)以平面图详细示出分离毛细管的插入到图1的无鞘CE-MS系统的电喷射 针；图3(b)以平面图详细示出分离毛细管的插入到图2的无鞘CE-MS系统的电喷射 针；图4示出使用仅以CE模式操作的本发明的实施方式所获得的电泳分离的示例性 吸收率曲线；图5示出当以仅CE模式操作时离开本发明的实施方式的电喷射针的示例性液 滴；图6示出从被设置用于仅作为电喷射电离源的操作的本发明的实施方式所获得 的示例性质谱曲线；图7示出从用于氨基酸的混合物的分离的本发明的实施方式的操作所获得的示 例性质谱数据。氨基酸的电泳图为A)甘氨酸、B)丙氨酸、C)丝氨酸、D)脯氨酸、 E)缬氨酸、F)苏氨酸、G)半胱氨酸、H)异亮氨酸、I)天门冬酰胺、J)天门冬氨酸、 K)谷氨酰胺、赖氨酸、L)谷氨酸、M)蛋氨酸、N)组氨酸、O)苯丙氨酸、P)精氨酸、 Q)色氨酸；图8示出使用本发明的实施方式的用于缩氨酸的混合物的分离的示例性质谱数 据。电泳图被确定为相应于R)血管紧张肽11(+2)、S)蛋氨酸脑啡肽(+1)、T)物质 P (+2)、U)血管舒缓激肽(+2)、V)神经降压肽(+2)、以及W)全离子；图9示出在(a)高流速和(b)低流速下从具有本发明的实施方式的有斜面的尖端 的针发生的电喷射离子化。在图中，本发明的优选实施方式作为例子被示出。要清楚地理解的是，描述和 图仅仅是为了说明的目的并作为理解的辅助，并且无意作为本发明的限制的定义。发明的详细描述分离毛细管被插入到电传导性的针中，电传导性的针具有比毛细管的外径稍大 的内径。在针尖端形成针的内部几何形状，使得靠近尖端的内径小于CE分离毛细管的 外径。例如，针的内部几何形状可以是锥形的或圆形的，其允许在纵向上在针内部毛细 管的可再生定位，这是因为毛细管将仅进入针到针内径匹配毛细管的外径的程度。还实 现同轴校准，这是因为对称的内部锥形将支撑在针内被对准中心的毛细管。针的内径大 于、等于或小于毛细管的内径。一旦标准配件已被插入到针中，其就被用来支撑毛细管 在适当的位置。如必要的话，CE毛细管能够容易地通过抽出毛细管并插入新的毛细管来 替换。在大规模生产的情况下，单件CE-MS插件(cartridge)，或者带有附上针尖端的毛 细管，能够以合理的成本制造。三通管接头能够被用来将溶液的辅助流添加到针中，使 得辅助的溶液在离开针之前同轴地围绕分离毛细管的末端流动。在无鞘接口内的分离毛细管的终点端处的未封住的容积构成流经微贮液器，其 代替在传统的CE分离中所使用的出口管形瓶，提供与电极的电连接，同时允许分析物和 电泳的产物通过到达针尖端。微贮液器的填充或再装满可通过在开始分离之前经CE毛细 管涌出背景电解液，或者通过经三通管接头涌出辅助的溶液被简单地实现。在毛细管末 端和针孔径出口之间的微贮液器容积的存在不会明显地影响在CE毛细管上被分离的顶点的形状。因此，有可能维持在分离和电喷射过程之间的分析物的良好的溶解。该流经微管形瓶的使用基本上将CE过程从接合检测器去耦合，使CE过程更少 地依赖于被耦合的检测器的类型及操作原理。因此，无论检测器是什么，CE过程都可继 续。辅助溶液的添加能够被用来修改流出液的流速和化学性质二者，以便增加与随后的 分析方法的相容性。从微管形瓶出来的流出液然后通过离子化或者通过其他手段被传送 到下一阶段过程，以为最优化的检测条件准备分析物。电喷射针被连接到电源并充当用于CE分离的端电极，以及作为分析物的电喷射 离子化所需要的电路的一部分。在CE进口电极、电喷射针及ESI反电极上的相对电势将 依赖于所期望的CE和ESI的模式。为了补偿通过不同的CE和修改器条件的使用可被传 送的流速的宽范围，能够使用有斜面的针尖端。在这种情况下，泰勒锥形成在斜面的最 尖的点处，并且该锥的大小自我调节到离开针孔径的流速，无论流速如何都允许稳定的 喷射操作。参看图1(a)和1(b)，以平面图显示根据本发明的实施方式的无鞘毛细管电 泳_质谱仪(CE-MS)系统(1)。系统(1)包括第一管形瓶(10)，其用于保存液体样 本(12)；电极(15)，其被放置在第一管形瓶(10)内并且连接到第一高压电源(16)；熔 融硅毛细管(14)，其具有第二端(20)和放置在液体样本(12)中的第一端(18)。这里提 供具有限定内部锥形腔(30)(见图3(a))的内壁的电传导性空心针(22)，该针(22)具有 上游开口(21)和下游出口孔(23)，该下游出口孔(23)与上游开口(21)轴向相对，内部 锥形腔被确定尺寸并且配置成具有从开口处较大直径到出口孔(23)处较小直径递减的直 径，以形成从开口到出口孔(23)的纵方向内壁上的锥形，在开口处的较大直径被确定尺 寸并配置成可滑动地容纳毛细管(14)的第二端(20)。如图1(b)中所示出的，包括上游 和下游的PEEK或不锈钢螺母(16、18)、管接头(19)及套筒(17)的标准的色谱法配件被 提供以在适当的位置连接和保持毛细管(14)和针(22)。针(22)连接到第二电源(26)以 使第一电势能够被施加在电极(15)和针(22)之间。反电极(28)可被定位在针(22)的 出口孔(23)的下游。反电极(28)可以是任何标准的质谱法样本孔径，或者任何被电连 接的仪器接口。在第一管形瓶(10)、针(22)及反电极(28)上的相对电压将依赖于所期 望的毛细管电泳和电喷射离子化的模式。在针(22)的出口孔(23)和反电极(28)之间的 区域可保持在大气压。如图3(a)中所示，当毛细管(14)的第二端(20)被插入到针(22)的内部锥形腔 (30)中时，流经微贮液器(32)被形成在毛细管(14)的第二端(20)和下游出口孔(23)之 间。微贮液器(32)适合于容纳贮液器电解液，其中当微贮液器(32)容纳贮液器电解液 时，该贮液器电解液在毛细管(14)的第二端(20)和针(22)之间形成电连接，以导致毛 细管电泳分离和电喷射。除图3中所描述的一些之外，微贮液器可采取许多形状，并且 在极端情况下，可以简单地为在电极的尖端处针孔径的容积和金属的厚度。微贮液器的 一个特征是在金属喷射针和毛细管内的溶液之间提供电接触。关于图2(a)和2(b)，以平面图显示根据本发明的另一实施方式的无鞘毛细管 电泳-质谱仪(CE-MS)系统(100)。系统(100)包括第一管形瓶(101)，其用于保 存液体样本(120)；电极(150)，其被放置在第一管形瓶(101)内并且连接到第一高压电 源(160)；第一熔融硅毛细管(140)，其具有第二端(200)和放置在液体样本(120)中的第一端(180)。提供具有限定内部锥形腔(300)(见图3(b))的内壁的电传导性空心 针(220)，该针(220)具有上游开口(210)和下游出口孔(230)，该下游出口孔(230)与 上游开口(210)轴向相对，内部锥形腔被确定尺寸并且配置成具有从开口处较大直径到 出口孔(230)处较小直径递减的直径，以形成从开口到出口孔(230)的纵方向内壁上的 锥形，在开口处的较大直径被确定尺寸并配置成可滑动地容纳第一毛细管(140)的第二 端(200)。系统(100)还包括辅助熔融硅毛细管(400)，其具有第一端(480)和第二端 (600)。第一端(480)放置在辅助管形瓶(410)中所容纳的辅助液体样本(412)中，辅助 电极(415)放置在辅助管形瓶(410)内并连接到地。如图2(b)中所示出的，包括上游和下游的PEEK或不锈钢螺母(460、481)、三 通接头(490)、套筒(420)及PEEK螺母(421)的标准的色谱法配件被提供以在适当的位 置以线性校准连接和保持第一毛细管(140)和针(220)，并且以保持和定向在其之间正交 的辅助毛细管(400)。针(220)连接到第二电源(260)以使第一电势能够被施加在电极 (150)和针(220)之间。反电极(280)被定位在针(220)的出口孔(230)的下游。反电 极(280)可以是任何标准的质谱法样本孔径或者任何被电连接的仪器接口。在第一管形 瓶(101)、针(220)及反电极(280)上的相对电压将依赖于所期望的毛细管电泳和电喷射 离子化的模式。在针(220)的出口孔(230)和反电极(280)之间的区域可保持在大气压。如图3(b)所示，当第一毛细管(140)的第二端(200)被插入到针(220)的内部 锥形腔(300)中时，流经微贮液器(320)被形成在毛细管(140)的第二端(200)和下游出 口孔(230)之间。微贮液器(320)适合于容纳贮液器电解液，其中当微贮液器(320)容 纳贮液器电解液时，贮液器电解液形成在第一毛细管(140)的第二端(200)和针(220)之 间的电连接，以导致毛细管电泳分离和电喷射。辅助液体样本(412)通过辅助毛细管(400)从第一端(480)流到第二端(600)， 并且进入三通接头(490)的内部腔(492)中，由此围绕第一毛细管(140)的外部表面并流 入到微贮液器(320)中。图3说明本发明的自校准特性，由此喷射针的内部锥形将毛细管引导至一位 置，该位置关于针出口孔被对准中心且关于微贮液器的容积是稳定的。微贮液器提供独特特征，其在于接口提供完全的出口管形瓶替代品，使得缺乏 电喷射时能够执行CE。参看图4示出使用仅以CE模式操作的本发明的实施方式所获得的电泳分离的示 例性吸收率曲线。图4显示使用以仅CE模式的接口的氨基酸和咖啡因的混合物的分离 的吸收率曲线。在这种情况下，针接地并且液体作为液滴离开针。仅CE模式提供改进 的通用性，其允许在CE分离之前电动注射的使用而没有变更CE-MS设定。这也使仅为 CE分离的一部分的喷射的可能性是可利用的，这将对联机聚焦或需要高盐度缓冲剂或表 面活性剂的衍生技术是有利的。参看图5，这里示出当以仅CE模式操作时离开本发明的实施方式的电喷射针的 示例性液滴。参看图6，这里示出从被设置用于仅作为电喷射离子化源的操作的本发明的实施 方式所获得的示例性质谱曲线。图6显示以仅ESI模式操作的接口而没有辅助溶液。当 其仅使用压力穿过接口时，咖啡因的填料(0.5mM磷酸盐，pH值9，10%甲醇)被喷射并通过MS检测。注射是在10磅/平方英寸(psig)处运行在25kV处0.5s。对称的峰轮廓 显示在微贮液器中的溶液和微管形瓶的形状不会明显地使峰形状变形，并且从毛细管出 来的分析物不受限于微贮液器。参看图7，这里示出从本发明的实施方式的操作所获得的示例性质谱数据。图 7显示当使用酸性的背景电解液时，关于辅助流的使用以补偿接近零的CE分离的总体流 量，氨基酸的混合物的CE分离的质谱数据。氨基酸的混合物由CE分离并由MS分离。 被示出的氨基酸的分离有A)甘氨酸、B)丙氨酸、C)丝氨酸、D)脯氨酸、E)缬氨 酸、F)苏氨酸、G)半胱氨酸、H)异亮氨酸、I)天门冬酰胺、J)天门冬氨酸、K)谷氨 酰胺、赖氨酸、L)谷氨酸、M)蛋氨酸、N)组氨酸、O)苯丙氨酸、P)精氨酸、Q)色 氨酸。参看图8，这里示出的质谱数据，其关于使用联机电喷射离子化的压力辅助的五 种肽的混合物的CE分离。W说明全部离子电泳图。R被确定为对于有449.6-450.3的 m/z范围的血管紧张肽11(+2)的电泳图。S被确定为对于有573.8-574.2的m/z范围的蛋 氨酸脑啡肽(+1)的电泳图。T被确定为对于有672.9-674.4的m/z范围的物质P (+2)的 电泳图。U被确定为对于有530.0-531.1的m/z范围的血管舒缓激肽(+2)的电泳图。V 被确定为对于有837.5-838.8的m/z范围的神经降压肽(+2)的电泳图。在分析之前既不 优化CE分离参数也不优化电喷射参数。关于被分析的肽的不同电荷状态的峰的特性被记 录在下面的表1中。表1 5种肽的混合物的分离
电荷 +1 +2 +3 +4 +5
肽峰值(m/z )
血管紧张肽II895.88 神经降压肽1671.66
血管舒緩激肽1058.76
蛋氨酸脑啡肽572.7
896.9448.9299.6225.0180.21672.7836.8558.2418.9335.31059.8530.4353.9265.7212.8573.7287.4191.9144.2115.5
物质 P1345.7 1346.7 673.9 449.6 337.4 270.1参看图9，这里示出在(a)高流速和(b)低流速处从带有有斜面的尖端的有斜面 的针尖端发生的示例性电喷射离子化。能够观察到响应于不同流速的泰勒锥的自调节特 性。在9(a)中，在低流速时添加修改器，其导致在斜面的最尖的点处小泰勒锥的形成。 在9(b)中，修改器流速增加，并且泰勒锥的大小相应地增加。这证明当与有斜面的针尖 端一起使用时接口的自调节特性。较大范围的流出液流速能够由相同的接口来处理而没 有系统的任何额外的修改。可对以上所描述的本发明的特定实施方式做出大量的修改、变化、及适应而不 偏离发明的范围。所有这种修改或变化被认为是在如通过于此所附权利要求所限定的本 发明的领域和范围内。
权利要求
1. 一种用于将毛细管与联机下游检测系统接合的毛细管电泳CE微管形瓶耦合器，包括电传导性空心针，其具有限定内部锥形腔的内壁，所述针具有上游开口和下游出口 孔，所述下游出口孔与所述上游开口轴向相对，所述内部锥形腔被确定尺寸并配置成具 有从所述开口处较大直径到所述出口孔处较小直径递减的直径，以在所述内壁上形成从 所述开口到所述出口孔的纵方向上的锥形，在所述开口处的所述较大直径被确定尺寸并 配置成可滑动地容纳毛细管的终点端。
2.一种毛细管电泳CE系统，包括毛细管，其具有上游进口端和下游终点端；电传导性空心针，其具有限定内部锥形腔的内壁，所述针具有上游开口和下游出口 孔，所述下游出口孔与所述上游开口轴向相对，所述内部锥形腔被确定尺寸并配置成具 有从所述开口处较大直径到所述出口孔处较小直径递减的直径，以在所述内壁上形成从 所述开口到所述出口孔的纵方向上的锥形，在所述开口处的所述较大直径被确定尺寸并 配置成可滑动地容纳所述毛细管的终点端，所述毛细管被纵向地插入到并安装在所述内 部锥形腔中至一距离，由此所述毛细管的所述终点端邻接所述锥形处的所述针的所述内 壁；以及其中微贮液器在所述毛细管的所述终点端和所述下游出口孔之间形成。
3.如权利要求2所述的系统，还包括接界装置，其在所述针的上游，用于提供辅助的溶液，由此所述辅助的溶液被引导 以沿所述毛细管的外部从所述针的所述上游开口同轴地流到所述微贮液器。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述接界装置包括具有第一开口和第二开口的管状主体部分，所述第一开口与所述第二开口同轴相 对，所述管状主体部分被确定尺寸并配置成允许所述毛细管经由所述管状主体部分通 过；用于固定所述毛细管在所述第一开口中的装置； 用于固定所述针在所述第二开口中的装置；以及管状分支部分，其垂直于所述管状主体部分，所述管状分支部分具有垂直于所述第 一开口的分支开口并且设置有用于固定辅助的毛细管在所述分支开口内的装置。
5.如权利要求2所述的系统，其中所述针的所述下游出口孔适合于用作电喷射发射
6.如权利要求5所述的系统，其中所述电喷射发射器耦合到质谱仪。
7.如权利要求2所述的系统，其中所述针的所述下游出口孔耦合到馏分收集装置。
8.如权利要求2所述的系统，其中所述针的所述下游出口孔耦合到外部分析装置。
9.如权利要求1所述的微耦合器，其中所述针具有下游有斜面形状的尖端。
10.如权利要求1所述的微耦合器，其中所述针的所述下游出口孔适合于用作电喷射 发射器。
11.如权利要求1所述的微耦合器，其中所述联机下游检测系统是质谱仪。
12.如权利要求1所述的微耦合器，其中所述CE系统被用于纳米液体色谱法的系统代替。
13.如权利要求1所述的微耦合器，其中所述CE系统被用于超高压力微柱式液体色 谱法的系统代替。
14.如权利要求1所述的微耦合器，其中所述CE系统被用于毛细管电动色谱法的系 统代替。
15.如权利要求1所述的微耦合器，其中所述联机下游检测系统是用于毛细管流注射 的系统。
16.—种无鞘CE-MS接口，包括电传导性空心针，其具有限定沿所述针的轴从上游开口到下游孔成锥形的腔的针壁；毛细管，其具有末端和外径，所述毛细管的外径大于所述下游孔，所述毛细管适合 于在其中容纳背景电解液，所述毛细管的末端被放置在所述腔内，所述毛细管的末端和 所述针壁限定微贮液器；其中所述微贮液器适合于容纳贮液器电解液，其中当所述微贮液器容纳所述贮液器 电解液时，所述贮液器电解液形成在所述背景电解液和所述传导性针之间的电连接以弓I 起CE分离。
17.如权利要求16所述的无鞘CE-MS接口，其中所述针具有关于所述针的轴不对称 的、在所述孔的下游的、有斜面的尖端。
18.如权利要求16所述的无鞘CE-MS接口，其中所述贮液器电解液通过所述毛细管来提供。
19.如权利要求16所述的无鞘CE-MS接口，其中所述贮液器电解液通过所述针的所 述上游开口来提供。
20.—种无鞘CE-MS系统，包括第一管形瓶；电极，其被放置在所述第一管形瓶内；空心针，其具有限定沿所述针的轴从上游开口到下游孔成锥形的腔的电传导性壁； 毛细管，其具有第一端、第二端及外径，所述外径大于所述下游孔，所述第一端被 放置在所述第一管形瓶内，所述第二端被放置在所述腔内，所述第二端和所述针的内壁 限定微贮液器；反电极，其邻近所述下游孔；第一电势，其被施加在所述电极和所述针之间；第二电势，其被施加在所述针和所述反电极之间；以及其中所述微贮液器适合于容纳贮液器电解液，其中当所述微贮液器容纳所述贮液器 电解液时，所述贮液器电解液在所述毛细管第二端和所述针之间形成电连接以引起CE分 离和电喷射。
21.如权利要求20所述的无鞘CE-MS系统，其中所述针具有有斜面的尖端。
22.如权利要求20所述的无鞘CE-MS系统，还包括与所述针的所述上游开口流体 连通的第二管形瓶，其中所述第二管形瓶被加压，并且其中所述第二管形瓶提供所述贮 液器电解液。
23.如权利要求20所述的无鞘CE-MS系统，其中所述第一管形瓶被加压，并且其中所述第一管形瓶提供所述贮液器电解 液。
全文摘要
提供一种完全的毛细管电泳(CE)系统，其能够在流经出口管形瓶的出口处提供连续的流出液流。用于和质谱法接合的、带有流经出口管形瓶的自包含毛细管电泳系统包括具有上游进口端和下游终点端的毛细管；具有限定内部锥形腔的内壁的电传导性空心针，所述内部锥形腔被确定尺寸并配置成可滑动地容纳毛细管的终点端，毛细管被纵向地插入到并安装在内部锥形腔中至一距离，由此毛细管的终点端邻接在锥形处的针的内壁；以及其中在毛细管的终点端和下游出口孔之间形成微贮液器。
文档编号G01N30/60GK102016559SQ200980113975
公开日2011年4月13日 申请日期2009年3月6日 优先权日2008年3月7日
发明者伊丽莎白·简·麦克斯韦尔, 大卫·大·勇·陈, 张虹, 雪飞·钟 申请人:不列颠哥伦比亚大学