高通量納電噴霧-質譜分析微流控液滴樣品
液滴微流控技術可以在互不相溶的載體相中產生fL-μL大小的樣品液滴,進行高通量離散樣品操作。微液滴具備樣品消耗量小,傳熱快,混合迅速等優(yōu)點,適用于于篩選、生物鑒定等多個領域。對于微液滴內容物檢測,光學方法因易于偶聯(lián)目前最為常用,但該方法依賴具有光學響應的標記或者反應。質譜由于具備混合物定性、定量分析的能力而無需標記,成為光學檢測的取代選擇。偶聯(lián)電噴霧質譜(ESI)與微液滴促進了神經科學等領域的高通量質譜研究。但是ESI與生物基質不兼容,需要樣品前處理,其100μm內徑的噴霧針也無法與pL尺寸小液滴匹配。
納電噴霧質譜(nESI-MS)則具有低流量和小口徑噴霧針(1-50 μm)的特點,電離效率和基質兼容性均優(yōu)于ESI,可直接用于復雜樣品,但通量較低(<2 sample/min)。因此,結合nESI與液滴微流控的技術具備高通量和直接樣品分析能力的潛力。此前報道展示了nESI分析微液滴的可行性,但未實現高通量分析。本文中,作者搭建了nL/min的微流控裝置并優(yōu)化了與nESI連接部分,實現超過20,000復雜樣品液滴的持續(xù)穩(wěn)定分析,并用于酶催化反應監(jiān)測,展示了微液滴-nESI-MS對pL-nL尺度生物樣本的高通量分析能力。
在裝置搭建階段,作者采用T-junction結構產生微液滴并直接與噴霧針相連檢測。使用粗(>0.5 mm o.d.)進水管時,在低于1 μL的流速下作者觀察到不規(guī)則質譜信號。該裝置的流動不穩(wěn)定主要來自于粗進水管和垂直接口導致的空氣進入和管路晃動。改用平行接口可穩(wěn)定流速,更換細口徑(20μmi.d. 150 μm o.d.)石英玻璃管平行接入則可完全消除空氣進入問題。另外,選用細管路的高柔韌性也能減少裝置內晃動,并增大其與泵相連入口壓降穩(wěn)定流速。為消除水滴與石英玻璃管粘連,作者用Rain-X處理了出水管和噴霧針內表面。最終,作者實現20 nL/min流速下穩(wěn)定產生小至65pL的液滴。
總的來說,作者實現了微流控芯片與nESI連接的65 pL-1.2nL微液滴的直接質譜檢測,可高通量分析大量樣品(> 104 sample/h),并成功用于ATA-117酶催化反應檢測。該文章驗證了質譜液滴檢測在細胞分泌物、酶變異評估等方面的應用潛力。
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標簽:   微?液滴