대기압 화학 이온화
대기압 화학 이온화(Atmospheric pressure chemical ionization, APCI)는 새로운 이온화 방법으로, 주로 고성능 액체 크로마토그래피와 질량 분석에서 연결 기술로 사용됩니다. 대기압 화학 이온화는 광범위한 이온화 범위, 높은 민감도 및 선택성을 특징으로 합니다. 이는 액체 크로마토그래피의 고효율 분리 능력과 결합되어, 액체 크로마토그래피-대기압 화학 이온화 질량 분석이 생물 및 환경 화학 분야에서 표준 분석 기술로 자리 잡게 합니다.
대기압 화학 이온화의 원리
APCI의 개략도
가스 보조 하에, 용매와 샘플이 주입기를 통해 흐릅니다. 용매와 샘플은 주입기에서 가열 장치에 의해 증발되어 주입기 출구에서 분출됩니다. 주입기의 출구에서, 전극 전기 코로나 방전으로 용매가 이온화됩니다. 용매 이온은 샘플 분자와 반응하여 샘플을 이온화합니다.
대기압 화학 이온화 반응 과정은 전통적인 화학 이온화와 매우 유사합니다. 차이점은 기존의 화학 이온화는 진공 하에서 용매에 전자 충격을 가해 이온화하는 반면, 대기압 화학 이온화는 상압하에서 방전침 전기 코로나 방전을 통해 샘플을 이온화합니다. 대기압 화학 이온화는 주로 열 안정성이 좋은 샘플을 분석하는 데 사용됩니다. 전자 분무 이온화에 비해, APCI는 이동상 호환 범위가 더 넓습니다.
대기압 화학 이온화의 장단점
APCI는 단일 전하를 띤 산물을 생성하며, 산물 분자의 질량 스펙트럼은 직접 관찰할 수 있습니다. 즉, APCI는 다중 전하 이온 산물로 인한 신호 중첩과 질량 스펙트럼 해상도 감소 문제가 없습니다. APCI는 샘플을 기화해야 하므로 열 안정성이 좋고 양성자 친화력이 낮은 약한 극성 화합물 분석에 적합합니다. 이동상 유속 측면에서 APCI는 ESI보다 높은 유속에 적응할 수 있습니다.
또한, APCI는 생체 고분자 분석에 적합하지 않습니다. 이는 일련의 다중 전하 이온을 생성할 수 없기 때문입니다. APCI는 생성되는 단편 이온이 적어 구조 정보가 제한적입니다.
대기압 화학 이온화의 응용
APCI는 질량분석기의 샘플 오염을 크게 줄여, 연속 질량분석의 응용에 조건을 제공합니다. APCI 소스 질량 범위는 25000(m/z)에 도달할 수 있습니다. 이는 기존 사중극자 및 이온 트랩 질량분석기의 질량 분석 범위를 크게 초과하여 LC-APCI-MS/MS가 비공유 결합 복합체를 분석하는 데 사용할 수 있습니다.
담배 내 유해 물질의 측정: APCI와 고성능 액체 크로마토그래피 및 질량 분석의 결합은 담배 내 유해 물질의 측정에서 중요한 응용을 가지고 있습니다. HPCL-APCI-MS/MS는 담배 내의 카보닐 화합물과 글리코사이드 화합물에 대한 우수한 검출 능력을 가지고 있습니다. 담배 내의 니코틴을 검출하는 이 방법의 검출 한계는 0.4μg/L입니다. 액체 크로마토그래피 연속 사중극자 질량 분석을 사용하여 APCI 모드에서 8종의 담배 샘플 내의 헤테로사이클 아민 함량을 측정하며, 검출 한계는 0.042-2.8ng/개비, 회수율은 68%-108%입니다.
인간 각질층 내 세라마이드 분석: 세라마이드는 피부의 장벽 기능 유지에 필수적입니다. 많은 피부 질환이 세라마이드 스펙트럼과 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다. APCI 질량 분석과 정상상 크로마토그래피를 결합하여 알려진 9종의 세라마이드 질량 스펙트럼을 얻음으로써, 우리는 잠재적인 분자 메커니즘을 이해하여 새로운 진단 방법을 도출하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 심각한 피부 질환(예: 아토피성 피부염 및 건선)을 가진 환자의 질량 스펙트럼을 건강한 대조군과 비교할 수 있습니다.
치즈 숙성도 분류 및 예측: APCI 질량 분석과 기체 크로마토그래피-질량 분석의 결합은 다른 숙성도 치즈 내 휘발성 화합물의 존재를 연구하는 데 사용됩니다. 이 기술은 치즈의 다른 숙성 단계별 특징에 따라 치즈의 연령을 정확히 예측할 수 있으며, 성공률은 70%에 달합니다. 성숙도를 예측하는 것 외에도, 분석 결과는 화학계량학과 결합되어 치즈 내 휘발성 성분을 빠르고 자세히 분석할 수 있으며, 이는 품질 평가 및 제품 개발 가속화를 위한 기초를 제공합니다.
약물 및 그 대사물 분석: APCI로 형성된 단일 전하 제품은 전자 분무, 열 분무 및 이온 빔 소스보다 민감하여 약물 및 그 대사물의 분석이 더욱 간단하고 신속해집니다. APCI는 8분 이내에 인간 소변 내 8종의 프탈레이트 유도체의 정량 분석 결과를 제공합니다. 동시에, APCI는 플라보노이드, 설폰아미드 및 펜타플루오로벤젠 유도체를 빠르고 민감하게 분석할 수 있습니다.
LC-APCI/MS는 조작이 간단하고, 민감도가 높으며, 신호가 명확한 특징을 가지고 있습니다. 이는 의약, 환경, 화학 및 농업에서 광범위한 응용을 가지고 있습니다. 더 발전하고 최적화됨에 따라, APCI는 다양한 응용에 사용될 것입니다.
이 문서는 질량 분석에 대해 더 많이 이해할 수 있도록 대기압 화학 이온화라는 이온화 방법을 간략히 소개합니다. 바이오테크놀로지 회사인 BaiteiPacker는 가장 진보된 기기를 포함한 전문 질량 분석 플랫폼을 보유하고 있습니다. 질량 분석을 통해 BaiteiPacker는 다양한 요구를 충족시키기 위해 다양한 서비스를 제공합니다.
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