대기압 광전이온화
대기압 광전리(Atmospheric pressure photoionization ionization, APPI)는 액체 크로마토그래피-질량 분석(LC-MS)에서 사용되는 소프트 이온화 기술로, 이 기술은 광화학 작용을 이용하여 기상 샘플을 이온화합니다. 질량 분석을 통해 APPI는 약한 극성과 비극성 화합물의 분석 감지에 도움을 줍니다.
대기압 광전리 원리
APPI에서, 액체 크로마토그래피의 용매와 샘플은 먼저 기체 상태의 분석물(M)을 형성하며, 기체 상태의 분석물은 광원으로부터 발사된 광자와 상호작용하여 이온화된 후 질량 분석기로 도입되어 분석됩니다. 이 과정에서 분석물과 용매가 모두 여기될 수 있으며, 분석물은 용매로부터 양성자를 획득할 수도 있습니다. 용매와 분석물이 모두 이온화될 수 있기 때문에 UV 광원의 방사 에너지는 분석물의 이온화 에너지보다 크고, 공기 성분과 용매의 이온화 에너지보다 작아야 하며, 이를 통해 불순물 이온이 질량 분석기에 들어가는 것을 줄일 수 있습니다. APPI 광원은 아르곤 램프, 제논 램프 또는 기타 유사 물질에서 유래할 수 있습니다. 이 중 제논 램프의 사용이 가장 빈번하며, 제논 램프가 발사하는 적색광 에너지는 일반적인 용매와 대부분의 화합물 사이에 위치합니다.
분석물을 직접 이온화하는 방법을 직접 APPI라고 합니다. 또한, 일부 분석물은 직접 광전리를 통해 생성된 이온의 수가 적기 때문에 분석물이 대량의 이온을 형성하도록 돕기 위해 적절한 물질을 추가할 필요가 있습니다. 분석물의 이온화를 돕는 매체를 도핑제라고 합니다. 도핑제를 포함하는 APPI 과정은 도핑제 보조 APPI(DA-APPI)라고 합니다. 광전리 매체로서 도핑제는 주로 전하 교환 또는 양성자 이동을 통해 분석물이 이온을 형성하도록 도와줍니다. 처음에 도핑제는 광자를 수신한 후 이온화됩니다. 이온화된 도핑제 이온(D+)은 분석물과 직접 전하를 교환하여 M+을 형성할 수 있습니다. 다른 한편으로, D+는 획득한 양전하를 용매로 전달한 후 용매를 통해 양성자가 분석물로 전달되어 충분한 [M + H]+가 질량 분석기로 들어가게 됩니다. DA-APPI 과정에서 도핑제의 기본 조건은 광원이 발사하는 광자의 에너지보다 낮은 이온화 에너지와 낮은 양성자 친화력입니다.
대기압 광전리
대기압 광전리의 장단점
APPI는 화합물, 특히 약한 극성과 비극성 화합물에 대해 명백한 분석 장점을 가지고 있습니다. 이는 약물, 약물 제품, 펩타이드글리칸, 다환 방향족 탄화수소, 스테로이드, 곰팡이 독소, 퀴닌, 아세트알데하이드, 케톤류 등의 분석에 사용할 수 있습니다. APPI는 극성 및 비극성 소분자를 동시에 이온화할 수 있어 사용자가 한 번의 분석으로 더 많은 화합물을 분석할 수 있습니다. 또한 APPI는 측정 과정에서의 기질 효과와 관련 이온 억제를 크게 줄이고, 샘플 정제 과정을 단순화하며, 샘플 전처리 시간을 절감하고, 더 높은 분석물 회수율을 얻으며, 분석 데이터의 품질을 보장합니다. 게다가 APPI의 측정 결과는 5자리의 동적 선형 범위를 가지며, 정량 분석자에게 선호되는 이온 소스 방법입니다.
하지만 APPI는 대기압 화학 이온화만큼 민감하지 않습니다. 또한 APPI는 열 안정성이 낮은 화합물에는 적합하지 않습니다. 실제 분석에서는 일부 분석물이 직접 광전리로 생성된 이온의 수가 적기 때문에 APPI에 대해 도핑제는 필수적입니다.
대기압 광전리의 응용 예시
APPI는 실제 응용에서 LC/MS의 발전을 촉진했습니다. LC-APPI-MS는 민감도와 특이성을 희생하지 않고도 탐지 비용과 시간을 줄여, 식품, 환경, 의료 및 화학 산업의 분석 측정에 널리 사용됩니다.
환경 오염 물질 탐지인간 활동의 간섭으로 인해 점점 더 많은 유해 물질이 환경에 방출되어 물, 대기, 토양 및 생물 오염을 초래했습니다. LC-APPI-MS는 미량 약물 잔류물, 농약, 살균제, 방부제, 식품 첨가제 및 산업 화학 물질의 분석에서 중요한 역할을 합니다. 톨루엔을 도핑제로 사용하는 LC-APPI-MS는 물에서의 약물 잔류물 감지에 사용되며, 예를 들어 이질, 아세트아미노펜, 카페인, 나프록센, 패러세타몰 및 페닐에톤의 검출 한계는 0.3ng/L에서 15ng/L 사이입니다.
인체 내 유해 물질 탐지인체 혈액 내 유해 물질은 APPI로 분석할 수 있습니다. 혈액 샘플을 폼산 및 아세토니트릴로 처리하여 상층을 분리하여 분석합니다. 파라콰트와 디쿠아트의 일일 회수율은 각각 99.0%와 91.9%이며, 상대 표준 편차는 각각 5.8%와 6.5%입니다. APPI를 사용한 인체 내 유해 물질 탐지의 장점은 낮은 검출 한계, 짧은 분석 시간 및 간단한 전처리 작업입니다.
식품 내 항생제 잔류물 탐지항생제가 환경 미생물, 동식물의 성장 및 인간 건강에 미치는 영향은 광범위한 관심을 불러일으켰습니다. APPI는 우수한 민감도와 선택성을 가지고 있어 어류에서 클로람페니콜 잔류물 측정에 이상적인 이온화 기술입니다. 잉어와 가자미의 검출 한계는 각각 0.27ng/g와 0.10ng/g입니다. 또한, APPI는 꿀에서 18종의 아미노벤젠설폰아미드 물질을 분석하는 데 사용되었습니다. 검출 한계는 0.4-4.5μg/kg이며, 민감도는 각각 ESI 소스와 APCI 소스의 1.0-6.6배 및 2.4-8.2배입니다.
APPI는 많은 분야에서 널리 응용되었으며, 전자 충격 이온화 및 화학 이온화에 이어 또 다른 성공적인 이온 소스입니다. LC-MS의 APPI 개발 및 응용은 비극성 화합물의 분석 민감도를 향상시키고, 이온화 가능한 화합물의 검출 범위를 확장하며, 질량 분석기의 분석 응용 분야를 확장했습니다. 또한 APPI는 인산염 완충액과 계면활성제의 간섭을 적게 받아 모세관 전기영동 질량 분석에 좋은 전망을 제공합니다.
이 글은 이온화 방법 중 하나인 대기압 광전리 APPI에 대해 간략히 소개하여 질량 분석 기술에 대해 더 잘 이해할 수 있도록 도와줍니다. 백타이파크 바이오테크놀로지는 가장 진보된 기기를 갖춘 전문 질량 분석 플랫폼을 보유하고 있습니다. 질량 분석기를 사용하여 백타이파크 바이오테크놀로지는 다양한 요구를 충족시키기 위해 다양한 서비스를 제공할 수 있습니다.
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