质谱技术已成为20世纪以来最重要的分析技术之一,对科研、检测和生产生活影响巨大!电离(离子发生)是质谱分析的首要关键步骤,只有当待测物“带电”时,质谱仪才能发挥其神奇作用。
药品中的亚硝胺
亚硝胺是一种潜在的强致癌物质,为降压药中的杂质,曾长期被忽视。近些年,降压药缬沙坦和雷尼替丁中因被爆出含有亚硝胺类化合物,招致过大规模的召回行动。
这些物质之所以被忽视,是因其属于药物合成工艺中较难移除的杂质。制药公司缺乏针对性的检测方法也是重要原因之一。
这一事件给相关部门带来了巨大的挑战,促使他们为药物生产制定新的标准,以防止受亚硝胺污染的药品流入市场。
我们的生活中也不乏亚硝胺类物质环伺。如烟草、培根、酱菜等腌制食品、啤酒和奶酪等发酵食物、化妆品洗发水等日化产品和橡胶制品,及在烹饪肉食时,防腐剂亚硝酸盐通过和生物胺或氨基酸反应,均会产生此类物质。
亚硝胺的电离:化学与物理的相互作用
电离是指从分子中添加或移除一个电子或质子,使其带上可识别的电荷。这需要一种能量冲击,使分子破裂,自由电子或质子吸附到其他分子上,使其处于电离状态。只有这样,质谱仪才能检测到分析物。
电喷雾电离-液相色谱质谱法(LC-ESI-MS)是近年通行的药品检测方法,适用于电离可溶解的极性物质(如高血压药物中的活性成分)。然而,许多化合物(如挥发性亚硝胺 NDMA)由于其挥发性而无法通过 ESI 电离;而适用于弱极性化合物的大气压化学电离(APCI)常作为替代方法通过切换电离源用于方法开发和检测。
用于亚硝胺分析的 APCI
而 APCI 电离法是首先将液态分析物转化为气态(例如通过加热),以电晕放电针产生的电子激发电离溶剂和载气。随后,这些带电离子与被分析物之间发生化学反应,形成脱电子或加质子或脱质子的分析物离子。
这一过程发生在质谱仪离子入口前的一个大气室内,被分析物离子将可能因无法全部进入(质谱仪)而丢失部分信号或信息。
此外,虽然 APCI 能电离亚硝胺,但因极性适用范围窄,而不适合高血压药物(中高极性)检测。这意味着,为了符合新的限量标准,生产设施通常要建立和使用不同的电离方法,进行两次以上的拼接分析方法。
因此,生产商在寻找一种可靠简便的方法,以便仅使用一种离子化技术就能符合权威标准。
作为替代方案的 SICRIT
SICRIT(在线软电离质谱鼻)电离源具有三种同时发生的电离机制。其中一种类似 APCI,即通过载气发生化学反应,通过脉冲发生电离,不过这里通过改变电离源的设计,利用等离子体环(而不是电晕放电针)传送电脉冲,其与分析物无直接接触,从而产生较温和的电离,这个过程也被称为“软”电离。“软”电离可最大程度地减少碎片(指分子在电离过程中同时发生裂解活化)的产生,使分析结果更准确。
此外,另一个结构上的不同之处在于:SICRIT 电离源可直接安装在质谱仪的离子入口处(图2),几乎所有进入源内的分析物都会被转移到质谱仪内,提升检测灵敏度;而 APCI 则会损失很大一部分的分子信号。
APCI 和 SICRIT 亚硝胺分析应用比较
图3、APCI 源与 SICRIT 源 7 种亚硝胺分析结果对比
参考资料:
Comparison of SICRIT and APCI in the Analysis of Nitrosamines with Liquid Chromatography, [2023], Plasmion GmbH
文章来源:华质泰科生物技术 微信公众号
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