质谱技术在痕量分析中的初步应用

摘要

质谱作为一种常用的分析技术，有高灵敏度、高鉴别力，并能与其他分离分析手段如气相色谱质谱、高效液相色谱质谱、超临界色谱\质谱等相互兼容，成为促进多学科研究的重要手段，因此近年来发展迅速，不仅应用学科领域广泛，而且仪器种类也在不断改进。联用技术是目前物质分析中的热点。随着接口技术的突破联用技术及其组合方式正在迅速增加。除了传统的GC-MS、HPLC-MS外，利用SFC-MS、MS-MS进行选择监测也具有很高的选择性因而具有很好的定量灵敏度和可靠性。目前这一技术也成为发达国家药物及化学毒物监控的热门手段。同时，液相色谱-核磁共振-质谱联用仪(HPLC-NMR-MS)也已应用于研究中。 本次研究应用气相色谱-质谱(GasChromatography-MassSpectromGC-MS)及高效液相色谱-质谱联用技术(HighPerformanceLiquidChromatography-MassSpectromHPLC-MS)对涵盖了有机挥发性溶剂、鼠药、有机磷、毒品、镇静剂等具有较广泛代表性的化学毒物进行痕量分析研究，旨在通过对质谱分析系统的研究寻找最佳的分析方法和条件，获得最佳的检测灵敏度和准确度，并形成一套较完备的化学中毒快速分析程序，为化学中毒分析提供较为翔实且具有实践价值的技术数据和方法学资料。 目的: 1.研究质谱联用技术在复杂生物样品中进行快速定性分析的方法。 2.比较色谱技术(GC、HPLC)与质谱技术(MS)在痕量物质定量中的灵敏度的差异。 3.实测样品，对生物样品中5类化学毒物进行质谱与色谱方法检测数据的比较。 方法: 1.运用GC、HPLC及GC-MS、HPLC-MS技术，将各种检材的挥发性有机物、有机磷、鼠药和毒品在DB-5及HP-5MS石英交联毛细管柱进行分离，将尿样中的安眠镇静类药物用Zorbax-C18柱进行分离。通过调节柱温、柱流量、进样方式和流动相的选择等方式，寻找各种毒物在不同检材中及不同检测设备上的检测方法，同时运用NIST98数据库多维检索的方式对待测痕量物质进行定性分析。 2.检测时运用气相色谱的氢火焰离子化检测器(FID)、氮磷检测器(NPD)、二极管阵列检测器(DAD)、质谱检测器(MSD)及高效液相色谱质谱(HPLC-MS)对痕量待测组分进行定量分析。同时比较色谱及质谱技术在分析复杂基质痕量物质方法学上的优劣，选择并系统化地建立一套适合毒物痕量分析的方法程序。在应用质谱技术定量时采用调整EM点ExtractionIon、Scan、SIM等技术寻找各种毒物的最低检测限值。 结果与讨论: 1.生物样品中有机磷农药本次研究用液液萃取/气相色谱(GC-氮磷检测器，NPD)进行分析测定。利用GC-NPD在线分析有机磷农药，敌敌畏(Dichlorvos)、马拉硫磷(Malathion)等农药对紫外的吸收较差，在定量测定10～100ng/L水平的水样时较为困难。利用GC-MS在测定有机磷农药时可获得良好的结构信息，具有极强的抗干扰能力，其检测限与灵敏度均较NPD为佳，在选择离子监测(SIM)状态下最低检测限为0.1～2ng。此方法可用于多种生物样品中有机磷农药的痕量测定。 2.本次研究利用GC-FID及GC-MS分析生物样品中的鼠药类或毒品类成分，GC-MS有保留时间和质谱图的定性信息，利用NIST98标准质谱图库系统，可以快捷准确的确定疑似毒物的种类。GC-FID分析系统定性信息单一，仅靠保留时间一项难以确定化合物的确定组分，虽然可以利用与疑似鼠药相同的标准物进行保留时间和峰面积的叠加来进行进一步的定性分析，但方法抗干扰能力差、灵敏度低，容易受到仪器及实验方法设置的影响，在进行复杂样品(如血液样品)中痕量毒物的定性分析时气相/质谱联用法在灵敏度及定性实验的准确度上均体现了巨大优势。 3.在本次研究对含多种挥发性有机物的混合物检测中，利用GC-FID仅能就已确定保留时间的几种挥发性物质进行定性分析，而GC-MS技术则能在同一时间内分析数十种挥发性有机物[4]，利用NIST98标准质谱图库系统，可以快捷准确的确定它们的种类和结构。特别是当某种组分含量极低时，GC-FID无法检测到其准确的定量信息，而导致检测组分的缺失，利用质谱技术的高灵敏度、高选择性的特点，可以为含复杂组分的挥发性有机物的确认和鉴定带来最佳的实验方案。 4.在本次研究中应用了HPLC-MS对人尿中安眠镇静药进行了检测。由于大多数药物具有热稳定性差、极性基团多、分子量大等特点，GC及GC-MS技术均不能满足检测的需要[5]。在利用HPLC及LC-MS技术检测复杂基质中安眠镇静类药物的比对实验中，LC-MS由于其高度灵活的实验设置、简便快捷前处理程序、高灵敏度及高选择性等特点，证明是目前分析复杂基质中药物成分的最佳方法。 5.用气相色谱法(估计为色谱检测限值以上)和气质联用法(估计为色谱检测限值以下)对实测样品(包括车间空气中的挥发性有机物，生物样品中有机磷农药、鼠药、毒品、安眠镇静剂)进行微量及痕量检测分析，并进行比较。进一步证实了在实测样品中微量(色谱法检测限以上)毒物的检测中，质谱法与色谱法在结果上有较佳的一致性，而在痕量分析时，质谱技术具有更高的灵敏度及定性准确性。 结论: 1.GC-MS技术是目前分析复杂基质中痕量的有机磷、鼠药、毒品及挥发性有机物的最佳和准确的方法。 2.LC-MS技术是目前分析复杂基质中痕量药物的最佳和准确的方法。 3.在实际样品中微量(色谱法检测限以上)毒物的检测中，质谱法与色谱法在结果上有较佳的一致性，而在痕量分析时，质谱技术具有更高的灵敏度及定性准确性。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

i材料与方法

第三章结果

第四章讨论

第五章结论

参考文献

致谢

附录攻读学位期间发表的主要学术论文

声明