Способ стабилизации шкалы масс и калибрант для его осуществления
Владельцы патента RU 2695033:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" (ФГБОУ ВО "КубГУ") (RU)
Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к способам стабилизации регистрируемых масс в масс-спектрометрии высокого разрешения. Способ стабилизации шкалы масс в масс-спектрометрии высокого разрешения включает калибровку масс-спектрометра в режиме "Lock-mass" с подачей азота для снабжения источника ионизации с помощью трубки, выполненной из полиамида, содержащего н-бутилбензенсульфонамид, и применение н-бутилбензенсульфонамида в качестве калибранта в способе стабилизации шкалы масс и масс-спектрометрии высокого разрешения. Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение материалоемкости и упрощение стабилизации регистрируемых масс, повышение точности определения масс. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к способам стабилизации регистрируемых масс в масс-спектрометрии высокого разрешения.
Известен способ фиксации масс с применением полидиметилциклосилаксанов (Lee, А.K. 24-hour mass lock protection / A.K. Lee, C. Farnsworth, W. Yu, L.E. Bonilla // J. Prot. Res. 2011. V. 10. P. 880-885). Ионизация осуществлялась с использованием источника электрораспылительной ионизации для нанопотоковой жидкостной хроматографии. В качестве калибранта использовали различные дезодаранты,
К недостаткам способа относится узкая область применения, что обусловлено тем, что нужно использовать источником, адаптированный для нанопотока. Кроме того, необходимо применять либо полностью, либо частично открытый источник ионизации для более эффективного проникновения полидиметилциклосилаксанов к источнику ионизации. Калибрант содержит большое количество посторонних летучих компонентов, в том числе, компонентов отдушки и других, способных обуславливать появление дополнительных пиков в масс-спектре.
Известен способ контроля стабильности регистрируемых масс в масс-спектрометрии высокого разрешения путем введения калибранта в масс-спектрометр перед элюированием из колонки определяемого вещества (Charles, L. Flow injection of the lock mass standard for accurate mass measurement in electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry coupled with liquid chromatography / L. Charles // Rapid Comm. Mass Spectrom. 2003. V. 17. P. 1383-1388). В качестве калибранта авторы предлагают использовать близкие по массам к определяемому веществу компоненты, что позволит снизить ошибку определения масс в момент его элюирования. В ходе одного анализа возможно использование большого количества калибрантов.
Однако при использовании калибрантов необходимо применение дополнительных насосов, обеспечивающих их подкачку, и шестипортового крана, установленного после хроматографической колонки, перед детектором, с помощью которого осуществляют переключение между подачей калибранта и пробы, что приводит к усложнению и существенному удорожанию прибора.
Наиболее близким аналогом является способ калибровки масс-спектрометра с дополнительным источником ионизации (Nepomuceno A.I. Dual Electrospray Ionization Source for Confident Generation of Accurate Mass Tags Using Liquid Chromatography Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry / A.I. Nepomuceno, D.C. Muddiman, H.R. Bergen, J.R. Craighead, M.J. Burke, P.E. Caskey, J.A. Allan // Anal. Chem. 2003. V. 75. P. 3411-3418). Калибрант подают не на основной источник ионизации, а во вспомогательный источник, который используют исключительно для подачи калибранта, что позволяет существенно снизить ошибку определения масс. В качестве калибранта авторы предлагают использовать полиэтиленгликоль-1000.
Недостатком способа является усложнение камеры источника ионизации, установка дополнительного (вспомогательного) источника ионизации, что приводит к общему существенному удорожанию прибора, поскольку помимо самого источника требуется вспомогательная электроника, обеспечивающая корректность его работы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение материалоемкости и упрощение стабилизации регистрируемых масс, что позволит повысить точность определения масс.
Технический результат достигается тем, что в способе стабилизации шкалы масс в масс-спектрометрии высокого разрешения калибровку масс-спектрометра осуществляют в режиме "Lock-mass", подавая азот для снабжения источника ионизации с помощью полиамидной пневмотрубки, содержащей н-бутилбензенсульфонамид, который используют в качестве калибранта. Под действием азота, используемого в качестве газа-распылителя, н-бутилбензенсульфонамид, вымывается из стенок трубки и попадает в источник ионизации, где происходит его ионизация. Экспериментально было выявлено, что н-бутилбензенсульфонамид, находящийся в качестве пластификатора в полиамидных пневматических трубках, способен образовывать как положительные, так и отрицательные ионы. Например, при электрораспылительной ионизации с регистрацией положительных ионов для него характерно образование иона [М+Н]+, имеющего соотношение массы к заряду (m/z) 214,0896, в то время как при регистрации отрицательных ионов происходит образование иона [М-Н]-, имеющего m/z 212,0751.
Таким образом можно заключить, что н-бутилбензенсульфонамид является универсальным калибрантом и его применение позволяет при стабилизации регистрируемых масс повысить точность определения масс при работе с низкомолекулярными соединениями.
Режим работы "Lock-mass" является универсальным режимом, позволяющим зафиксировать шкалу масс прибора на конкретном значении m/z, при этом в масс-спектре всегда присутствует ион, соответствующий калибранту, который и является опорным значением, относительно которого и проводится непрерывная корректировка шкалы масс прибора. Применение в качестве калибранта н-бутилбензенсульфонамида, присутствующего в полиамидных трубках в качестве пластификатора и обеспечивающего стабильный фоновый сигнал, не зависящий от состава пробы, может быть использован для работы прибора в описанном режиме. Стоит отметить, что на эффективность ионизации компонентов пробы н-бутилбензенсульфонамид не оказывает никакого влияния.
Применение н-бутилбензенсульфонамида в качестве универсального калибранта для стабилизации регистрируемых масс в масс-спектрометрии высокого разрешения позволяет обойтись без дополнительных устройств и модулей (кранов, насосов, двойных источников ионизации), а также использования особо чистых веществ, которые используют для напуска в камеру источника ионизации. При этом реализация такого способа позволяет сохранить эффективность ионизации определяемых веществ, подтверждением чего является высокий уровень совместимости пневмотрубок из полиамида с химическими веществами и материалами, обладающими различными свойствами. Таблицу их совместимости с большим перечнем химических веществ можно посмотреть по ссылке http://kipservis.ru/pnevmatika_vesta/tablica_sovmestimosti.htm.
На рисунке 1а представлен масс-спектр ноотропного препарата NSI-189, полученный путем напуска вещества в источник ионизации; на рисунке 1б - масс-спектр ноотропного препарата NSI-189, полученный путем напуска вещества в источник ионизации в присутствии н-бутилбензенсульфонамида.
Пример конкретного выполнения.
Раствор ноотропного препарата NSI-189, имеющего структурную формулу
анализировали для установления точной молекулярной массы с использованием квадруполь-времяпролетного масс-спектрометра Agilent 6530. Прибор был откалиброван перед проведением анализа с использованием в качестве калибранта стандартной смеси, рекомендуемой производителем. Компания «Agilent» для этих целей использует смесь, состоящую из бетаина (0.01%), аммонийной соли трифторуксусной кислоты (0.01%), гексаметоксифосфазина (0.01%), гексакис(2,2-дифторэтокси)фосфазина (0.01%), гексакис(1Н, 1Н, 3Н-тетрафторпропокси)фосфазина (0.01%), гексакис(1Н, 1H, 5Н-октафторпентокси)фосфазина (0.01%), гексакис(1Н, 1Н, 7Н-додекафторгептокси)фосфазина (0.01%), гексакис(1Н, 1Н, 9Н-перфторнонилокси)фосфазина (0.01%), гексакис(1H, 1Н, 4Н-гексафторбутилокси)фосфазина (0.01%), гексакис(1Н, 1H, 6Н-декафторгексилокси)фосфазина (0.01%), гексакис(1Н, 1Н, 8Н-тетрадекафтороктилокси)фосфазин а(0.01%), трис(трифтометил)-1,3,5-триазин (0.01%о), трис(гептафторпропил)-1,3,5-триазина (0.01%), растворенных в ацетонитриле (95%) и воде. В случае калибровок приборов других изготовителей используются иные составы.
Анализ проводили путем напуска исследуемого вещества в камеру источника ионизации. Зарегистрированный масс-спектр представлен на рис. 1а. Рассчитанная на основе обработки масс-спектра ошибка определения масс в этом случае составила 2,7 ppm, что является удовлетворительным результатом.
После этого в газовую линию подачи азота масс-спектрометра Agilent 6530 была включена полиамидная трубка, содержащая н-бутилбензенсульфонамид длиной не менее 10 см, которая обеспечила присутствие в камере источника ионизации н-бутилбензенсульфонамида, примененного нами в качестве калибранта, что позволило провести анализ в режиме "Lock-mass". Как видно из рис. 1б, детектируемая масса отличается на 0,0011 Да. Учитывая, что истинная моноизотопная масса данного соединения составляет 367,2492 Да, можно рассчитать ошибку, полученную в обоих случаях по следующей формуле:
где
ME - ошибка определения масс, миллионные доли (ppm);
Мтеор - теоретически ожидаемая масса;
Мпракт - полученная масса.
Рассчитанная ошибка определения масс на основе обработки масс-спектра во втором случае в присутствии н-бутилбензенсульфонамида составила всего 0,3 ppm, что позволяет говорить о значительном увеличении точности регистрируемых масс.
Из уровня техники неизвестно применение н-бутилбензенсульфонамида в качестве калибранта, его свойство образовывать как положительные, так и отрицательные ионы выявлено в процессе проведенных исследований, т.е. заявляемое техническое решение обладает изобретательским уровнем, и это его свойство может широко применяться в аналитическом приборостроении.
1. Способ стабилизации шкалы масс в масс-спектрометрии высокого разрешения, отличающийся тем, что калибровку масс-спектрометра осуществляют в режиме "Lock-mass", подавая азот для снабжения источника ионизации с помощью трубки, выполненной из полиамида, содержащего н-бутилбензенсульфонамид.
2. Применение н-бутилбензенсульфонамида в качестве калибранта в способе стабилизации шкалы масс в масс-спектрометрии высокого разрешения.
