藥物研究領域中最常使用的設備就是液相色譜-串聯(lián)質譜（LC-MS/MS），它提供了高靈敏度、高選擇性的分析方法。在藥物分析中，結果的準確性和一致性對于保證產品質量至關重要。而且隨著儀器的靈敏度越來越高，為確保獲得更好的分析結果，實驗過程中各種因素都要考慮到。無論是溶劑、色譜柱還是提供給質譜離子源部分的氣體，都可能因基質效應或離子抑制對分析結果產生潛在影響（1）。
 

基質效應可定義為除分析物以外的其他組分對分析結果的準確性造成影響的一種綜合效應（2）。由于有不同的樣品前處理方法和樣品本身性質的差異，背景基質將或多或少地影響到一位分析實驗人員可靠地、可重復地檢測某些目標化合物的能力（3）。
 

離子抑制是基質效應的一種形式，其機制很復雜。供應給質譜儀的氣體中的雜質是一種可導致信噪比（S/N）降低的因素，這可能意味著LC-MS系統(tǒng)將無法提供可重復的結果，或者實際上質譜連調諧都無法通過。


本文對標準品的多反應監(jiān)測（MRM）模式的結果進行比較，觀察不同條件下的信噪比S/N的數(shù)據(jù)，以判斷是否存在導致離子抑制的干擾，系統(tǒng)的靈敏度是否在預期的范圍內。


制藥實驗室經(jīng)常會使用鋼瓶、杜瓦罐或氮氣發(fā)生器為LC-MS提供氮氣。


氮氣發(fā)生器消除了氮氣供應的許多麻煩，包括搬運鋼瓶以及頻繁更換高壓鋼瓶或杜瓦罐帶來的不便和安全問題。有了發(fā)生器，實驗室氣體供應不會間斷，無需擔心氣體會用完，無需等待氣體鋼瓶的輸送。此外，使用氣體發(fā)生器可以消除連續(xù)定購或租用氮氣或液氮以及運輸?shù)馁M用。成本可控，不受氮氣和液氮價格波動的影響。此外，若實驗室中儲存大量液氮，若泄露，它有可能迅速改變實驗室的氣體成分，在通風不足或的情況下給實驗室人員帶來風險，但使用發(fā)生器時，實驗室中的氧氣和氮氣的平衡不會被打破（4）。
 

德國3B Pharmaceuticals選擇Peak Genius XE氮氣發(fā)生器為LC-MS供氣

 
什么是NMHC，這是否是個值得關注的問題？

環(huán)境中可揮發(fā)的碳氫化合物，例如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷等，稱為非甲烷碳氫化合物（NMHC），其濃度范圍從十億分之一（ppb）到百萬分之一（ppm），具體含量與季節(jié)和地理位置有關（5）。大氣中的NMHC超過一定濃度，會對環(huán)境和人類造成危害，是環(huán)境領域的一個重要的評價指標。并且，作為氮氣中可能會存在的雜質，會對LC-MS的分析結果造成干擾。


由于氮氣是從環(huán)境空氣中分離得到的，因此任何環(huán)境中可能存在的雜質都會對氮氣的質量造成影響。因此，在某些實驗室環(huán)境中，或在沒有充分凈化過濾的情況下，空氣中存在的有機化合物可能會進入到質譜，影響儀器的靈敏度，并增加儀器的維護頻率。


創(chuàng)新的解決方案
當我們意識到實驗室環(huán)境所帶來的挑戰(zhàn)，為了避免氣體品質對分析結果造成的影響，Peak為Genius XE氮氣發(fā)生器設計了專有的凈化技術，為實驗室氣源提供更高程度的保護。


一些實驗室使用在線捕集阱來減少NMHC的影響，但市場上大多數(shù)捕集阱的容量非常低，不能提供長期解決實驗室環(huán)境挑戰(zhàn)的方案，捕集阱的頻繁更換會導致成本增加。


經(jīng)英國國家物理實驗室的測試和驗證，Genius XE可以將NMHC含量降低到<1ppm的水平。在運行更高靈敏度的分析或NMHC可能干擾目標分析物的情況下，Genius XE中的NMHC凈化系統(tǒng)保證您的分析結果具有更高的可靠性和準確性。


我們進行了一組對比分析，在一個比較有挑戰(zhàn)性的實驗室環(huán)境中，分別由Peak研發(fā)、制造的Genius XE氮氣發(fā)生器和不含NMHC去除技術的發(fā)生器提供氣源，測試質譜儀的性能。


使用氯霉素和利血平兩種標準品進行五次重復。在正離子模式下測定利血平的信噪比，在負離子模式下測定氯霉素的信噪比。


結果分析
 

結果表明，分別由兩臺發(fā)生器提供氣源，測試結果有很大差異。
 

在負離子模式下測試氯霉素標準品的信噪比S/N，平均5次測試結果表明，若不去除碳氫化合物的情況下，平均S/N為2179:1，而在去除碳氫化合物的情況下，平均S/N為93402:1。
 

在正離子模式下測試利血平標準品的信噪比S/N，若不去除碳氫化合物的情況下，平均S/N為36526:1，而在去除碳氫化合物的情況下，平均S/N為113431:1。
 

在某些實驗室環(huán)境中，如果沒有NMHC凈化系統(tǒng)，S/N會受到顯著影響。



 

發(fā)生器的選擇也會對結果產生一定影響。

盡管實驗室的基礎設施和建造工藝在不斷升級，但環(huán)境的影響和空氣中雜質的變化對許多實驗室來說仍然是不可控的因素。例如導致溫度和降水量的季節(jié)性波動會改變空氣中污染物含量的水平（6），尤其對大城市中的實驗室的空氣質量有較為明顯的影響（5）。

當實驗室人員越來越意識到測試過程中的每一部分都對最佳分析結果有著重要的影響，隨著分析儀器的改進，包括氣體發(fā)生器在內的所有產品都需要不斷優(yōu)化其性能。這是畢克發(fā)生器產品開發(fā)和性能優(yōu)化的推動力。

分析結果顯示了Genius XE氮氣發(fā)生器中采用的NMHC凈化技術在減少離子抑制方面的重要性，并說明了如何通過使用性能優(yōu)異的氮氣發(fā)生器來提高LC-MS性能。

Genius XE氮氣發(fā)生器
 

Genius XE是針對LC-MS最暢銷的氮氣發(fā)生器之一，將先進的技術、精妙的設計和強大的功能完美結合。為高性能的LC-MS和其它對性能以及穩(wěn)定性有高要求的實驗室應用提供最優(yōu)的一體式獨立的氮氣解決方案。

Genius XE氮氣發(fā)生器采用膜分離技術生產氮氣，將壓縮空氣通過纖維膜管束，進而將氮氣從空氣中分離出來并收集。這種生產氮氣的方法可以滿足LC-MS應用所需的流量（通常為15-70L/min，與儀器型號有關），產生純度高達99.5%的高純氮氣。

高質量的氮氣供應可以保障LC-MS最穩(wěn)定的運行狀態(tài)，保證用氣無憂，讓分析人員可以更加專注在實驗研究上。

Genius XE 70/Genius XE 35
 

參考資料

[1] Silvestro, L., Tarcomnicu, & Savu, S. (2013) Matrix effects in mass spectrometry combined with separation methods - comparison HPLC, GC and discussion on methods to control these effects. lntech Ltd.

[2] IUPAC Gold Book: Matrix Effect.

[3] Kim, H-J. & Kang, J- S. (2016) Matrix effects: hurdle for development and validation of bioanalytical LC-MS methods in biological samples. Biodesign 4(2), 46-48.

[4] Eiga - Hazards of oxygen-deficient atmospheres.

[5] Radaideh, J. (2017) Effect of meteorological variables on air pollutants in arid climates. Journal of Environmental & Analytical Toxicology 7:4      DOI:10.4172/2161-0525.1000478.

[6] Eiga - Hazards of oxygen-deficient atmospheres.