元芳，你怎么看离子抑制的原因？？？

展源 2023-08-21

离子抑制的来源包括样品中存在的有机或无机分子等内源性化合物，以及原始样品中不存在但可能在样品制备过程中引入的外源性物质。

不同基质类型（如尿液、口腔液和血浆）之间以及不同样品前处理技术，包括直接进样、稀释、蛋白沉淀（PPT）、固相萃取（SPE）和液液萃取（LLE），基质效应程度存在较大差异。除了离子抑制，分析物也有可能发生离子增强，这涉及到由于基质效应的存在而导致的分析物响应的增加。然而，离子抑制比离子增强更常见，因此离子增强不会在本综述中详细讨论。本节的目的是简要概述离子抑制的可能原因。关于MS离子化和离子抑制的主题，已经有多本书和综述性论文被写入，可以进行更深入详细的查阅。

可作为离子抑制剂的内源性成分包括：离子型物种（无机电解质、盐类）、高极性化合物（酚类、色素类）和各种有机分子，包括碳水化合物、胺、尿素、脂类、肽类、化学结构与目标分析物接近的类似物或代谢物。一些因素使基质成分成为诱导离子抑制的主要候选物，例如，出现在与感兴趣的分析物相同的色谱保留窗口中的高浓度、高质量数、碱性和共洗脱。在文献中较少遇到的离子抑制的第二种来源是由于在样品收集和制备步骤中存在从各种外部来源引入到样品中的分子。其中第二类离子抑制剂包括塑料和聚合物残留物、邻苯二甲酸酯、洗涤剂降解产物（烷基酚）、离子对试剂、质子交换剂（如有机酸）、校准品、缓冲剂以及SPE、LC或GC固定相释放的物质。

离子抑制与化合物本身有关，发生在离子源中电离过程的早期阶段。它可以由极性和未保留的基质成分引起，也可以由LC柱的过载引起。人们提出了不同的机制来解释迄今为止所记录的离子抑制现象。这些包括：

基质成分和分析物离子之间的竞争，它们在液相溶液中共同洗脱，进入质谱后被同时电离。
竞争可用电荷的基质干扰。
与分析物结合或导致分析物共沉淀的基质。
可能通过气相酸/碱反应中和的分析物离子。
流动相添加剂。
设备设计。

以上均有可能造成MS信号响应的降低

( a )在ESI电离中，流动相的蒸发开始于离子源中，随着溶剂从液滴中蒸发，液滴表面的离子密度增加。液滴表面的电荷增加到一个临界点，称为瑞利稳定极限。此时液滴通过静电排斥作用被分割成更小的液滴，直到分析离子被排放到气相分子中。在较高浓度下存在的任何干扰化合物都会增加电喷雾离子化( ESI )中产生的液滴的粘度和表面张力，并通过减少进入液滴表面的途径来降低分析物到达气相的能力。

ESI电离示意图

( b )分析物和基质组分之间可能存在竞争以获得可用电荷，导致标准溶液和样品之间不同的分析物响应。根据离子化和离子蒸发发生的环境，基质和分析物之间的这种竞争可以有效地降低（离子抑制）或增加（离子增强）所需分析物离子的形成效率。

( c )分析物与大分子等非挥发性物质的共沉淀也可以限制它们在气相中的转移。研究表明，质量较大的分子会抑制较小分子的信号，中高极性分析物尤其容易受到离子抑制的影响。

( d )如果在ESI正离子模式下，带电的分析物转移到气相中，如果气相中存在另一种中性物种，其质子亲和力高于分析物，则质子转移反应可能导致分析物电荷被中和。此外，高电离效率或表面活性的样品中存在的其他离子物种，如盐类，在离子蒸发过程中可能会与分析物竞争。高水平的非挥发性物质也会引起液滴溶液性质的变化，并能阻止液滴半径和表面电荷达到电离发生所必需的水平，来影响电离分析物向气相中的转移。

( e )同时加入低水平的流动相添加剂，如甲酸，可以提高分析物的响应。TFA 可以对离子化产生抑制作用。

( f ) ESI和APCI是LC-MS中最常用的两种离子化技术，由于它们对流动相的有效去溶剂化作用，在与液相色谱联用时特别有用。ESI是一种灵敏的离子化技术，尽管已经观察到它很容易受到离子抑制的影响。据报道，ESI比APCI更容易受到离子抑制。对于缺乏可电离官能团或不能有效地将离子转移到气相中的化合物，在ESI中灵敏度较差。在去溶剂化和离子化过程中，有几种可能的机制可以导致分析物响应降低。在ESI中，液相中电离的化合物和离子从带电液滴中释放出来。毛细管和对电极之间的外加电场导致带电化合物在液滴表面聚集。ESI过程中能够形成的离子总数的上限与所有液滴的总表面积有关，通常在10^(-5)M的样品离子浓度下达到这一上限。此时，响应不再增加，而是趋于平稳，最终会降低。如果许多化合物被共洗脱，它们的相对液相碱性和表面活性将决定单个化合物的离子化效率。由于内源性化合物可以在高浓度下存在，并且它们的相对碱性和表面活性可以与分析物相当或高于分析物，因此10^(-5)M的极限迅速超过，导致离子抑制。

APCI电离示意图

有研究表明，APCI的离子抑制效应较弱：因为当电离发生时，分析物已经处于气相中。与ESI不同的是，分析物之间进入气相的竞争较小，因为中性分析物通过在加热流中汽化液体而转移到气相中。APCI确实经历了一定的离子抑制，这可以通过样品组成对电晕放电针电荷转移效率的影响来解释。此外，由于分析物很少有机会通过气化区而留在溶液中，APCI中离子抑制的另一种机制是固体形成，既可以作为纯分析物，也可以作为与其他非挥发性样品组分的固体共沉淀物。

内容来源：分析与GMP

责任编辑：展源

审　　核：何发

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