一、ESI-MS 的基本原理
电喷雾电离质谱（ESI-MS）是一种重要的质谱分析技术，其基本原理是在高静电梯度下使样品溶液发生静电喷雾，形成带电雾滴，随着溶剂蒸发，通过离子蒸发等机制生成气态离子，进而进行质谱分析。这一过程包括在喷雾毛细管尖端产生带电雾滴、带电雾滴变小直至生成很小的带电雾滴、由很小带电雾滴产生气相离子三个步骤。
在喷雾毛细管尖端产生带电雾滴这一环节中，约 2 - 4kV 的电压加于金属毛细管，反电极可以是具小孔的金属板或固定在板上的取样毛细管。由于毛细管尖端很细，在空气中其尖端的电场很强。当电场作用于毛细管时，溶液中的正、负离子会移动，直至电荷分布产生的对外加电场的反作用导致在溶液中产生无场条件。若毛细管为正电极，正离子移向毛细管尖端处的弯月面，负离子则相反方向移动。由于液体表面正离子之间的斥力，克服液体的表面张力，使毛细管尖端的液面扩张，正电荷和液体进一步前移，形成锥体，称为 Taylor 锥。当电场足够高，细的喷口从锥体尖端形成并破裂为细的雾滴。
在带电雾滴变小直至生成很小的带电雾滴的过程中，溶剂蒸发起着关键作用。随着溶剂的不断蒸发，带电雾滴的体积逐渐减小，同时电荷密度不断增加。当带电雾滴的电荷密度达到一定程度，即超过 Rayleigh 极限时，会发生库仑破裂，使带电雾滴进一步分裂成更小的带电雾滴。
最后，由很小带电雾滴产生气相离子。当液滴的场强超过分析物在溶液中的溶解能时，离子解吸进入气相，形成可供质谱分析的气态离子。这一过程涉及到复杂的物理和化学机制，使得 ESI-MS 能够对各种样品进行有效的分析。（铄思百检测）
二、ESI-MS 的优势
灵敏度高
ESI-MS 能够检测到极低浓度的样品，甚至可以达到飞摩尔（10^-15）乃至阿摩尔（10^-18）水平。这使得它在分析微量样品时具有极大的优势，尤其是对于珍贵或难以获取的生物样品。
选择性好
其可以有效地将目标分析物离子化，减少杂质和干扰物质的影响，从而提高分析的准确性和可靠性。
接近天然溶液状态研究复合物
ESI-MS 能够在非常接近生物大分子天然溶液状态的条件下进行分析，这有助于更真实地反映生物大分子的生理状态和相互作用。
提供精确分子量和分子结构信息
通过测量离子的质荷比，ESI-MS 可以准确确定分析物的分子量。对于复杂的分子结构，如蛋白质非共价复合物，能够提供有关化学计量结合数等详细信息，有助于深入了解分子结构和功能。
在小分子鉴定方面，ESI-MS 能够快速准确地确定小分子的分子量和结构，为药物研发、化学合成等领域提供重要的技术支持。总之，ESI-MS 的这些优点使其在众多科学研究和应用领域中发挥着不可替代的作用。（铄思百检测）
三、ESI-MS 的局限性
不能多元素同时分析
ESI-MS 通常一次只能针对特定的一种或几种元素进行分析，无法像某些其他质谱技术那样实现多元素的同时检测。这在需要快速获取多种元素信息的实验中，可能会导致效率降低，增加分析时间和成本。
对样品构成要求较高
ESI-MS 对样品的组成和纯度较为敏感。样品中存在的杂质、盐类或其他复杂成分可能会干扰离子化过程，影响分析结果的准确性和可靠性。例如，高浓度的盐类可能会抑制目标分析物的离子化，导致检测信号减弱或无法检测到目标物质。
需要可靠的预处理
为了获得准确和有意义的结果，样品在进行 ESI-MS 分析之前，往往需要经过严格而复杂的预处理步骤。这包括去除杂质、浓缩目标物、调整样品的溶剂体系等。预处理过程不仅繁琐，而且如果操作不当，可能会导致样品损失或引入污染，从而影响最终的分析结果。（铄思百检测）
四、ESI-MS 的应用领域
临床医学领域
在临床医学中，ESI-MS 为新生儿遗传代谢病的筛查提供了精准的检测手段。它能够快速、准确地检测出新生儿体内代谢物的异常，为早期诊断和干预提供关键依据。此外，ESI-MS 在药物血药浓度监测方面也表现出色。通过对患者血液中药物及其代谢产物的浓度进行测定，有助于优化药物治疗方案，提高治疗效果，同时减少药物不良反应的发生。
化学领域
在化学领域，ESI-MS 对于合成有机化合物的分析具有重要意义。它可以帮助研究人员了解合成反应的进程和产物的纯度，为优化合成路线提供有力支持。对于天然有机化合物，ESI-MS 能够揭示其结构和组成，助力于天然产物的研究与开发。
材料科学领域
在材料科学中，ESI-MS 能够深入分析高分子化合物的结构和分子量分布，为材料的性能优化和质量控制提供数据支持。对于无机物的研究，它可以揭示其组成和价态，为新材料的设计和制备提供指导。（铄思百检测）
五、ESI-MS 的最新研究进展
集成固相微萃取（SPME）和电喷雾电离（ESI）探针用于生物和临床样品分析
暨南大学质谱仪器与大气环境研究所胡斌研究小组与其他单位合作，集成 SPME 和 ESI 探针，并耦合质谱研制出简单、快速、高效的方法，用于生物和临床样品中等复杂样品中目标分析物的增强检测。不同功能的颗粒材料可选择性地覆盖在铝箔表面并应用于不同分析物选择性的富集，实现 SPME 的功能，然后通过淋洗去除杂质并通过有机试剂洗脱目标分析物，在铝箔尖端产生喷雾电离进入质谱检测，实现了 ESI 的功能。研究发现，疏水性修饰的铝箔可用去除蛋白质和多肽样品中的盐分和表面活性剂，TiO2 修饰的铝箔可用于酶解混合物中磷酸肽的选择性富集；采用 C18 修饰的铝箔还用于临床尿液中多环芳烃暴露代谢物 1-OHP 的定性和定量检测，为环境暴露和人体健康分析提供了一种新的方法。
构建超大二维网格状分子结构及异构体识别
广州大学大湾区环境研究院王平山教授团队联合其他科研团队，在构建超大二维网格状分子结构方面取得突破性进展，通过模仿蛋白质折叠与自组装的配位作用构建了二维六边形蜂窝网格状且尺寸达到约 20 纳米的金属有机超分子。运用电喷雾电离 - 离子淌度质谱（ESI-MS）确定了该网格状超分子的分子量达 67,000 Da 以及异构体的化学组成。通过与美国阿贡国家实验室合作，利用超高真空低温扫描隧道显微镜（UHV-LT-STM）诠释了 “折叠” 与自组装的过程。进一步运用扫描隧道谱学（STS）在亚分子水平对外围的金属结点进行了区分，确定了不同金属有机三联吡啶配体中钌和铁的能带间隙，从而成功确定了每个金属原子的位置。该工作首次实现了 20 纳米尺寸二维分立金属有机超分子结构的构建，并运用超高真空低温扫描隧道显微镜成功观察到分子结构。此外，该工作通过凝聚态下局域态密度的测量实现了亚分子级别的异构体表征，为单分子器件及单分子存储方面的研究提供了可能。（铄思百检测）
六、ESI-MS 的未来发展趋势
技术创新
随着科技的不断进步，ESI-MS 技术在离子化效率、检测灵敏度和分辨率等方面有望取得新的突破。例如，改进离子源设计和优化质谱仪参数，以提高对复杂样品中微量成分的检测能力。此外，新的数据分析算法和软件的开发将有助于更准确地解析质谱数据，提取更多有价值的信息。
应用拓展
在医学领域，ESI-MS 可能会更广泛地应用于疾病的早期诊断和个性化治疗。通过检测生物标志物的微小变化，为精准医疗提供更有力的支持。在药学研究中，有望在药物研发的各个阶段发挥更关键的作用，包括药物筛选、药物代谢动力学研究和药物质量控制等。
与其他技术融合
ESI-MS 与新兴技术的融合将成为未来发展的重要方向。例如，与人工智能和大数据技术结合，实现对大量质谱数据的快速分析和深度挖掘，提高分析效率和准确性。与微流控技术的融合将进一步实现样品的微量处理和快速检测，提高分析的便捷性和实时性。
仪器小型化和便携化
为满足现场检测和即时分析的需求，ESI-MS 仪器将朝着小型化和便携化的方向发展。这将使得该技术能够在环境监测、食品安全检测等领域得到更广泛的应用，实现快速、实时的检测分析。
综上所述，ESI-MS 未来的发展充满了潜力和机遇，将为众多领域带来更先进、高效的分析手段和解决方案。（铄思百检测）
