利用团簇诱导解吸/电离质谱法分析表面复杂分子及其反应

我们称之为DINeC的中性SO2团簇诱导解吸电离，是一种温和且高效的解吸电离方法。该方法可用于生物分子（如肽和蛋白质）的质谱分析。由于DINeC能够使分子完整地从样品表面解吸，因此这些分子中的细微化学变化在质谱图中易于被检测。

该过程在以下模拟中进行了演示。入射的团簇通过团簇与表面的碰撞而发生碎裂。表面同位素二肽溶解于其中一个团簇碎片中，并通过此过程脱附。

在实验中，SO2 团簇的分子束通过脉冲喷嘴的超声膨胀产生。在团簇表面撞击过程中溶解并电离的分子被转移至离子阱中进行质谱分析。典型的质谱图仅在完整分子的 MO 设定值处显示峰。

本实验操作将由本实验室的两位博士生 Karolin Bomhardt 和 Pascal Schneider 演示。对于标准样品，从厚度约为 0.5 至 1 毫米的硅晶圆上切割出 1 厘米 × 1 厘米的正方形基底。将硅基底分别在超声波浴中的乙醇和丙酮中各清洗 15 分钟。

在干燥的氮气流中干燥基底。然后，将 5 至 30 微升样品溶液滴加到基底上。根据溶剂的蒸气压，将样品在常温下或干燥器中干燥，直至所有溶剂完全蒸发，形成干燥薄膜。

考虑最简单的制备方案。例如，在研究荧光笔墨水时，只需在基底表面画一个点即可。使用胶带或通过螺丝固定的夹具将样品固定在样品 holder 上。

此外，在样品台上安装一个参考样品，例如一段微米级厚度的血管紧张素II薄膜。然后，按下“Vent load lock”以对装载锁系统进行放气。等待五分钟，或直至达到大气压。

打开进样锁，安装样品台。关闭进样锁，并将进样锁室抽真空至压力低于2 × 10⁻⁵ 毫巴。打开通往DINeC腔室的阀门，使用传样杆将样品台转移至主机械手。

将样品台连接到操纵器上。缩回传输杆，并关闭装载锁与DINeC腔室之间的阀门。打开气瓶与喷嘴之间的阀门。

将气体混合系统外围的二氧化硫和氦气混合物的压力调节至15 bar。将操纵器的位置设置为参考样品的位置。在测量阳离子质谱时，将样品和栅极的偏压分别设置为+40伏和+7伏。

为了驱动脉冲喷嘴和离子阱质谱仪，将外部函数发生器设置为两赫兹。使用延迟发生器，将离子阱发出的清空陷阱信号与脉冲喷嘴触发信号之间的时间延迟设为五毫秒。在布鲁克控制软件中，于主对话窗口的“模式”页面，选择“扫描模式”为“增强分辨率”。

输入质荷比（M/Z）范围为50至3000，累积时间设为0.1毫秒，平均次数设为10次；极性选择方面，阳离子质谱测量选正离子模式，阴离子质谱测量选负离子模式。当DINeC腔室内的压力降至低于3×10⁻⁶毫巴时，开始测量。将质荷比（M/Z）设置为相应质量，以追踪随时间变化的色谱信号。

在控制软件中点击“操作”按钮。通过按下“记录”按钮开始记录测量数据。使用参考样品（如血管紧张素II）测量测试光谱，持续约300秒。

通过调整清空离子阱信号与触发脉冲喷嘴信号之间的时间延迟，优化信号强度。在时间延迟优化后，移动操纵器至待测样品的位置。单击“记录”按钮，以采集感兴趣时间范围内的质谱数据。

测量完成后，将相应的数据集加载到数据分析程序中，如本例中所示的参考测量。使用鼠标的右键在色谱图中选择感兴趣的时段。平均光谱将在单独的窗口中显示。

单击“导出为ASCII文件”以将光谱导出为数据文件，以便在任意选定的程序中进行进一步处理。随着样品被加热至约140摄氏度，血管紧张素II样品的DINeC质谱随时间发生变化。当温度达到最终值后，质荷比（M/Z）为1047的质子化分子峰下降，并出现新的峰。

该过程在以下三个图中进行了总结。在质荷比（M/Z）为932、1012和1029处出现的额外峰均清晰可见。反应动力学分析表明，质荷比为1029的组分是一个中间产物，其强度先升高后降低，随后进一步分解为更小的片段。

DINeC 最重要的特点包括解吸过程的温和性、高效率以及高表面灵敏度。这些优势均伴随着对样品制备的低要求。因此，DINeC 可广泛应用于多种不同类型的样品，从有机树皮材料到亚单层区域的复杂表面吸附物均可适用。

在所有情况下，均可实时获得完整的化学信息。