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　　【中國(guó)儀器網(wǎng) 行業(yè)應(yīng)用】傳統(tǒng)中醫(yī)藥學(xué)是中華民族的寶貴財(cái)富和智慧的結(jié)晶，是民族賴以生存繁衍的重要保障。隨著現(xiàn)代科學(xué)的迅猛發(fā)展，對(duì)于傳統(tǒng)中藥的物質(zhì)基礎(chǔ)和作用機(jī)理研究不斷深入。從這個(gè)意義上講，中醫(yī)藥學(xué)這個(gè)*的傳統(tǒng)醫(yī)藥體系，是我國(guó)zui有希望的主導(dǎo)原始創(chuàng)新取得突破的，對(duì)世界科技和醫(yī)學(xué)發(fā)展產(chǎn)生重大影響的學(xué)科。
 

　　自從軟電離質(zhì)譜技術(shù)誕生以來(lái)，質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用范圍得以大大地?cái)U(kuò)展。很多質(zhì)譜學(xué)家的興奮點(diǎn)也由傳統(tǒng)的物理、化學(xué)等學(xué)科移動(dòng)到生命科學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域。在現(xiàn)代分析技術(shù)中，質(zhì)譜以其快速、高靈敏度、特異性和多信息以及能夠有效地與色譜分離手段聯(lián)用等特點(diǎn)備受科學(xué)家們重視。當(dāng)今質(zhì)譜技術(shù)日新月異的發(fā)展，喜看各個(gè)中醫(yī)藥大學(xué)都添置了質(zhì)譜儀器，中醫(yī)藥界學(xué)者逐漸接受和掌握質(zhì)譜技術(shù)并靈活應(yīng)用到這些組分極其復(fù)雜的藥材、炮制品、代謝產(chǎn)物的化學(xué)成分分析以及中醫(yī)藥科學(xué)研究中。
 

　　敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜(AIMS)是一種能在敞開(kāi)的常壓環(huán)境下直接對(duì)樣品或樣品表面物質(zhì)進(jìn)行分析的新型質(zhì)譜技術(shù)，此技術(shù)無(wú)需(或者只需簡(jiǎn)單的)樣品前處理，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的分析，具有實(shí)時(shí)、原位、高通量、簡(jiǎn)便快速、環(huán)保、可以與各種質(zhì)譜儀器聯(lián)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)兼具傳統(tǒng)質(zhì)譜的高分析速度、高靈敏度等特點(diǎn)。目前AIMS技術(shù)的種類已有40余種。為促進(jìn)AIMS技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，由中國(guó)質(zhì)譜學(xué)會(huì)和華質(zhì)泰科生物技術(shù)(北京)有限公司共同主辦的AIMS學(xué)術(shù)年會(huì)從2013年至今已經(jīng)成功舉辦4次，著AIMS技術(shù)迅速向各個(gè)行業(yè)逐層滲透，深深地影響著下一代分析檢測(cè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用。
 

　　與經(jīng)典的電噴霧、大氣壓化學(xué)電離和大氣壓光電離等電離方式相比，AIMS具有溶劑消耗少、更強(qiáng)的耐鹽和抗基質(zhì)*力，同時(shí)，AIMS的敞開(kāi)結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計(jì)使其可以方便的與各種質(zhì)譜連接，從而大大降低了儀器購(gòu)置成本。這一技術(shù)在醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、食品安全、環(huán)境污染物監(jiān)控、爆炸物檢測(cè)、生物分子及代謝物表征、分子成像等諸多領(lǐng)域已展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。因此，AIMS的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究備受質(zhì)譜學(xué)家的關(guān)注，基礎(chǔ)研究主要圍繞構(gòu)建開(kāi)發(fā)新型的AIMS離子源，探究研究相應(yīng)的離子化機(jī)理;應(yīng)用研究主要是對(duì)各種實(shí)際樣品進(jìn)行定性和定量分析。以下將著重綜述AIMS在中草藥研究中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)典型的分析策略進(jìn)行討論，闡述AIMS技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)和分類，并展望該技術(shù)在中醫(yī)藥研究領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的可能趨勢(shì)和影響。
 

　　敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)和分類
 

　　AIMS集成了樣品原位解吸附、待測(cè)物實(shí)時(shí)離子化和離子傳輸至質(zhì)量分析器三個(gè)核心步驟。下面，以DART為例，介紹離子化的基本原理：利用He或者N2作為工作氣通過(guò)放電室，放電室內(nèi)部的陰極和陽(yáng)極之間施加一個(gè)高達(dá)幾千伏的電壓導(dǎo)致高壓輝光放電，使工作氣電離成為含激發(fā)態(tài)氣體原子或分子、離子、電子的等離子體氣流。等離子體氣流流經(jīng)圓盤電極，選擇性地移除某些離子后被加熱，加熱等離子體氣流從DART口噴出至樣品表面，完成熱輔助的解吸附和離子化過(guò)程。離子化機(jī)理一般認(rèn)為包括周圍氣體被激發(fā)態(tài)工作氣體的彭寧(Penning)電離、進(jìn)而發(fā)生的質(zhì)子轉(zhuǎn)移以及其他類型氣相離子分子反應(yīng)等過(guò)程。AIMS技術(shù)不僅可在常壓下對(duì)待測(cè)樣品離子化，而且離子源的敞開(kāi)結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)物體表面的直接離子化及質(zhì)譜分析。這類離子源操作簡(jiǎn)便、快捷，無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理。AIMS技術(shù)的另一重要特征是快速及高通量，通常每個(gè)樣品的分析時(shí)間不超過(guò)5s，充分展現(xiàn)了質(zhì)譜快速分析的優(yōu)勢(shì)，為高通量分析提供了一種新的有效途徑。因此，常壓敞開(kāi)式離子源開(kāi)辟了質(zhì)譜技術(shù)在無(wú)需樣品前處理的直接、快速分析，表面與原位分析等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域。
 

　　敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)在中草藥研究中的應(yīng)用
 

　　建立一種新的方法,能夠?qū)χ胁菟幹械乃幮С煞趾碗s質(zhì)進(jìn)行分析,這對(duì)于中草藥的質(zhì)量評(píng)價(jià)和質(zhì)量控制有重要意義。敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展為中草藥分析提供了一種快速、直接的手段。
 

　　直接電離離子源
 

　　直接電離離子源是基于電噴霧原理的直接電離敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù),將樣品組織中分析物直接電離進(jìn)行質(zhì)譜分析。這項(xiàng)技術(shù)快速、直接、實(shí)時(shí)、原位,無(wú)需樣品前處理,適用于中藥材直接分析。主要應(yīng)用技術(shù)包括：直接電離、組織噴霧電離、葉片噴霧、直接植物噴霧、內(nèi)部萃取電噴霧電離等。雖然這些技術(shù)的名稱不同,但它們的原理和分析策略是相似的——將樣品本身作為固體基質(zhì),應(yīng)用溶劑和高電壓使分析物溶解或萃取到溶劑中,液相分析物分子在高電場(chǎng)作用下直接電離、噴霧、產(chǎn)生帶電液滴和離子進(jìn)行質(zhì)譜分析。
 

　　姚鐘平課題組在固體基質(zhì)下的電噴霧離子化機(jī)理與應(yīng)用方面做了大量的研究工作。固體基質(zhì)電噴霧電離是將中草藥的粉末、混懸液、提取液附著于固體基質(zhì)上用于直接電離分析,可用的固體基質(zhì)包括：純金屬探針、紙三角、木片、鋁箔、移液器頭等。因鋁箔具有惰性、不滲透性、相對(duì)剛性等特點(diǎn),可以折疊承載溶劑,對(duì)粉末樣品有目的性的提取,在敞開(kāi)式的環(huán)境下進(jìn)行電噴霧質(zhì)譜分析。鋁箔電噴霧質(zhì)譜已經(jīng)成功應(yīng)用于西洋參和附子等中藥粉末樣品中主要成分的測(cè)定。移液器頭模式的分析是將移液器頭與質(zhì)譜進(jìn)樣器和進(jìn)樣泵連接,在線提取進(jìn)樣器頭中的中藥粉末,加以高電壓使帶電有機(jī)溶劑通過(guò)中藥粉末將分析物提取出來(lái)后電離,經(jīng)由質(zhì)譜分析。這種移液器頭模式的分析已成功應(yīng)用于人參、西洋參和三七中皂苷類成分、南、北五味子中木脂素類成分和多種藥材中生物堿類成分的測(cè)定。
 

　　直接解吸電離離子源
 

　　自DESI問(wèn)世以來(lái)，其在中草藥分析中的應(yīng)用已被陸續(xù)報(bào)道。采用的主要方式包括：分析物的表面解吸電離、反應(yīng)直接解吸電離、分析物的表面成像、薄層色譜與直接解吸電離質(zhì)譜聯(lián)用等，其中應(yīng)用zui廣泛的是分析物的表面解吸電離，無(wú)需中藥材樣品的前處理，可直接分析。
 

　　DAPCI是應(yīng)用大氣壓電暈放電從化學(xué)試劑中產(chǎn)生電子、質(zhì)子、亞穩(wěn)態(tài)原子、水合氫離子和質(zhì)子化溶劑離子，去解吸電離樣品表面的分析物，進(jìn)行質(zhì)譜分析，主要用于分析低分子質(zhì)量的揮發(fā)性或半揮發(fā)性化合物。已報(bào)道的研究有南、北五味子中萜品烯類成分和人參、紅參中皂苷類成分的分析。
 

　　DCBI是將高直流電壓加在尖針上引發(fā)氦原子電暈放電，在電暈針附近產(chǎn)生激發(fā)態(tài)離子，與分析物在樣品表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生單電荷分析物離子，進(jìn)行質(zhì)譜分析。應(yīng)用DCBI分析中草藥中低極性成分是挑戰(zhàn)性的。為了解決這一難點(diǎn)，文獻(xiàn)報(bào)道了一種設(shè)計(jì)方案，將反應(yīng)試劑(飽和氫氧化鈉與甲醇溶液，3:7，V/V)加入樣品中以提高DCBI的電離效率，并將該方法成功應(yīng)用于6種中藥材中生物堿的測(cè)定，并將其與TLC聯(lián)用測(cè)定生物堿的含量。
 

　　解吸后電離離子源
 

　　DART-MS是在中草藥分析中應(yīng)用較為廣泛的一種敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)，其離子源目前已有商品化的產(chǎn)品。DART-MS的主要分析策略包括：分析物的表面解吸電離，將樣品置于DART源與質(zhì)譜進(jìn)口;粉末樣品的分析，將填充樣品的玻璃毛細(xì)管(棒)置于DART源加熱的氣體束中電離;液態(tài)樣品分析，將樣品滴在熔點(diǎn)管(浸管)、金屬篩網(wǎng)(不銹鋼金屬網(wǎng)格)上面，置于DART源與質(zhì)譜進(jìn)口之間;TLC與DART-MS聯(lián)用分析，是將化合物在薄層板上分離后，將薄層板置于DART源與質(zhì)譜進(jìn)口之間，分析物經(jīng)加熱氣體的熱解吸附，通過(guò)離子-分子反應(yīng)使分析物電離再引入質(zhì)譜進(jìn)行分析。
 

　　EESI和nano-EESI是基于電噴霧電離的敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)，發(fā)明zui初主要被應(yīng)用于液態(tài)和氣態(tài)樣品分析，被分析物從溶液相或氣相樣品中被萃取出來(lái)，經(jīng)由電噴霧電離產(chǎn)生離子進(jìn)行質(zhì)譜分析。將激光解吸或消融與電噴霧結(jié)合的敞開(kāi)式離子化技術(shù)(LAESI)適用于固體樣品分析，在中草藥分析中的應(yīng)用主要有：孔雀草根、莖、葉中的成分分析和鼠尾草葉中萜類成分的測(cè)定。將敞開(kāi)式離子化技術(shù)與光致電離原理相結(jié)合，應(yīng)用于中草藥研究中，主要有兩種方式：解吸大氣壓化學(xué)電離(DAPPI)和激光消融大氣壓光致電離(LAAPPI)。這兩種方式可以使樣品表面非極性和中性分析物有效電離進(jìn)行質(zhì)譜分析。
 

　　在中草藥質(zhì)量評(píng)價(jià)和質(zhì)量控制中的應(yīng)用
 

　　隨著敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)的不斷發(fā)展，其在中草藥質(zhì)量快速評(píng)價(jià)和控制中的應(yīng)用日益廣泛。敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜指紋分析方法能夠給出中草藥成分的整體化學(xué)輪廓，可用于評(píng)價(jià)中草藥質(zhì)量的穩(wěn)定性、追溯基源、鑒別真?zhèn)?。?yīng)用敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜方法評(píng)價(jià)和控制中草藥質(zhì)量，首先要選擇一種適合的敞開(kāi)式離子化技術(shù)，建立指紋圖譜分析方法，進(jìn)而對(duì)樣品進(jìn)行分析，將獲得的數(shù)據(jù)采用多變量統(tǒng)計(jì)分析方法處理，例如主成分分析(PCA)、偏zui小二乘判別分析(PLS-DA)、聚類分析(HCA)等。
 

　　目前，應(yīng)用DART-MS技術(shù)結(jié)合多種統(tǒng)計(jì)分析方法，成功區(qū)分了蔞葉的不同栽培品種;區(qū)分了曼陀羅、蘿芙木、蓽澄茄以及傘形科中藥的不同品種，并鑒定了其中標(biāo)志性化學(xué)成分;區(qū)分了不同來(lái)源的當(dāng)歸;鑒定了川烏中標(biāo)志性化學(xué)成分，并區(qū)分了其炮制程度的不同。將DAPCI-MS技術(shù)結(jié)合PCA分析應(yīng)用于南、北五味子研究，成功區(qū)分了不同栽培品種和野生品種，并區(qū)分了不同炮制品種。應(yīng)用Wooden-tipESI-MS結(jié)合PCA和PLS-DA技術(shù)，鑒定了川貝母粉末的品種，并區(qū)分了其中摻偽品。
 

　　中藥品質(zhì)的安全有效主要取決于其中所含的藥效成分和雜質(zhì)，這就要求應(yīng)用快速、可靠的分析方法來(lái)評(píng)價(jià)和控制中藥材的質(zhì)量。目前，多種敞開(kāi)式離子化質(zhì)譜技術(shù)已成功應(yīng)用于多種中藥中多種類型化學(xué)成分的檢測(cè)，并可對(duì)多種中藥的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和質(zhì)量控制。一般來(lái)講，對(duì)于揮發(fā)性較好或質(zhì)子親合能較高的成分，如生物堿，黃酮類等成分，電離可以直接發(fā)生在植物組織表面附近而不需借助溶劑和其他基質(zhì)。為了得到好的分析結(jié)果，對(duì)于皂苷類等組分需溶劑輔助，對(duì)于糖類組分的分析甚至需要簡(jiǎn)單的衍生化。敞開(kāi)離子化源，其原理之一是被分析物周圍的氣相離子-分子反應(yīng)，這些反應(yīng)很難達(dá)到經(jīng)典的密閉CI源平衡條件，因此，在實(shí)驗(yàn)條件控制，數(shù)據(jù)的重復(fù)性方面還存在一些困難，尚需技術(shù)本身不斷完善。另外，對(duì)分析物的準(zhǔn)確定量方法也有待開(kāi)發(fā)及改進(jìn)。以上這些問(wèn)題需要分析化學(xué)家和質(zhì)譜學(xué)家的持續(xù)關(guān)注和潛心研究，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，敞開(kāi)式離子化技術(shù)與小型質(zhì)譜儀器結(jié)合的分析方法能應(yīng)用于中藥生產(chǎn)的田間地頭、成品藥生產(chǎn)線、中醫(yī)診斷的輔助等更多的中醫(yī)藥領(lǐng)域，為推動(dòng)傳統(tǒng)中醫(yī)藥的現(xiàn)代發(fā)展發(fā)揮更大的作用。