[发明专利]一种用于呼出气中正戊烷直接质谱法检测的前处理方法

说明书

本发明公开了一种用于呼出气中正戊烷直接质谱法检测的前处理方法。该方法将在线Nafion除湿系统和2,4‑二硝基苯肼硅胶柱(DNPH)连用，对采样袋中的呼出气样品进行前处理，用于呼出气中正戊烷的直接质谱法检测。在线Nafion除湿系统包括一个Nafion管以及用于吹扫气体流通的套管和吹扫气体；Nafion管的一端与采样袋的出口相连，另一端与DNPH硅胶柱相连，DNPH硅胶柱的另一端与质谱仪器的进样口相连。采样袋中的呼出气样品依次经过Nafion管和DNPH硅胶柱，即分别经过脱水和脱羰基化合物作用后，进入质谱仪器进行分析检测。

技术领域

本发明属于呼出气体在线质谱分析领域，涉及一种对呼出气中正戊烷直接质谱法检测的前处理方法。该方法通过去除呼出气样品的湿度和含羰基化合物，避免了湿度和含羰基化合物对正戊烷检测的干扰，实现了正戊烷的直接质谱法准确检测。

背景技术

人体新陈代谢的部分产物可由血液运送至肺部，通过气体交换进入肺泡而出现在呼出气体中。研究结果表明，呼出气体中的小分子代谢物与机体的代谢和病理相关，一些物质甚至可能成为某种疾病的生物标志物，如酮类化合物与糖尿病相关，二甲基硫等含S化合物反映了肝功能状况。因此对这些小分子代谢物的检测有望成为一种新型临床辅助诊断手段。

呼出气体的检测方法包括经典的色谱-质谱连用，以及日益发展壮大的直接在线质谱技术。色谱法是目前寻找呼出气中新的生物标志物最基本的方法，但是其需要复杂的样品前处理，分析时间长，不适合高通量大数据样本的分析。直接质谱分析法通过对被测样品离子的质荷比(m/z)的测定来进行分析，具有高灵敏度、快速、能同时提供样品的精确分子质量和结构信息等优点。因此，呼出气体的直接质谱检测受到越来越多的重视。

目前临床上已经确认的疾病生物标志物比较少，这可能与复杂的人体代谢相关。正戊烷是少数被确认的生物标志物之一，其含量的高低反应了细胞的氧化压力，是机体炎症反应的重要指标。因而对呼出气体中正戊烷的准确定性定量分析意义重大。然而，呼出气体中的正戊烷不仅浓度低，其本身是一种物理化学性质较为惰性的小分子，各种分析方法检测起来都较困难。^1-4如高灵敏的质子转移电离质谱技术无法采用水合质子作为试剂离子，实现对正戊烷的分析检测。其它发展较为成熟的直接质谱技术如选择离子流动管质谱技术，只有采用氧气作为试剂离子时，才有可能检测到呼出气体中的正戊烷，其它试剂离子如一氧化氮试剂离子与正戊烷的反应性很低。然而在高能量的氧气试剂离子作用下，正戊烷分子被打碎，产生多种特征碎片峰，其中主要的碎片峰(C₃H₇，精确质量数为43.055)与呼出气中丙酮(C₂H₃O，精确质量数为43.018)的特征峰非常接近。由于呼出气体中正戊烷的含量远远低于丙酮的含量，要想实现正戊烷和丙酮的特征峰分离，难度很大。

其它直接质谱技术如高压光电离诱导的化学电离技术用于呼出气体中正戊烷的分析检测，同样采用氧气作为试剂离子，在高气压的碰撞弛豫作用下，正戊烷的主特征离子由较小质量数的碎片峰(C₃H₇，精确质量数为43.055)转变为较大质量数的碎片峰(C₅H₁₁，精确质量数为71.086)，这在很大程度上降低了丙酮对正戊烷检测的影响。然而，质量数71处仍存在其它含氧化合物干扰的影响，如C₄H₇O,精确质量为71.050，可能为丁烯醛的特征峰。

因此，如何实现呼出气体中正戊烷直接质谱法检测时的准确定性定量分析，需要有效的在线样品前处理方法，去除含氧化合物，即大部分的呼出气体中的含羰基化合物的干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于呼出气中正戊烷直接质谱法检测的前处理方法。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：