敞开式常温常压质谱的前世今生

       随着第二届原位电离质谱会议的圆满闭幕，以原位电离技术为主要标志的敞开式常温常压质谱(ambient mass spectrometry)再一次引起了人们的关注。

       提到敞开式质谱技术，我们可能首先需要回顾一下它的前辈，上世纪八、九十年代蓬勃发展起来的大气压电离源（API）及其接口技术，其代表类型包括大气压基质辅助激光解吸附电离源（AP-MALDI)，大气压化学电离源（APCI）以及大气压光离子化电离源(APPI)。正是由于该技术的出现，才推动了液质联用的飞速发展。但是传统的大气压电离源依然需要繁琐的样品制备步骤，譬如需要将样品溶解于或是被涂覆上一种特殊选择的基质，而这种基质本身要求能够被分析系统所接受。同时传统的大气压电离源需要在一个密闭的环境中离子化被分析物。

       这些问题一直到2004年，普渡大学Cooks教授研究小组的第一篇关于解吸附电喷雾离子源（DESI）文章发表后，才得以解决。此后不到一年时间，日本电子的Laramee博士和Cody博士研制出了另外一种敞开式质谱离子源技术，也就是现在为大家所熟知的DART(实时直接分析)技术。

       由于敞开式常温常压质谱可以在实验室开放环境中维持被分析物本身性质的条件下, 直接完成对样品的离子化以及进样。其典型特征是无需或只需要简单的样品制备过程（例如：加入内标以用于定量分析）就可以完成对样品的分析。因此它提供了更为简单的工作流程,大大提高了质谱仪器的易用性, 由此开启了由传统封闭式到敞开式新型离子源质谱在快速质谱分析领域的研究热潮。针对不同样品、不同分析目的的超过二十种敞开式离子源, 如：基于喷雾技术的电喷雾萃取离子源（EESI）；基于等离子体技术的解吸附电晕束离子源(DCBI)、大气固体分析探针（ASAP）、和在APCI基础上开发的直接样品分析系统（DSA）；基于激光照射技术的红外激光剥蚀电喷雾离子源（IR-LADESI）；和基于热辅助的大气压热解吸附离子源（APTDI）等被陆续研究成功。

       同时, 利用敞开式质谱进行各类分析鉴定的工作近些年来也不断被报道, 展现了该技术强大的应用潜力。过去, 样品的前处理一直是困扰分析化学工作者的难题, 样品的前处理过程不仅耗时耗力, 在一些活体生物分析的过程中, 样品前处理过程还会导致无法对生物的某种生理特征进行实时的监测。例如：实时监测尿液中药代产物的变化趋势。敞开式离子源技术的出现和发展，免除了复杂的样品前处理过程,使相关实验室具备了实时监测的能力。类似的进步，在对某些化学反应进行实时监测中同样可以看到。

       此外, 敞开式质谱离子源独特的机械设计可实现高通量的分析检测。在利用质谱进行样品分析时,从样品分子的离子化到获得样品分子的检测信号所需的响应时间通常在毫秒之内。因此, 通过与高空间分辨率的解吸附技术联用（例如：激光），敞开式质谱离子源技术已开始被应用于生物成像。

       不可否认，在定量分析方面，敞开式质谱技术依然存在着巨大的挑战，而目前暂时还看不到如何从根本上解决这一难题的明确前景。科学家们可能需要在追求百分之百的实时检测和降低来自环境基体的干扰之间寻找一种折衷的方案。