常压电离源—纸喷雾电离技术及应用
张智平 刘晓宁 郑亚君
摘要：常压电离源由于具有简便、高效、无需样品预处理等特点，近年来备受关注。纸喷雾电离源技术是新发展起来的一种常压电离技术，该技术不仅具有一般常压电离源的特点，同时兼具操作简单、低廉和分离的特性，在食品、药物化合物等的高通量分析方面表现出了良好应用前景。本文针对纸喷雾电离技术的发展进行了全面评述，着重阐述了该电离技术的基本原理、影响因素、分析性能和应用，介绍了该技术的优缺点， 并展望了其发展方向。
关键词：常压电离源； 纸喷雾电离； 质谱； 评述
1引言
随着现代科技的高速发展，当前分析技术已取得了长足进步，各种分析仪器和分析方法在目标样品分析的适用性和灵敏度方面都得到了全面提升，并已在生命科学、环境科学、药物科学、食品科学等领域发挥着巨大作用。尽管如此，各种学科的发展给分析化学提出了更高要求，特别是复杂样品的分析。现今已发展起来多种分析技术用于复杂样品的分析，如气相色谱质谱法[1]、液相色谱质谱法[2]、液相色谱紫外检测法[3]、毛细管电泳法[4]等，这些技术的建立极大地促进了分析化学的发展。在这些分析方法中，色谱质谱技术是当前分析复杂样品最权威和可靠的方法，但是采用这种技术对复杂样品进行分析时，需采用繁琐的步骤对样品进行前处理，不能在较短的时间内对复杂样品中目标分析物进行快速分析。为此，发展简便、高效、无需样品预处理的技术用于复杂基体中目标化合物的分析检测显得尤为重要。
常压电离源（Ambient ionization source， AIS）是一类有别于真空电离源（如电子轰击电离源）、在常温常压下可对复杂样品直接进行电离分析的技术[5]。该技术具有在样品分析前无需预处理、分析速度快、成本低、操作简单等特点，分析的对象包括固体、液体和气体样品等。1989年美国耶鲁大学Fenn教授提出了常压电离源电喷雾电离技术（Electrospray ionization， ESI）[6]，该技术的提出对于解决液相色谱质谱接口问题起到了关键作用，同时也为生物大分子样品的质谱分析开辟了新的途径。尽管如此，采用ESI技术只能分析经过处理后基质干扰较小的样品，而对复杂样品（如血样等）中目标化合物的直接分析却显的性能较差。基于该电离技术， 2004年美国普渡大学Cooks教授提出解吸电喷雾电离源（Desorption electrospray ionization， DESI）技术[7]，此后常压电离源得到了迅速发展和广泛的应用，现今已发展起来的常压电离源主要有实时直接分析电离源（Direct analysis in real time， DART）[8]、低温等离子体（Lowtemperature plasma， LTP）[9]或介质阻挡放电电离源（Dielectric barrier discharge ionization， DBDI）[10]、萃取电喷雾电离源（Extractive electrospray ionization， EESI）[11]等，Monge等最近对不同类型的常压电离源进行了详细论述[12]。
纸喷雾电离技术（Paper spray ionization）是2010年发展起来的一种新型常压电离源[13～16]。该技术首先是将固体或液体样品加载在纤维素和半纤维组成的纸基质表面，然后采用高压电驱动的形式使溶剂将复杂样品中的化合物溶解、迁移和电离，进而在纸的尖端发生电喷雾，最终通过质谱进行实时在线检测。由于该电离技术具有快速、低廉、高效等特点，已被用于血样、尿样、食品、生物组织样品、藻类等样品中化合物的分析检测，同时也在化学反应过程的研究中起到了重要作用。类似于纸喷雾电离源的电离机理，现今也发展起来一些其它类型的常压电离源，如叶子喷雾[17]、牙签喷雾[18，19]、多孔聚合物针尖喷雾[20]、金属针尖喷雾[21]和不同材料的纤维喷雾[22～24]等。本文对纸喷雾电离技术的基本工作原理、影响因素、分析性能及应用等进行综述。
2基本原理
纸喷雾电离源是以纸为基质和载体，将样品加载在一个底宽为5 mm，长为10 mm三角形纸的中心，如图1所示。当对样品分析时，加入约30 μL溶剂，一般为甲醇/水的混合物；然后施加3.5 kV的直流电压，电压的大小可根据溶剂的不同进行调变。在电驱动作用下，溶剂便会向纸的尖端迁移。
如上所述，纸喷雾的性能主要取决于样品化合物在纸表面的迁移效率和在纸尖端的电喷雾性能。因此，采用纸喷雾对目标化合物进行分析时，为得到较高的灵敏度，必须使洗脱溶剂最大程度地溶解复杂基质中的目标化合物，并迁移到纸的尖端，然后发生稳定的电喷雾行为。以下分别讨论影响纸喷雾过程的主要因素。
3.1纸基质的影响
纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的羟基，在化合物的分离过程中可根据化合物的极性不同将混合样品在其表面得以分离。纸是一类重要的色谱分离基质，已广泛地用于不同化合物的分离分析。在纸喷雾溶剂的迁移过程中，复杂基质中化合物可根据极性的不同得以分离，在不同的喷雾时间可得到不同的质谱信息。Ren等[26]采用甲醇作为洗脱溶剂，研究了甲基紫2B和甲基蓝在Grade 1色谱纸上的洗脱行为。发现相对于甲基紫2B，由于纸基质与甲基蓝之间较强的作用力，在纸喷雾起始阶段质谱图中只能观察到明显甲基紫2B的特征峰；随着喷雾时间的延长，甲基蓝的质谱峰逐渐增强，而甲基紫2B的信号随之降低。以上结果说明了纸喷雾不仅具有电喷雾的特性，同时也兼具色谱的分离特性，可根据化合物极性不同在纸的表面将其进行分离。
目标化合物在纸表面的迁移过程中，其迁移效率在一定程度上取决于纸表面的物理结构和化学性质。Liu等[16]研究了3 μm， 4～7 μm， 8 μm， 11 μm孔尺寸结构的滤纸、玻璃纤维纸和0.18 mm厚度的色谱纸对200 μg/L可卡因的分析性能，发现0.18 mm厚度的色谱纸分析性能最佳，所得可卡因特征峰的绝对峰强度比其它类型纸的信号高出两个数量级，玻璃纤维纸的性能最差。Zhang等[14]系统考察了3种类型色谱纸（硅胶涂覆纸、Grade 4和Grade ET31）对含有戊酸丙胺药物的标准样品和血样分析性能，发现当采用硅胶涂覆色谱纸时，第一次洗脱效率比其它两种类型色谱纸高1～2个数量级，约有70%的戊酸丙胺药物可从纸表面有效洗脱下来。该现象被认为是由于硅胶涂覆纸表面含有大量的细小硅胶颗粒，这些颗粒可有效阻止分析样品的扩散，使其吸附在纸的表面；在洗脱过程中，溶剂可快速溶解纸表面的样品并迁移到纸的尖端发生电喷雾。同时，他们也研究了这3种类型色谱纸在分析血样中药物化合物的灵敏度，发现相对于Grade 4和Grade ET31色谱纸，采用硅胶涂覆纸可将检出限降低两个数量级。以上结果表明，纸基质的选择在纸喷雾过程中起到了关键作用。
3.2纸尖端角度的影响
在纸喷雾过程中，纸尖端是保证纸喷雾发生的前提。Yang等[27]研究了不同角度纸尖端的电喷雾行为，发现当把纸尖端剪切成圆弧状时，无法观察到纸喷雾现象；相反，具有一定角度的纸尖端可明显观测到纸喷雾现象（图2a）。为了系统了解不同角度纸尖端对纸喷雾性能的影响，他们比较了不同纸尖端角度的电喷雾性能（图2b和2c）， 发现随着角度的增加，起始喷雾电压随之升高，即当角度为30°和60°时，起始喷雾电压为3 kV；当角度为90°和120°时，起始喷雾电压为4 kV；当喷雾电压超过6 kV时， 会发生严重的电晕放电，所以150°无法观察到电喷雾现象。通过对纸尖端喷雾电流的考察，发现在相同的电压下，喷雾电流随着纸尖端角度的增大而降低。他们也研究了目标化合物的信号强度与角度、施加电压之间的关系，结果表明， 随着角度的增加，最佳喷雾电压和目标化合物的信号随之增大，即当角度分别为30°， 60°和90°时， 最佳喷雾电压分别为4.0， 4.5和5.0 kV。
Lin研究组[28，29]为了克服纸喷雾过程溶剂挥发的现象，提出了一种笔尖辅助（Nibassisted）纸喷雾的电离装置，将一个底宽为3 mm，长为5 mm的三角形纸放在一个铜笔尖上，然后通过一个液体注射器将洗脱溶液连续加到纸基质上进行喷雾。他们系统考察了不同纸尖端角度（5°， 10°， 15°， 20°， 30°）对纸喷雾过程目标化合物离子信号强度的影响，发现随着角度的增加，信号强度呈现出先增加后降低的趋势，当角度为15°时所得信号强度最佳。 Lin研究组[28，29]采用的笔尖辅助纸喷雾与Yang等[27]所得最佳喷雾角度有着较大差异。这种差异可能是由于当采用笔尖辅助纸喷雾时，金属笔尖的电场会很大程度上会改变纸喷雾尖端的电场，进而影响到纸尖端角度与目标化合物信号强度之间的关系。
3.3溶剂的影响
纸喷雾过程中洗脱溶剂不仅决定了目标化合物从纸表面的洗脱效率，同时也决定了在纸尖端的电喷雾性能。Zhang等[14]研究了不同溶剂体系下，硅胶涂覆纸基质对血样中戊酸丙胺药物的分析性能，发现相比于水、正己烷、二氯甲烷、甲醇、乙醇和丁醇等溶剂，异丙醇对戊酸丙胺药物具有较好的分析效果。通常在纸喷雾分析过程中，溶剂的极性和挥发性对分析性能也具有很大的影响。为了提高分析灵敏度，常在极性溶剂中加入弱极性或非极性的溶剂来促进喷雾过程中带电离子的去溶剂化效果。Zhang等发现， 在甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇体系中加入低沸点的二氯甲烷可有效降低干血样中药物化合物分析的检出限，当二氯甲烷的含量为90%时所得信号最佳。在几种考察的醇类溶剂中，异丙醇体系表现出较好的分析性能。但是将90%二氯甲烷/异丙醇作为溶剂用于常用色谱纸基质时，相比于90%甲醇/水溶剂，其纸喷雾性能降低了至少一个数量级[14]。
分析样品种类的不同，纸喷雾溶剂也不同。 Ren等 [26]采用硅胶涂覆的色谱纸作为纸喷雾基质， 研究了甲醇和甲醇丙酮（50∶50， V/V）作为溶剂对血样中脂类化合物的洗脱行为，发现相对于新鲜血样的质谱图，采用甲醇对干血样进行分析时，可观察到血红蛋白的质谱信息，而脂类化合物的质谱峰信号较弱；然而当利用甲醇/丙酮（50∶50， V/V）作为洗脱溶剂时，脂类化合物的特征质谱峰明显增强，作者认为该现象一方面是由于加入的丙酮对脂类化合物具有较好的洗脱效率，另一方面是由于血样中的蛋白不溶于丙酮，形成沉淀，在纸喷雾过程的洗脱效率降低，进而减小了对脂类化合物质谱分析的干扰[21]。
溶剂体系对不同纸喷雾基质的性能也有很大的影响。Wang等[30]采用Grade 1色谱纸作为纸喷雾基质，考察了不同溶剂对生物组织样品中伊马替尼药物、荷尔蒙肾上腺素、磷脂38∶4 GPCho分析性能的影响。通过对二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、氯仿/甲醇混合液、甲醇/水混合液的研究，发现只有甲醇/水溶剂在分析时可得到稳定而较强的信号，其它溶剂由于对分析化合物具有较低的溶解度或较差的喷雾效果，所得质谱信号均较弱。同时他们研究了不同配比甲醇/水溶剂体系对分析这3类化合物的影响，发现随着甲醇含量的增加，伊马替尼药物的质谱信号随之增强，但是荷尔蒙肾上腺素、磷脂38∶4 GPCho的质谱信号强度随着甲醇含量的变化呈现出相反变化趋势。具体而言，荷尔蒙肾上腺素的信号随着甲醇含量的增加呈现出先增加后降低的趋势，70%甲醇/水溶剂体系信号最佳；相反，磷脂38∶4 GPCho的信号随甲醇含量的增加呈现出先降低后增加的趋势，约60%甲醇/水体系信号最低。通过对以上标准样品和生物组织中样品的分析比较，观察到甲醇/水体系对这3种化合物标准样品的影响也有着较大差异，说明了样品基质效应对纸喷雾过程中溶剂的选择有着重要的影响。
以上研究表明，在实际样品分析过程中，可根据不同样品分析的要求，选择不同的溶剂体系， 达到目标化合物的最佳分析效果。
3.4其它因素的影响
纸喷雾的分析性能决定于纸基质、纸尖端角度和溶剂，同时也受到其它因素的影响，如样品加载量、纸尖端与质谱进样口之间的距离、内标化合物的加入方式等。Wang等[30]考察了不同加样量对纸喷雾过程中伊马替尼药物分析的影响，发现加样量从0.5 μL增加到5.0 μL时，该药物化合物的信号强度有着较大的差异；当加样量为1.5 μL时，所得质谱信号最佳。Yang等[27]考察了纸喷雾样品加载量与纸尺寸之间的关系，发现对于面积比为1∶2.5∶5的三角形纸基质，洗脱溶剂加入量为10， 25和50 μL甲醇水（1∶1， V/V）溶剂体系（溶剂加入量与纸的面积成正比），目标化合物的信号强度随着样品加载量的增加而增强。对于较小体积（如1.25 μL）的样品加载量，由于大尺寸纸基质所用溶剂量对样品的稀释作用，样品的信号随着纸尺寸的增加而降低；对于较大体积（如2.50 μL）的样品加载量，结果恰好相反；而对于相同样品溶剂比的分析体系，大面积的纸基质所得纸喷雾信号较好。Liu等[16]考察了纸喷雾尖端与质谱进样口之间的距离对质谱分析信号的影响，发现当纸喷雾尖端位于质谱进样口前5 mm ×10 mm （xy）的范围内，可得到稳定的喷雾信号，该位置与Jhang等[28]所得结论6 mm × 4 mm （xy）基本一致。Manicke等[31]研究了4种不同加入内标化合物的方式对纸喷雾分析性能的影响，发现将内标化合物与样品溶液混合后再加到纸的表面所得相对标准偏差较低（3%）、样品与内标化合物的信号比例最佳（1.05）； 当采用加样之前将内标化合物加载在纸基质上或采用当血样干后将内标化合物加到干血样的表面所得分析性能基本相同，但略差于将内标化合物与样品溶液混合后加在纸表面的方式；当采用将内标化合物加入洗脱溶剂中进行洗脱，所得相对标准偏差（16%）和样品与内标化合物的信号比例（0.26）都不理想。以上讨论说明采用纸喷雾对不同样品分析中，应根据具体情况优化分析体系， 进而达到理想的分析效果。
4分析性能
4.1分析准确度、精密度和检出限
准确度、精密度和检出限是评价一种分析方法的3个重要参数。 Manicke等 [32]详细考察了纸喷雾过程中以上参数的变化情况。通过对血样中药物化合物准确度和精密度的分析，发现纸喷雾在单个样品的重复分析过程中，质谱总体离子流的最大偏差在10%～20%之间波动。当样品中加入内标化合物，目标分析化合物与内标物质的信号比值随着分析化合物浓度的增加呈线性变化，其相关系数大于0.99；且该比值具有非常好的重现性，相对标准偏差小于5%，测量浓度在真实浓度2%的范围内变化。在纸喷雾过程中，目标化合物的检出限受到该类化合物的酸碱度、溶解度等参数的影响，其值介于100 pg/mL（如氯胍和苄乙铵药物）和100 μg/L（如醋氨酚和布洛芬）之间。对于常见的弱碱和疏水性药物化合物（如舒尼替尼、阿密曲替林、戊脉安、西酞普兰和右啡烷）， 其检出限介于0.25～0.75 μg/L之间。以上结果说明了纸喷雾在特定化合物的分析中表现出了潜在的应用价值。
4.2与其它方法的比较
尽管纸喷雾电离源仍处在初步发展阶段，但一些研究报道表明， 相比于其它电离方法，纸喷雾技术表现出了独特的优势。Jhang等[28]通过对4氯苯异丙胺和4氟苯异丙胺药物化合物的分析，发现纸喷雾电离技术相比于大气压基质辅助激光解吸电离（Atmospheric pressurematrixassisted laser desorption ionization， APMALDI）和电喷雾辅助激光解吸电离（Electrosprayassisted laser desorption ionization， ELDI）具有较好的分析性能。纸喷雾的检出限可达到0.1 ppm，而MALDI的值为7～8 ppm，ELDI的值为3～4 ppm。同时他们认为纸喷雾技术比APMALDI和ELDI具有很多优点。例如当采用APMALDI技术时，必须在基质上找到合适的样品点才能进行激光电离分析，该过程不仅耗时，同时也很难控制。尽管ELDI技术无需引入基质，但这种方法需要利用脉冲氮激光对样品进行解吸，随后解吸样品与电喷雾簇经过相互作用才可进行电离。该过程可能会很剧烈，为此需要具有一定实验技能的人员操作。同时该研究组通过对毛细管电泳电喷雾电离源质谱和纸喷雾电离源质谱的比较，得出前者是一种非常有效简化质谱图信息的方法，而后者在样品的快速分析方面起到了关键作用[28，29]。以上研究表明了纸喷雾电离技术是一种高灵敏度、可用于复杂样品中目标化合物分析的重要方法。
5纸喷雾电离技术的应用
5.1药物化合物分析
药物化合物可以暂时或永久改变或查明机体的生理功能及病理状态，具有医疗、诊断、预防疾病和保健的功效。当含量较低时，药物无法起到应有的功效；相反当含量较高，它将会对人或动物的身心健康造成严重危害。为此要评价一种药物是否在诊断性范围之内，需建立检测范围宽、精准、稳定的分析方法。如上所述，纸喷雾电离技术在特定药物化合物的分析检测方面已表现出良好的检测线性范围、较好的精确度和准确度，以及稳定的分析性能，现已用于多种药物化合物的快速检测分析[33]。Manicke等[31]考察了药物化合物与血样中蛋白之间相互作用对纸喷雾分析性能的影响，认为二者之间相互作用对纸喷雾过程药物的分析影响较小。他们还研究了4种内标化合物加入方式对血样中药物化合物分析性能的区别，发现直接将血样和内标混合分析的相对标准偏差最小、准确度较高。在此基础上，该研究小组系统评价了血样中不同药物化合物的分析准确度、精密度、选择性、检出限和线性范围等[32]。Espy等 [34]研究了纸表面抗凝剂明矾对新鲜血液中药物化合物分析的影响，所研究8种肿瘤药物的检出限可达0.5～17 μg/L，日内准确度为102%～118%，不确定度为9%～13%。Su等[35]也将纸喷雾电离技术用于血样中多种非法药物化合物（如海洛因、可卡因、吗啡等）的检测。Zhang等[14]将纸喷雾电离源与微型化质谱仪Mini 11联用，成功分析了血样中多种药物化合物，其定量限为10～20 μg/L。尽管纸喷雾技术在药物化合物分析方面已起到了一定的作用，但是仍然存在着一些问题。例如，在血样中药物化合物分析过程中，血样中存在的易断裂代谢物或潜在药物（如酰基葡萄糖醛酸、N氧化物代谢物和醚类化合物）在质谱分析中容易转变为要分析的药物化合物，这就给目标药物的定量分析造成了严重干扰。为了解决这一问题，Manicke等 [32]建议可选择性地将这些代谢物转化为稳定的形式， 或采用离子迁移谱将代谢药物化合物有效分离， 以减小对该类物质分析的干扰。
5.2食品中有毒有害化合物的快速分析
食品安全是当前面临的一个严重问题，为此急需建立简单、快速、准确、低廉的分析方法用于食品中有毒有害化合物的检测。纸喷雾电离技术由于具有如上特点，已被用于多种食品中有毒有害化合物的快速分析。Zhang等[36]采用纸喷雾电离技术分析了多种食品（如牛奶、肉类、饮料、辣椒面等）中的三聚氰胺、瘦肉精、塑化剂、苏丹红等化合物，其检出限为1.0～200 μg/L，相对偏差为3%～12%，该方法的建立为食品中有毒有害化合物快速分析评价提供新途径。随之许多研究小组采用纸喷雾技术分析了食品中的各种有毒有害物质。例如，Taverna等[37]利用纸喷雾技术分析了辣椒面中的苏丹含氮染料（包括苏丹Ⅰ， Ⅱ， Ⅲ和Ⅳ等）；Li等[38]利用纸喷雾技术分析了焦糖和饮料中的4甲基咪唑化合物；Mazzotti等 [39]通过原位甲氧胺衍生化法分析了4种橄榄油中的非类固醇抗炎药物。尽管如此，纸喷雾电离技术在一些有毒有害化合物的分析中存在着严峻的挑战，特别是一些难电离化合物（如塑化剂）检测，急需在纸喷雾电离源的基础上发展其它技术来解决该难题。
5.3生物样品分析
生物样品的分析是指对动物或临床样品中的药物、代谢产物、生物标志性化合物进行分析，它对研究生物体内药物代谢及生物体的性能具有重要意义。作为一种简单而快速的分析检测方法，纸喷雾技术已用于一些生物样品中目标化合物的检测。Liu等[16]采用纸喷雾电离源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用该技术分析了生物组织样品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用纸喷雾技术分析了新鲜血样和干血样中的亚铁血红素、血红蛋白等化合物；Li等[40]将非极性溶剂正己烷作为纸喷雾电离源的洗脱溶剂，分析了肽类化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用纸喷雾电离源系统分析了血清和全血中的不同酰肉碱类化合物；Naccarato等[42]将纸喷雾技术用于尿样中肉碱和酰肉碱化合物的定量分析；Oradu等[43]利用纸喷雾方法分析了绿藻中的极性脂类化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]将纸喷雾技术与离子回旋共振质谱仪相联用分析了尿样和小牛肺表面活性剂萃取物；Deng等[45]将纸喷雾电离源用于Bansha草本茶指纹谱图的研究。以上研究表明，纸喷雾电离技术在生物样品的分析中发挥着重要作用。
6结束语
纸喷雾电离技术作为一种快速分析方法，已引起人们广泛关注， 并已应用于药物、食品和生物样品的快速分析。虽然纸喷雾电离源在不同化合物的分析检测中发挥着重要作用，但该技术仍处在发展阶段， 并存在着以下问题： （1） 当采用纸喷雾技术对许多生物样品（如血样、尿样、食品等）进行分析时，由于样品基质复杂，背景干扰严重，给化合物的定量分析造成了干扰，其检出限仍较高，不能完全满足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。为此需在纸喷雾分析过程中，发展一些可在纸基质上对目标样品进行原位预分离或纯化的策略， 提高分析灵敏度。（2） 众所周知，纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的自由羟基，当采用这种基质对极性化合物，特别是强极性化合物进行分析时，化合物结构中的极性官能团便会与纸表面的羟基形成较强的氢键、范德华作用力等，很难在较短的时间内洗脱下来，从而极大地降低了纸喷雾电离源的分析性能。因此采用不同有机和无机化合物对纸的表明进行修饰，削减或消除强极性化合物与纸表面之间的相互作用力，可提高化合物的洗脱和喷雾效率。
纸喷雾电离技术的最大特点是简单、快速、低廉，这为药物、食品的快速评价分析、反应过程实时快速检测[46]提供了良好的技术平台。现今，纸喷雾技术已在化合物的高通量分析、与微型化相联用方面取得了阶段性进展[14，47，48]，随着该技术的进一步发展和完善，将会在不同类型样品的高通量、实时检测方面发挥重要作用。
生物样品的分析是指对动物或临床样品中的药物、代谢产物、生物标志性化合物进行分析，它对研究生物体内药物代谢及生物体的性能具有重要意义。作为一种简单而快速的分析检测方法，纸喷雾技术已用于一些生物样品中目标化合物的检测。Liu等[16]采用纸喷雾电离源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用该技术分析了生物组织样品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用纸喷雾技术分析了新鲜血样和干血样中的亚铁血红素、血红蛋白等化合物；Li等[40]将非极性溶剂正己烷作为纸喷雾电离源的洗脱溶剂，分析了肽类化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用纸喷雾电离源系统分析了血清和全血中的不同酰肉碱类化合物；Naccarato等[42]将纸喷雾技术用于尿样中肉碱和酰肉碱化合物的定量分析；Oradu等[43]利用纸喷雾方法分析了绿藻中的极性脂类化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]将纸喷雾技术与离子回旋共振质谱仪相联用分析了尿样和小牛肺表面活性剂萃取物；Deng等[45]将纸喷雾电离源用于Bansha草本茶指纹谱图的研究。以上研究表明，纸喷雾电离技术在生物样品的分析中发挥着重要作用。
6结束语
纸喷雾电离技术作为一种快速分析方法，已引起人们广泛关注， 并已应用于药物、食品和生物样品的快速分析。虽然纸喷雾电离源在不同化合物的分析检测中发挥着重要作用，但该技术仍处在发展阶段， 并存在着以下问题： （1） 当采用纸喷雾技术对许多生物样品（如血样、尿样、食品等）进行分析时，由于样品基质复杂，背景干扰严重，给化合物的定量分析造成了干扰，其检出限仍较高，不能完全满足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。为此需在纸喷雾分析过程中，发展一些可在纸基质上对目标样品进行原位预分离或纯化的策略， 提高分析灵敏度。（2） 众所周知，纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的自由羟基，当采用这种基质对极性化合物，特别是强极性化合物进行分析时，化合物结构中的极性官能团便会与纸表面的羟基形成较强的氢键、范德华作用力等，很难在较短的时间内洗脱下来，从而极大地降低了纸喷雾电离源的分析性能。因此采用不同有机和无机化合物对纸的表明进行修饰，削减或消除强极性化合物与纸表面之间的相互作用力，可提高化合物的洗脱和喷雾效率。
纸喷雾电离技术的最大特点是简单、快速、低廉，这为药物、食品的快速评价分析、反应过程实时快速检测[46]提供了良好的技术平台。现今，纸喷雾技术已在化合物的高通量分析、与微型化相联用方面取得了阶段性进展[14，47，48]，随着该技术的进一步发展和完善，将会在不同类型样品的高通量、实时检测方面发挥重要作用。
生物样品的分析是指对动物或临床样品中的药物、代谢产物、生物标志性化合物进行分析，它对研究生物体内药物代谢及生物体的性能具有重要意义。作为一种简单而快速的分析检测方法，纸喷雾技术已用于一些生物样品中目标化合物的检测。Liu等[16]采用纸喷雾电离源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用该技术分析了生物组织样品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用纸喷雾技术分析了新鲜血样和干血样中的亚铁血红素、血红蛋白等化合物；Li等[40]将非极性溶剂正己烷作为纸喷雾电离源的洗脱溶剂，分析了肽类化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用纸喷雾电离源系统分析了血清和全血中的不同酰肉碱类化合物；Naccarato等[42]将纸喷雾技术用于尿样中肉碱和酰肉碱化合物的定量分析；Oradu等[43]利用纸喷雾方法分析了绿藻中的极性脂类化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]将纸喷雾技术与离子回旋共振质谱仪相联用分析了尿样和小牛肺表面活性剂萃取物；Deng等[45]将纸喷雾电离源用于Bansha草本茶指纹谱图的研究。以上研究表明，纸喷雾电离技术在生物样品的分析中发挥着重要作用。
6结束语
纸喷雾电离技术作为一种快速分析方法，已引起人们广泛关注， 并已应用于药物、食品和生物样品的快速分析。虽然纸喷雾电离源在不同化合物的分析检测中发挥着重要作用，但该技术仍处在发展阶段， 并存在着以下问题： （1） 当采用纸喷雾技术对许多生物样品（如血样、尿样、食品等）进行分析时，由于样品基质复杂，背景干扰严重，给化合物的定量分析造成了干扰，其检出限仍较高，不能完全满足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。为此需在纸喷雾分析过程中，发展一些可在纸基质上对目标样品进行原位预分离或纯化的策略， 提高分析灵敏度。（2） 众所周知，纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的自由羟基，当采用这种基质对极性化合物，特别是强极性化合物进行分析时，化合物结构中的极性官能团便会与纸表面的羟基形成较强的氢键、范德华作用力等，很难在较短的时间内洗脱下来，从而极大地降低了纸喷雾电离源的分析性能。因此采用不同有机和无机化合物对纸的表明进行修饰，削减或消除强极性化合物与纸表面之间的相互作用力，可提高化合物的洗脱和喷雾效率。
纸喷雾电离技术的最大特点是简单、快速、低廉，这为药物、食品的快速评价分析、反应过程实时快速检测[46]提供了良好的技术平台。现今，纸喷雾技术已在化合物的高通量分析、与微型化相联用方面取得了阶段性进展[14，47，48]，随着该技术的进一步发展和完善，将会在不同类型样品的高通量、实时检测方面发挥重要作用。
摘要：常压电离源由于具有简便、高效、无需样品预处理等特点，近年来备受关注。纸喷雾电离源技术是新发展起来的一种常压电离技术，该技术不仅具有一般常压电离源的特点，同时兼具操作简单、低廉和分离的特性，在食品、药物化合物等的高通量分析方面表现出了良好应用前景。本文针对纸喷雾电离技术的发展进行了全面评述，着重阐述了该电离技术的基本原理、影响因素、分析性能和应用，介绍了该技术的优缺点， 并展望了其发展方向。
关键词：常压电离源； 纸喷雾电离； 质谱； 评述
1引言
随着现代科技的高速发展，当前分析技术已取得了长足进步，各种分析仪器和分析方法在目标样品分析的适用性和灵敏度方面都得到了全面提升，并已在生命科学、环境科学、药物科学、食品科学等领域发挥着巨大作用。尽管如此，各种学科的发展给分析化学提出了更高要求，特别是复杂样品的分析。现今已发展起来多种分析技术用于复杂样品的分析，如气相色谱质谱法[1]、液相色谱质谱法[2]、液相色谱紫外检测法[3]、毛细管电泳法[4]等，这些技术的建立极大地促进了分析化学的发展。在这些分析方法中，色谱质谱技术是当前分析复杂样品最权威和可靠的方法，但是采用这种技术对复杂样品进行分析时，需采用繁琐的步骤对样品进行前处理，不能在较短的时间内对复杂样品中目标分析物进行快速分析。为此，发展简便、高效、无需样品预处理的技术用于复杂基体中目标化合物的分析检测显得尤为重要。
常压电离源（Ambient ionization source， AIS）是一类有别于真空电离源（如电子轰击电离源）、在常温常压下可对复杂样品直接进行电离分析的技术[5]。该技术具有在样品分析前无需预处理、分析速度快、成本低、操作简单等特点，分析的对象包括固体、液体和气体样品等。1989年美国耶鲁大学Fenn教授提出了常压电离源电喷雾电离技术（Electrospray ionization， ESI）[6]，该技术的提出对于解决液相色谱质谱接口问题起到了关键作用，同时也为生物大分子样品的质谱分析开辟了新的途径。尽管如此，采用ESI技术只能分析经过处理后基质干扰较小的样品，而对复杂样品（如血样等）中目标化合物的直接分析却显的性能较差。基于该电离技术， 2004年美国普渡大学Cooks教授提出解吸电喷雾电离源（Desorption electrospray ionization， DESI）技术[7]，此后常压电离源得到了迅速发展和广泛的应用，现今已发展起来的常压电离源主要有实时直接分析电离源（Direct analysis in real time， DART）[8]、低温等离子体（Lowtemperature plasma， LTP）[9]或介质阻挡放电电离源（Dielectric barrier discharge ionization， DBDI）[10]、萃取电喷雾电离源（Extractive electrospray ionization， EESI）[11]等，Monge等最近对不同类型的常压电离源进行了详细论述[12]。
纸喷雾电离技术（Paper spray ionization）是2010年发展起来的一种新型常压电离源[13～16]。该技术首先是将固体或液体样品加载在纤维素和半纤维组成的纸基质表面，然后采用高压电驱动的形式使溶剂将复杂样品中的化合物溶解、迁移和电离，进而在纸的尖端发生电喷雾，最终通过质谱进行实时在线检测。由于该电离技术具有快速、低廉、高效等特点，已被用于血样、尿样、食品、生物组织样品、藻类等样品中化合物的分析检测，同时也在化学反应过程的研究中起到了重要作用。类似于纸喷雾电离源的电离机理，现今也发展起来一些其它类型的常压电离源，如叶子喷雾[17]、牙签喷雾[18，19]、多孔聚合物针尖喷雾[20]、金属针尖喷雾[21]和不同材料的纤维喷雾[22～24]等。本文对纸喷雾电离技术的基本工作原理、影响因素、分析性能及应用等进行综述。
2基本原理
纸喷雾电离源是以纸为基质和载体，将样品加载在一个底宽为5 mm，长为10 mm三角形纸的中心，如图1所示。当对样品分析时，加入约30 μL溶剂，一般为甲醇/水的混合物；然后施加3.5 kV的直流电压，电压的大小可根据溶剂的不同进行调变。在电驱动作用下，溶剂便会向纸的尖端迁移。
如上所述，纸喷雾的性能主要取决于样品化合物在纸表面的迁移效率和在纸尖端的电喷雾性能。因此，采用纸喷雾对目标化合物进行分析时，为得到较高的灵敏度，必须使洗脱溶剂最大程度地溶解复杂基质中的目标化合物，并迁移到纸的尖端，然后发生稳定的电喷雾行为。以下分别讨论影响纸喷雾过程的主要因素。
3.1纸基质的影响
纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的羟基，在化合物的分离过程中可根据化合物的极性不同将混合样品在其表面得以分离。纸是一类重要的色谱分离基质，已广泛地用于不同化合物的分离分析。在纸喷雾溶剂的迁移过程中，复杂基质中化合物可根据极性的不同得以分离，在不同的喷雾时间可得到不同的质谱信息。Ren等[26]采用甲醇作为洗脱溶剂，研究了甲基紫2B和甲基蓝在Grade 1色谱纸上的洗脱行为。发现相对于甲基紫2B，由于纸基质与甲基蓝之间较强的作用力，在纸喷雾起始阶段质谱图中只能观察到明显甲基紫2B的特征峰；随着喷雾时间的延长，甲基蓝的质谱峰逐渐增强，而甲基紫2B的信号随之降低。以上结果说明了纸喷雾不仅具有电喷雾的特性，同时也兼具色谱的分离特性，可根据化合物极性不同在纸的表面将其进行分离。
目标化合物在纸表面的迁移过程中，其迁移效率在一定程度上取决于纸表面的物理结构和化学性质。Liu等[16]研究了3 μm， 4～7 μm， 8 μm， 11 μm孔尺寸结构的滤纸、玻璃纤维纸和0.18 mm厚度的色谱纸对200 μg/L可卡因的分析性能，发现0.18 mm厚度的色谱纸分析性能最佳，所得可卡因特征峰的绝对峰强度比其它类型纸的信号高出两个数量级，玻璃纤维纸的性能最差。Zhang等[14]系统考察了3种类型色谱纸（硅胶涂覆纸、Grade 4和Grade ET31）对含有戊酸丙胺药物的标准样品和血样分析性能，发现当采用硅胶涂覆色谱纸时，第一次洗脱效率比其它两种类型色谱纸高1～2个数量级，约有70%的戊酸丙胺药物可从纸表面有效洗脱下来。该现象被认为是由于硅胶涂覆纸表面含有大量的细小硅胶颗粒，这些颗粒可有效阻止分析样品的扩散，使其吸附在纸的表面；在洗脱过程中，溶剂可快速溶解纸表面的样品并迁移到纸的尖端发生电喷雾。同时，他们也研究了这3种类型色谱纸在分析血样中药物化合物的灵敏度，发现相对于Grade 4和Grade ET31色谱纸，采用硅胶涂覆纸可将检出限降低两个数量级。以上结果表明，纸基质的选择在纸喷雾过程中起到了关键作用。
3.2纸尖端角度的影响
在纸喷雾过程中，纸尖端是保证纸喷雾发生的前提。Yang等[27]研究了不同角度纸尖端的电喷雾行为，发现当把纸尖端剪切成圆弧状时，无法观察到纸喷雾现象；相反，具有一定角度的纸尖端可明显观测到纸喷雾现象（图2a）。为了系统了解不同角度纸尖端对纸喷雾性能的影响，他们比较了不同纸尖端角度的电喷雾性能（图2b和2c）， 发现随着角度的增加，起始喷雾电压随之升高，即当角度为30°和60°时，起始喷雾电压为3 kV；当角度为90°和120°时，起始喷雾电压为4 kV；当喷雾电压超过6 kV时， 会发生严重的电晕放电，所以150°无法观察到电喷雾现象。通过对纸尖端喷雾电流的考察，发现在相同的电压下，喷雾电流随着纸尖端角度的增大而降低。他们也研究了目标化合物的信号强度与角度、施加电压之间的关系，结果表明， 随着角度的增加，最佳喷雾电压和目标化合物的信号随之增大，即当角度分别为30°， 60°和90°时， 最佳喷雾电压分别为4.0， 4.5和5.0 kV。
Lin研究组[28，29]为了克服纸喷雾过程溶剂挥发的现象，提出了一种笔尖辅助（Nibassisted）纸喷雾的电离装置，将一个底宽为3 mm，长为5 mm的三角形纸放在一个铜笔尖上，然后通过一个液体注射器将洗脱溶液连续加到纸基质上进行喷雾。他们系统考察了不同纸尖端角度（5°， 10°， 15°， 20°， 30°）对纸喷雾过程目标化合物离子信号强度的影响，发现随着角度的增加，信号强度呈现出先增加后降低的趋势，当角度为15°时所得信号强度最佳。 Lin研究组[28，29]采用的笔尖辅助纸喷雾与Yang等[27]所得最佳喷雾角度有着较大差异。这种差异可能是由于当采用笔尖辅助纸喷雾时，金属笔尖的电场会很大程度上会改变纸喷雾尖端的电场，进而影响到纸尖端角度与目标化合物信号强度之间的关系。
3.3溶剂的影响
纸喷雾过程中洗脱溶剂不仅决定了目标化合物从纸表面的洗脱效率，同时也决定了在纸尖端的电喷雾性能。Zhang等[14]研究了不同溶剂体系下，硅胶涂覆纸基质对血样中戊酸丙胺药物的分析性能，发现相比于水、正己烷、二氯甲烷、甲醇、乙醇和丁醇等溶剂，异丙醇对戊酸丙胺药物具有较好的分析效果。通常在纸喷雾分析过程中，溶剂的极性和挥发性对分析性能也具有很大的影响。为了提高分析灵敏度，常在极性溶剂中加入弱极性或非极性的溶剂来促进喷雾过程中带电离子的去溶剂化效果。Zhang等发现， 在甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇体系中加入低沸点的二氯甲烷可有效降低干血样中药物化合物分析的检出限，当二氯甲烷的含量为90%时所得信号最佳。在几种考察的醇类溶剂中，异丙醇体系表现出较好的分析性能。但是将90%二氯甲烷/异丙醇作为溶剂用于常用色谱纸基质时，相比于90%甲醇/水溶剂，其纸喷雾性能降低了至少一个数量级[14]。
分析样品种类的不同，纸喷雾溶剂也不同。 Ren等 [26]采用硅胶涂覆的色谱纸作为纸喷雾基质， 研究了甲醇和甲醇丙酮（50∶50， V/V）作为溶剂对血样中脂类化合物的洗脱行为，发现相对于新鲜血样的质谱图，采用甲醇对干血样进行分析时，可观察到血红蛋白的质谱信息，而脂类化合物的质谱峰信号较弱；然而当利用甲醇/丙酮（50∶50， V/V）作为洗脱溶剂时，脂类化合物的特征质谱峰明显增强，作者认为该现象一方面是由于加入的丙酮对脂类化合物具有较好的洗脱效率，另一方面是由于血样中的蛋白不溶于丙酮，形成沉淀，在纸喷雾过程的洗脱效率降低，进而减小了对脂类化合物质谱分析的干扰[21]。
溶剂体系对不同纸喷雾基质的性能也有很大的影响。Wang等[30]采用Grade 1色谱纸作为纸喷雾基质，考察了不同溶剂对生物组织样品中伊马替尼药物、荷尔蒙肾上腺素、磷脂38∶4 GPCho分析性能的影响。通过对二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、氯仿/甲醇混合液、甲醇/水混合液的研究，发现只有甲醇/水溶剂在分析时可得到稳定而较强的信号，其它溶剂由于对分析化合物具有较低的溶解度或较差的喷雾效果，所得质谱信号均较弱。同时他们研究了不同配比甲醇/水溶剂体系对分析这3类化合物的影响，发现随着甲醇含量的增加，伊马替尼药物的质谱信号随之增强，但是荷尔蒙肾上腺素、磷脂38∶4 GPCho的质谱信号强度随着甲醇含量的变化呈现出相反变化趋势。具体而言，荷尔蒙肾上腺素的信号随着甲醇含量的增加呈现出先增加后降低的趋势，70%甲醇/水溶剂体系信号最佳；相反，磷脂38∶4 GPCho的信号随甲醇含量的增加呈现出先降低后增加的趋势，约60%甲醇/水体系信号最低。通过对以上标准样品和生物组织中样品的分析比较，观察到甲醇/水体系对这3种化合物标准样品的影响也有着较大差异，说明了样品基质效应对纸喷雾过程中溶剂的选择有着重要的影响。
以上研究表明，在实际样品分析过程中，可根据不同样品分析的要求，选择不同的溶剂体系， 达到目标化合物的最佳分析效果。
3.4其它因素的影响
纸喷雾的分析性能决定于纸基质、纸尖端角度和溶剂，同时也受到其它因素的影响，如样品加载量、纸尖端与质谱进样口之间的距离、内标化合物的加入方式等。Wang等[30]考察了不同加样量对纸喷雾过程中伊马替尼药物分析的影响，发现加样量从0.5 μL增加到5.0 μL时，该药物化合物的信号强度有着较大的差异；当加样量为1.5 μL时，所得质谱信号最佳。Yang等[27]考察了纸喷雾样品加载量与纸尺寸之间的关系，发现对于面积比为1∶2.5∶5的三角形纸基质，洗脱溶剂加入量为10， 25和50 μL甲醇水（1∶1， V/V）溶剂体系（溶剂加入量与纸的面积成正比），目标化合物的信号强度随着样品加载量的增加而增强。对于较小体积（如1.25 μL）的样品加载量，由于大尺寸纸基质所用溶剂量对样品的稀释作用，样品的信号随着纸尺寸的增加而降低；对于较大体积（如2.50 μL）的样品加载量，结果恰好相反；而对于相同样品溶剂比的分析体系，大面积的纸基质所得纸喷雾信号较好。Liu等[16]考察了纸喷雾尖端与质谱进样口之间的距离对质谱分析信号的影响，发现当纸喷雾尖端位于质谱进样口前5 mm ×10 mm （xy）的范围内，可得到稳定的喷雾信号，该位置与Jhang等[28]所得结论6 mm × 4 mm （xy）基本一致。Manicke等[31]研究了4种不同加入内标化合物的方式对纸喷雾分析性能的影响，发现将内标化合物与样品溶液混合后再加到纸的表面所得相对标准偏差较低（3%）、样品与内标化合物的信号比例最佳（1.05）； 当采用加样之前将内标化合物加载在纸基质上或采用当血样干后将内标化合物加到干血样的表面所得分析性能基本相同，但略差于将内标化合物与样品溶液混合后加在纸表面的方式；当采用将内标化合物加入洗脱溶剂中进行洗脱，所得相对标准偏差（16%）和样品与内标化合物的信号比例（0.26）都不理想。以上讨论说明采用纸喷雾对不同样品分析中，应根据具体情况优化分析体系， 进而达到理想的分析效果。
4分析性能
4.1分析准确度、精密度和检出限
准确度、精密度和检出限是评价一种分析方法的3个重要参数。 Manicke等 [32]详细考察了纸喷雾过程中以上参数的变化情况。通过对血样中药物化合物准确度和精密度的分析，发现纸喷雾在单个样品的重复分析过程中，质谱总体离子流的最大偏差在10%～20%之间波动。当样品中加入内标化合物，目标分析化合物与内标物质的信号比值随着分析化合物浓度的增加呈线性变化，其相关系数大于0.99；且该比值具有非常好的重现性，相对标准偏差小于5%，测量浓度在真实浓度2%的范围内变化。在纸喷雾过程中，目标化合物的检出限受到该类化合物的酸碱度、溶解度等参数的影响，其值介于100 pg/mL（如氯胍和苄乙铵药物）和100 μg/L（如醋氨酚和布洛芬）之间。对于常见的弱碱和疏水性药物化合物（如舒尼替尼、阿密曲替林、戊脉安、西酞普兰和右啡烷）， 其检出限介于0.25～0.75 μg/L之间。以上结果说明了纸喷雾在特定化合物的分析中表现出了潜在的应用价值。
4.2与其它方法的比较
尽管纸喷雾电离源仍处在初步发展阶段，但一些研究报道表明， 相比于其它电离方法，纸喷雾技术表现出了独特的优势。Jhang等[28]通过对4氯苯异丙胺和4氟苯异丙胺药物化合物的分析，发现纸喷雾电离技术相比于大气压基质辅助激光解吸电离（Atmospheric pressurematrixassisted laser desorption ionization， APMALDI）和电喷雾辅助激光解吸电离（Electrosprayassisted laser desorption ionization， ELDI）具有较好的分析性能。纸喷雾的检出限可达到0.1 ppm，而MALDI的值为7～8 ppm，ELDI的值为3～4 ppm。同时他们认为纸喷雾技术比APMALDI和ELDI具有很多优点。例如当采用APMALDI技术时，必须在基质上找到合适的样品点才能进行激光电离分析，该过程不仅耗时，同时也很难控制。尽管ELDI技术无需引入基质，但这种方法需要利用脉冲氮激光对样品进行解吸，随后解吸样品与电喷雾簇经过相互作用才可进行电离。该过程可能会很剧烈，为此需要具有一定实验技能的人员操作。同时该研究组通过对毛细管电泳电喷雾电离源质谱和纸喷雾电离源质谱的比较，得出前者是一种非常有效简化质谱图信息的方法，而后者在样品的快速分析方面起到了关键作用[28，29]。以上研究表明了纸喷雾电离技术是一种高灵敏度、可用于复杂样品中目标化合物分析的重要方法。
5纸喷雾电离技术的应用
5.1药物化合物分析
药物化合物可以暂时或永久改变或查明机体的生理功能及病理状态，具有医疗、诊断、预防疾病和保健的功效。当含量较低时，药物无法起到应有的功效；相反当含量较高，它将会对人或动物的身心健康造成严重危害。为此要评价一种药物是否在诊断性范围之内，需建立检测范围宽、精准、稳定的分析方法。如上所述，纸喷雾电离技术在特定药物化合物的分析检测方面已表现出良好的检测线性范围、较好的精确度和准确度，以及稳定的分析性能，现已用于多种药物化合物的快速检测分析[33]。Manicke等[31]考察了药物化合物与血样中蛋白之间相互作用对纸喷雾分析性能的影响，认为二者之间相互作用对纸喷雾过程药物的分析影响较小。他们还研究了4种内标化合物加入方式对血样中药物化合物分析性能的区别，发现直接将血样和内标混合分析的相对标准偏差最小、准确度较高。在此基础上，该研究小组系统评价了血样中不同药物化合物的分析准确度、精密度、选择性、检出限和线性范围等[32]。Espy等 [34]研究了纸表面抗凝剂明矾对新鲜血液中药物化合物分析的影响，所研究8种肿瘤药物的检出限可达0.5～17 μg/L，日内准确度为102%～118%，不确定度为9%～13%。Su等[35]也将纸喷雾电离技术用于血样中多种非法药物化合物（如海洛因、可卡因、吗啡等）的检测。Zhang等[14]将纸喷雾电离源与微型化质谱仪Mini 11联用，成功分析了血样中多种药物化合物，其定量限为10～20 μg/L。尽管纸喷雾技术在药物化合物分析方面已起到了一定的作用，但是仍然存在着一些问题。例如，在血样中药物化合物分析过程中，血样中存在的易断裂代谢物或潜在药物（如酰基葡萄糖醛酸、N氧化物代谢物和醚类化合物）在质谱分析中容易转变为要分析的药物化合物，这就给目标药物的定量分析造成了严重干扰。为了解决这一问题，Manicke等 [32]建议可选择性地将这些代谢物转化为稳定的形式， 或采用离子迁移谱将代谢药物化合物有效分离， 以减小对该类物质分析的干扰。
5.2食品中有毒有害化合物的快速分析
食品安全是当前面临的一个严重问题，为此急需建立简单、快速、准确、低廉的分析方法用于食品中有毒有害化合物的检测。纸喷雾电离技术由于具有如上特点，已被用于多种食品中有毒有害化合物的快速分析。Zhang等[36]采用纸喷雾电离技术分析了多种食品（如牛奶、肉类、饮料、辣椒面等）中的三聚氰胺、瘦肉精、塑化剂、苏丹红等化合物，其检出限为1.0～200 μg/L，相对偏差为3%～12%，该方法的建立为食品中有毒有害化合物快速分析评价提供新途径。随之许多研究小组采用纸喷雾技术分析了食品中的各种有毒有害物质。例如，Taverna等[37]利用纸喷雾技术分析了辣椒面中的苏丹含氮染料（包括苏丹Ⅰ， Ⅱ， Ⅲ和Ⅳ等）；Li等[38]利用纸喷雾技术分析了焦糖和饮料中的4甲基咪唑化合物；Mazzotti等 [39]通过原位甲氧胺衍生化法分析了4种橄榄油中的非类固醇抗炎药物。尽管如此，纸喷雾电离技术在一些有毒有害化合物的分析中存在着严峻的挑战，特别是一些难电离化合物（如塑化剂）检测，急需在纸喷雾电离源的基础上发展其它技术来解决该难题。
5.3生物样品分析
生物样品的分析是指对动物或临床样品中的药物、代谢产物、生物标志性化合物进行分析，它对研究生物体内药物代谢及生物体的性能具有重要意义。作为一种简单而快速的分析检测方法，纸喷雾技术已用于一些生物样品中目标化合物的检测。Liu等[16]采用纸喷雾电离源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用该技术分析了生物组织样品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用纸喷雾技术分析了新鲜血样和干血样中的亚铁血红素、血红蛋白等化合物；Li等[40]将非极性溶剂正己烷作为纸喷雾电离源的洗脱溶剂，分析了肽类化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用纸喷雾电离源系统分析了血清和全血中的不同酰肉碱类化合物；Naccarato等[42]将纸喷雾技术用于尿样中肉碱和酰肉碱化合物的定量分析；Oradu等[43]利用纸喷雾方法分析了绿藻中的极性脂类化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]将纸喷雾技术与离子回旋共振质谱仪相联用分析了尿样和小牛肺表面活性剂萃取物；Deng等[45]将纸喷雾电离源用于Bansha草本茶指纹谱图的研究。以上研究表明，纸喷雾电离技术在生物样品的分析中发挥着重要作用。
6结束语
纸喷雾电离技术作为一种快速分析方法，已引起人们广泛关注， 并已应用于药物、食品和生物样品的快速分析。虽然纸喷雾电离源在不同化合物的分析检测中发挥着重要作用，但该技术仍处在发展阶段， 并存在着以下问题： （1） 当采用纸喷雾技术对许多生物样品（如血样、尿样、食品等）进行分析时，由于样品基质复杂，背景干扰严重，给化合物的定量分析造成了干扰，其检出限仍较高，不能完全满足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。为此需在纸喷雾分析过程中，发展一些可在纸基质上对目标样品进行原位预分离或纯化的策略， 提高分析灵敏度。（2） 众所周知，纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的自由羟基，当采用这种基质对极性化合物，特别是强极性化合物进行分析时，化合物结构中的极性官能团便会与纸表面的羟基形成较强的氢键、范德华作用力等，很难在较短的时间内洗脱下来，从而极大地降低了纸喷雾电离源的分析性能。因此采用不同有机和无机化合物对纸的表明进行修饰，削减或消除强极性化合物与纸表面之间的相互作用力，可提高化合物的洗脱和喷雾效率。
纸喷雾电离技术的最大特点是简单、快速、低廉，这为药物、食品的快速评价分析、反应过程实时快速检测[46]提供了良好的技术平台。现今，纸喷雾技术已在化合物的高通量分析、与微型化相联用方面取得了阶段性进展[14，47，48]，随着该技术的进一步发展和完善，将会在不同类型样品的高通量、实时检测方面发挥重要作用。
生物样品的分析是指对动物或临床样品中的药物、代谢产物、生物标志性化合物进行分析，它对研究生物体内药物代谢及生物体的性能具有重要意义。作为一种简单而快速的分析检测方法，纸喷雾技术已用于一些生物样品中目标化合物的检测。Liu等[16]采用纸喷雾电离源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用该技术分析了生物组织样品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用纸喷雾技术分析了新鲜血样和干血样中的亚铁血红素、血红蛋白等化合物；Li等[40]将非极性溶剂正己烷作为纸喷雾电离源的洗脱溶剂，分析了肽类化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用纸喷雾电离源系统分析了血清和全血中的不同酰肉碱类化合物；Naccarato等[42]将纸喷雾技术用于尿样中肉碱和酰肉碱化合物的定量分析；Oradu等[43]利用纸喷雾方法分析了绿藻中的极性脂类化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]将纸喷雾技术与离子回旋共振质谱仪相联用分析了尿样和小牛肺表面活性剂萃取物；Deng等[45]将纸喷雾电离源用于Bansha草本茶指纹谱图的研究。以上研究表明，纸喷雾电离技术在生物样品的分析中发挥着重要作用。
6结束语
纸喷雾电离技术作为一种快速分析方法，已引起人们广泛关注， 并已应用于药物、食品和生物样品的快速分析。虽然纸喷雾电离源在不同化合物的分析检测中发挥着重要作用，但该技术仍处在发展阶段， 并存在着以下问题： （1） 当采用纸喷雾技术对许多生物样品（如血样、尿样、食品等）进行分析时，由于样品基质复杂，背景干扰严重，给化合物的定量分析造成了干扰，其检出限仍较高，不能完全满足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。为此需在纸喷雾分析过程中，发展一些可在纸基质上对目标样品进行原位预分离或纯化的策略， 提高分析灵敏度。（2） 众所周知，纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的自由羟基，当采用这种基质对极性化合物，特别是强极性化合物进行分析时，化合物结构中的极性官能团便会与纸表面的羟基形成较强的氢键、范德华作用力等，很难在较短的时间内洗脱下来，从而极大地降低了纸喷雾电离源的分析性能。因此采用不同有机和无机化合物对纸的表明进行修饰，削减或消除强极性化合物与纸表面之间的相互作用力，可提高化合物的洗脱和喷雾效率。
纸喷雾电离技术的最大特点是简单、快速、低廉，这为药物、食品的快速评价分析、反应过程实时快速检测[46]提供了良好的技术平台。现今，纸喷雾技术已在化合物的高通量分析、与微型化相联用方面取得了阶段性进展[14，47，48]，随着该技术的进一步发展和完善，将会在不同类型样品的高通量、实时检测方面发挥重要作用。
生物样品的分析是指对动物或临床样品中的药物、代谢产物、生物标志性化合物进行分析，它对研究生物体内药物代谢及生物体的性能具有重要意义。作为一种简单而快速的分析检测方法，纸喷雾技术已用于一些生物样品中目标化合物的检测。Liu等[16]采用纸喷雾电离源分析了氨基酸、肽、蛋白、脂肪酸等化合物；Wang等[30]采用该技术分析了生物组织样品及其中的磷脂化合物；Ren等 [26]采用纸喷雾技术分析了新鲜血样和干血样中的亚铁血红素、血红蛋白等化合物；Li等[40]将非极性溶剂正己烷作为纸喷雾电离源的洗脱溶剂，分析了肽类化合物、核苷酸、磷脂等；Yang等[41]采用纸喷雾电离源系统分析了血清和全血中的不同酰肉碱类化合物；Naccarato等[42]将纸喷雾技术用于尿样中肉碱和酰肉碱化合物的定量分析；Oradu等[43]利用纸喷雾方法分析了绿藻中的极性脂类化合物（如PC、MGDG、PG和SQDG）；Quinn等[44]将纸喷雾技术与离子回旋共振质谱仪相联用分析了尿样和小牛肺表面活性剂萃取物；Deng等[45]将纸喷雾电离源用于Bansha草本茶指纹谱图的研究。以上研究表明，纸喷雾电离技术在生物样品的分析中发挥着重要作用。
6结束语
纸喷雾电离技术作为一种快速分析方法，已引起人们广泛关注， 并已应用于药物、食品和生物样品的快速分析。虽然纸喷雾电离源在不同化合物的分析检测中发挥着重要作用，但该技术仍处在发展阶段， 并存在着以下问题： （1） 当采用纸喷雾技术对许多生物样品（如血样、尿样、食品等）进行分析时，由于样品基质复杂，背景干扰严重，给化合物的定量分析造成了干扰，其检出限仍较高，不能完全满足低含量化合物定量和半定量分析的要求[15]。为此需在纸喷雾分析过程中，发展一些可在纸基质上对目标样品进行原位预分离或纯化的策略， 提高分析灵敏度。（2） 众所周知，纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其表面含有大量的自由羟基，当采用这种基质对极性化合物，特别是强极性化合物进行分析时，化合物结构中的极性官能团便会与纸表面的羟基形成较强的氢键、范德华作用力等，很难在较短的时间内洗脱下来，从而极大地降低了纸喷雾电离源的分析性能。因此采用不同有机和无机化合物对纸的表明进行修饰，削减或消除强极性化合物与纸表面之间的相互作用力，可提高化合物的洗脱和喷雾效率。
纸喷雾电离技术的最大特点是简单、快速、低廉，这为药物、食品的快速评价分析、反应过程实时快速检测[46]提供了良好的技术平台。现今，纸喷雾技术已在化合物的高通量分析、与微型化相联用方面取得了阶段性进展[14，47，48]，随着该技术的进一步发展和完善，将会在不同类型样品的高通量、实时检测方面发挥重要作用。
