Atmospheric-pressure chemical ionization
வளிமண்டல அழுத்த வேதியியல் அயனியாக்கம் (ஏ. பி. சி. ஐ) என்பது வெகுஜன நிறமாலையில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு அயனியாக்கம் முறையாகும், இது வளிமண்டல அழுத்தத்தில் (105 பா) வாயு-கட்ட அயனி-மூலக்கூறு எதிர்வினைகளைப் பயன்படுத்துகிறது, பொதுவாக உயர் செயல்திறன் கொண்ட திரவ நிறமாற்றத்துடன் (எச். பி. எல். சி) இணைக்கப்பட்டுள்ளது. ஏபிசிஐ என்பது இரசாயன அயனியாக்கத்தை ஒத்த ஒரு மென்மையான அயனியாக்கம் முறையாகும், அங்கு முதன்மை அயனிகள் கரைப்பான் தெளிப்பில் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. APCI இன் முக்கிய பயன்பாடு துருவ மற்றும் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த துருவ வெப்ப நிலையான சேர்மங்களுக்கு 1500 Da க்கும் குறைவான மூலக்கூறு எடையுடன் உள்ளது. ஸ்டெராய்டுகள், பூச்சிக்கொல்லிகள் போன்ற சுவடு பகுப்பாய்வு கண்டறிதல் மற்றும் மருந்து வளர்சிதை மாற்றங்களுக்கான மருந்தியல் ஆகியவற்றில் எச். பி. எல். சி உடன் ஏபிசிஐ பயன்பாடு பெரும் பிரபலத்தைப் பெற்றுள்ளது. கருவி அமைப்பு ஒரு பொதுவான ஏபிசிஐ மூலமானது பொதுவாக மூன்று முக்கிய பகுதிகளைக் கொண்டுள்ளதுஃ ஒரு மாதிரி நுழைவாயில், ஒரு கரோனா வெளியேற்ற ஊசி மற்றும் இடைநிலை அழுத்தத்தின் கீழ் ஒரு அயனி பரிமாற்ற பகுதி. ஒரு எல். சி. யில் இருந்து சூடான நெபுலைசர் நுழைவாயிலின் விஷயத்தில், படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, எலுவேட் 0,2 முதல் 2 மில்லி/நிமிடத்திற்கு ஒரு நியூமேடிக் நெபுலைசரில் பாய்கிறது, இது நுண்ணிய நீர்த்துளிகளின் மூடுபனியை உருவாக்குகிறது. 350-500 டிகிரி செல்சியஸில் சூடான சுவர்களின் தாக்கத்தால் துளிகள் ஆவியாக்கப்படுகின்றன, மேலும் நெபுலைசர் வாயு மற்றும் ஒரு துணை வாயுவால் கரோனா மின்முனை மற்றும் வெளியேறும் எதிர்-மின்முனைக்கு இடையிலான அயனி மூலக்கூறு எதிர்வினை பகுதிக்குள் கொண்டு செல்லப்படுகின்றன. 2-5 மைக்ரோஏம்ப்களின் நிலையான மின்னோட்டம் கரோனா ஊசியில் இருந்து பராமரிக்கப்படுகிறது. மாதிரி அயனிகள் அயனி-மூலக்கூறு எதிர்வினைகளால் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன (கீழே விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி), மேலும் ஒரு சிறிய துளை அல்லது குழாய் வழியாக அயனி பரிமாற்ற பகுதிக்குள் வெகுஜன நிறமாலைக்கு வழிவகுக்கிறது. பயன்பாட்டைப் பொறுத்து அயனி மூலத்தின் பல்வேறு வடிவவியல்கள் சாத்தியமாகும். திரவ நிறமாற்றத்துடன் பயன்படுத்தப்படும்போது, குறிப்பாக அதிக ஓட்ட விகிதங்களில், நெபுலைசர் பெரும்பாலும் வெகுஜன நிறமாலையின் நுழைவாயிலுக்கு (அல்லது இதேபோன்ற செங்குத்தான கோணத்தில்) ஆர்த்தோகனல் நிலையில் வைக்கப்படுகிறது, இதனால் கரைப்பான் மற்றும் நடுநிலை பொருள் உண்மையான நுழைவாயிலை மாசுபடுத்தாது வெகுஜன நிறமாலையின். APCI ஆல் வாயு கட்டத்தில் அயனியாக்கம் செய்யும் பொறிமுறை அயனியாக்கம் வரிசைகளைப் பின்பற்றுகிறதுஃ கரைசலில் மாதிரி, மாதிரி நீராவி மற்றும் மாதிரி அயனிகள். எச். பி. எல். சி. யில் இருந்து வெளியேறும் கழிவு முற்றிலும் ஆவியாகிறது. கரைப்பான் மற்றும் மாதிரி நீராவியின் கலவை பின்னர் அயனி-மூலக்கூறு எதிர்வினை மூலம் அயனியாக்கப்படுகிறது. அயனியாக்கம் நேர்மறை அல்லது எதிர்மறை அயனியாக்கம் முறையில் மேற்கொள்ளப்படலாம். நேர்மறை முறையில், எதிர்வினை அயனிகள் மற்றும் வாயு பகுப்பாய்வு மூலக்கூறுகளின் தொடர்புடைய புரோட்டான் தொடர்புகள் புரோட்டான் பரிமாற்றம் அல்லது எதிர்வினை வாயு அயனிகளின் சேர்க்கை மூலக்கூறு இனங்களின் அயனிகளை [M + H] + உற்பத்தி செய்ய அனுமதிக்கின்றன. எதிர்மறை முறையில், [M−H] − அயனிகள் புரோட்டான் சுருக்கத்தால் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன, அல்லது [M + X] − அயனிகள் எதிர்மின் அயனி இணைப்பால் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. ஏபிசிஐ-எம்எஸ் பகுப்பாய்வில் பெரும்பாலான பணிகள் நேர்மறையான முறையில் உள்ளன. நேர்மறை முறையில், நெபுலைஸ் செய்யப்பட்ட கரைப்பானின் மீது 1 முதல் 5 மைக்ரோஏ வரை கரோனா வெளியேற்றத்தின் வெளியேற்றம் மின்னோட்டம் இருக்கும்போது, N2 வாயு மூலக்கூறுகள் உற்சாகப்படுத்தப்பட்டு அயனியாக்கப்படுகின்றன, அவை N4 + * ஐ உருவாக்குகின்றன. எல். சி. யின் ஆவியாக்கப்பட்ட நடமாடும் கட்டம் அயனியாக்கம் வாயு மற்றும் எதிர்வினை அயனிகளாக செயல்படுகிறது. ஆவியாக்கப்பட்ட நகரும் கட்டத்தில் நீர் மட்டுமே கரைப்பானாக இருந்தால், தூண்டப்பட்ட நைட்ரஜன் மூலக்கூறு அயனிகள் N4 + * H2O மூலக்கூறுகளுடன் வினைபுரிந்து நீர் கொத்து அயனிகள் H + (H2O) n ஐ உருவாக்கும். பின்னர், பகுப்பாய்வு மூலக்கூறுகள் M நீர் கொத்து அயனிகளால் புரோட்டோனேட் செய்யப்படுகின்றன. இறுதியாக, அயனியாக்கம் தயாரிப்புகள் MH + (H2O) m வளிமண்டல-அழுத்த அயனி மூலத்திலிருந்து வெளியே செல்கின்றன. MH + (H2O) m இன் விலகல் (புரோட்டோனேற்றப்பட்ட பகுப்பாய்வு மூலக்கூறிலிருந்து நீர் மூலக்கூறுகளை அகற்றுதல்) வெகுஜன பகுப்பாய்வியின் உயர் வெற்றிடத்தில் நடைபெறுகிறது. MS ஆல் கண்டறியப்பட்ட பகுப்பாய்வு மூலக்கூறு அயனிகள் [M + H] + ஆகும். அயனியாக்கம் செயல்முறையின் வேதியியல் எதிர்வினைகள் கீழே காட்டப்பட்டுள்ளன. நீர் முன்னிலையில் நைட்ரஜன் வளிமண்டலத்தில் முதன்மை மற்றும் இரண்டாம் நிலை வினையூக்கி அயனி உருவாக்கம்ஃ N2 + e → N2 + + 2e N2 + * + 2N2 → N4 + * + N2 N4 + + H2O + + 2N2 H2O + + H2O + H3O + + OH • H3O + + H2O + N2 → H + (H2O) 2 + N2H + (H2O) n-1 + H2O + N2 → H + (H2O) n + N2 அயனியான்களின் அயனியாக்கம்ஃ H + (H2O) n + M → MH + எடுத்துக்காட்டாக, மெத்தனால் கரைப்பான் இருக்கும்போது, கொத்து கரைப்பான் அயனிகள் CH3OH2 + (H2O) n (CH3OH) m ஆக இருக்கும். ஒரு மாதிரியின் ஒரு துண்டு அயனி காணப்பட்டால், வெப்ப நெபுலைசர் இடைமுகத்தால் வெப்ப சீரழிவு ஏற்பட்டுள்ளது, அதைத் தொடர்ந்து சிதைவு பொருட்களின் அயனியாக்கம் நடைபெறுகிறது. வேதியியல் அயனியாக்கத்திலிருந்து ஒரு முக்கிய வேறுபாட்டில், முதன்மை அயனியாக்கத்திற்குத் தேவையான எலக்ட்ரான்கள் சூடான இழைகளால் உற்பத்தி செய்யப்படுவதில்லை, ஏனெனில் வெப்பமான இழைகளை வளிமண்டல அழுத்த நிலைமைகளின் கீழ் பயன்படுத்த முடியாது. அதற்கு பதிலாக, கரோனா வெளியேற்றங்கள் அல்லது β-துகள் உமிழ்ப்பாளர்களைப் பயன்படுத்தி அயனியாக்கம் ஏற்பட வேண்டும், இவை இரண்டும் அரிக்கும் அல்லது ஆக்ஸிஜனேற்ற வாயுக்களின் இருப்பைக் கையாளும் திறன் கொண்ட எலக்ட்ரான் ஆதாரங்களாகும். வரலாறு வளிமண்டல அழுத்த வேதியியல் அயனியாக்கம் மூலங்களின் தோற்றம் வெகுஜன நிறமாலையியல் உடன் இணைந்து 1960 களில் தீப்பிழம்புகளில் உள்ள அயனிகள் மற்றும் வளிமண்டல அழுத்தம் வரை கரோனா வெளியேற்றங்களில் உள்ள அயனி வேதியியல் பற்றிய ஆய்வுகளில் காணலாம். தடய வேதியியல் பகுப்பாய்விற்கான மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரியுடன் இணைந்த ஏபிசிஐயின் முதல் பயன்பாடு ஃபிராங்க்ளின் ஜி. என். ஓ கார்ப்பரேஷனால் செய்யப்பட்டது, அவர் 1971 ஆம் ஆண்டில் ஏபிசிஐ-ஐ அயனி இயக்கம் மற்றும் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரியுடன் இணைக்கும் கருவியை உருவாக்கினார். ஹார்னிங், கரோல் மற்றும் அவர்களது சக ஊழியர்கள் 1970 களில் பேய்லர் மருத்துவக் கல்லூரியில் (ஹூஸ்டன், டிஎக்ஸ்) வாயு நிறமூர்த்தம் (ஜிசி) மற்றும் திரவ நிறமூர்த்தம் (எல்சி) ஆகியவற்றை வெகுஜன நிறமாலையுடன் இணைப்பதில் ஏபிசிஐயின் நன்மைகளை நிரூபித்தனர். இந்த ஆய்வுகளில் உயர் உணர்திறன் மற்றும் எளிய வெகுஜன நிறமாலை காட்டப்பட்டன. எல். சி-எம். எஸ்ஸைப் பொறுத்தவரை, எல். சி எலுவேட் ஆவியாக்கப்பட்டு சூடான உலோகத் தொகுதியில் அயனியாக்கப்பட்டது. ஆரம்பத்தில், ஒரு 63Ni படலம் அயனியாக்கம் செய்ய எலக்ட்ரான்களின் ஆதாரமாக பயன்படுத்தப்பட்டது. 1975 ஆம் ஆண்டில், ஒரு பெரிய மாறும் மறுமொழி வரம்பை வழங்கும் ஒரு கரோனா வெளியேற்ற மின்முனை உருவாக்கப்பட்டது. கரோனா வெளியேற்ற மின்முனையுடன் கூடிய ஏபிசிஐ நவீன வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய ஏபிசிஐ இடைமுகங்களுக்கான மாதிரியாக மாறியது. 1970 களின் பிற்பகுதியில் மொபைல் செயல்பாட்டிற்காக ஒரு வேனில் பொருத்தப்பட்ட ஒரு ஏபிசிஐ மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர் அமைப்பு (ட்ரேஸ் வளிமண்டல எரிவாயு பகுப்பாய்விக்கான டிஏஜிஏ) எஸ். சி. ஐ. இ. எக்ஸ் மூலம் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது, இது சுற்றுப்புற காற்றில் உள்ள துருவ கரிமங்களை நிகழ்நேரத்தில் கண்காணிப்பதற்கான உயர் உணர்திறனை வழங்குகிறது. 1981 ஆம் ஆண்டில் மூன்று குவாட்ருபோல் மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர் பதிப்பு தயாரிக்கப்பட்டது, இது ஏபிசிஐ-எம்எஸ்/எம்எஸ் மூலம் நிகழ்நேர நேரடி காற்று கண்காணிப்பை அனுமதிக்கிறது. இதேபோன்ற தளம் SCIEX AROMIC அமைப்புக்கு (பிரிட்டிஷ் ஏரோஸ்பேஸ் உடன் இணைந்து உருவாக்கப்பட்ட CONDOR தடைசெய்யப்பட்ட கண்டறிதல் அமைப்பின் ஒரு பகுதி) எல்லைக் கடவுகளில் கப்பல் கொள்கலன்களில் போதைப்பொருள், வெடிபொருள்கள் மற்றும் ஆல்கஹால் ஆகியவற்றைக் கண்டறிவதற்காக, உட்புற வான்வெளியை மாதிரியாகக் கொண்டு பயன்படுத்தப்பட்டது. 1980 களின் நடுப்பகுதி மற்றும் 1990 களின் முற்பகுதியில், ஏ. பி. சி. ஐ மற்றும் எலக்ட்ரோஸ்பிரேவுடன் எல். சி/எம். எஸ் செய்வதன் நன்மைகள், வளிமண்டல அழுத்த அயனியாக்க நுட்பங்கள் இரண்டும் பகுப்பாய்வு சமூகத்தின் கவனத்தை ஈர்க்கத் தொடங்கின. மருந்து வளர்ச்சி மற்றும் மருந்து கண்டுபிடிப்பு பயன்பாடுகள் ஆகிய இரண்டிற்கும் மருந்துத் துறையில் வெகுஜன நிறமாலை அளவீட்டின் பங்கை அவர்கள் வியத்தகு முறையில் விரிவுபடுத்தியுள்ளனர். ஏ. பி. சி. ஐயின் உணர்திறன் எல். சி-எம். எஸ் மற்றும் எல். சி-எம். எஸ்/எம். எஸ் ஆகியவற்றின் தனித்துவத்துடன் இணைந்து பெரும்பாலும் மருந்துகள் மற்றும் மருந்து வளர்சிதை மாற்றங்களின் அளவீட்டிற்கான விருப்பமான முறையாக அமைகிறது. நன்மைகள் அடி மூலக்கூறின் அயனியாக்கம் வளிமண்டல அழுத்தத்தில் ஏற்படுவதால் மிகவும் திறமையானது, இதனால் அதிக மோதல் அதிர்வெண் உள்ளது. கூடுதலாக, அயனியாக்கத்தின் ஆரம்ப கட்டங்களில் நீர்த்துளிகளின் விரைவான சிதைவு மற்றும் ஆவியாதல் காரணமாக அனலைட்டின் வெப்ப சிதைவை ஏபிசிஐ கணிசமாகக் குறைக்கிறது. இந்த காரணிகளின் கலவையானது பொதுவாக மூலக்கூறு இனங்களின் அயனிகளின் உற்பத்தியில் பல அயனியாக்க முறைகளை விட குறைவான துண்டுகளுடன் விளைகிறது, இது ஒரு மென்மையான அயனியாக்க முறையாக அமைகிறது. பிற அயனியாக்கம் முறைகளை விட APCI ஐப் பயன்படுத்துவதன் மற்றொரு நன்மை என்னவென்றால், இது நிலையான துளை HPLC (0.2-2.0 mL/நிமிடம்) இன் உயர் ஓட்ட விகிதங்களை நேரடியாகப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது, பெரும்பாலும் அளவின் பெரிய பகுதியை வீணடிக்காமல். கூடுதலாக, ஏ. பி. சி. ஐ பெரும்பாலும் மாற்றியமைக்கப்பட்ட ஈ. எஸ். ஐ மூலத்தில் செய்யப்படலாம். அயனியாக்கம் வாயு கட்டத்தில் நிகழ்கிறது, ஈஎஸ்ஐ போலல்லாமல், அயனியாக்கம் திரவ கட்டத்தில் நிகழ்கிறது. ஏபிசிஐயின் ஒரு சாத்தியமான நன்மை என்னவென்றால், துருவக் கரைப்பானுக்குப் பதிலாக ஒரு துருவமற்ற கரைப்பானை ஒரு நடமாடும் கட்ட கரைசலாகப் பயன்படுத்த முடியும், ஏனெனில் கரைப்பான் மற்றும் ஆர்வமுள்ள மூலக்கூறுகள் கரோனா வெளியேற்ற ஊசியை அடைவதற்கு முன்பு வாயு நிலையாக மாற்றப்படுகின்றன. ஏபிசிஐ ஒரு வாயு-கட்ட வேதியியலை உள்ளடக்கியது என்பதால், கரைப்பான்கள், கடத்துத்திறன், எல். சி. க்கு pH போன்ற சிறப்பு நிபந்தனைகளைப் பயன்படுத்த வேண்டிய அவசியமில்லை. ஏபிசிஐ மிகவும் பல்துறை எல். சி/எம்எஸ் இடைமுகமாகவும், ஈஎஸ்ஐ-ஐ விட தலைகீழ்-கட்ட எல். சி-உடன் மிகவும் இணக்கமாகவும் தோன்றுகிறது. பயன்பாடு APCI குறைந்த முதல் நடுத்தர (1500Da க்கும் குறைவான) மூலக்கூறு எடை மற்றும் நடுத்தர முதல் உயர் துருவமுனைப்பு கொண்ட வெப்ப நிலையான மாதிரிகளுக்கு பொருத்தமானது. எலக்ட்ரோஸ்பிரேக்கு போதுமான துருவமாக இல்லாத பகுப்பாய்வுகளுக்கு இது குறிப்பாக பயனுள்ளதாக இருக்கும். ஏபிசிஐயின் பயன்பாட்டு பகுதி மருந்துகள், துருவமற்ற கொழுப்புகள், இயற்கை சேர்மங்கள், பூச்சிக்கொல்லிகள் மற்றும் பல்வேறு கரிம சேர்மங்களின் பகுப்பாய்வு ஆகும், ஆனால் இது பயோபாலிமர்கள், ஆர்கனோமெட்டாலிக்ஸ், அயனி சேர்மங்கள் மற்றும் பிற லேபைல் பகுப்பாய்வுகளின் பகுப்பாய்வில் மட்டுப்படுத்தப்பட்ட பயன்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது. இரசாயன அயனியாக்கம் கரோனா வெளியேற்றம் மின்காந்த அயனியாக்கம் இரண்டாம் நிலை மின்காந்த அயனியாக்கம் குறிப்புகள் அயன் மூலத்தையும் பார்க்கவும்