综述：用于快速筛查的涂层刀片喷雾质谱技术：教程

《Analytica Chimica Acta》：Coated Blade Spray-Mass Spectrometry for Rapid Screening: A Tutorial

CBS-MS技术通过整合固相微萃取（SPME）与大气压电喷雾电离质谱（AMS/ESI），实现复杂基质中痕量分析的高效快速筛查，总分析时间短至10秒/样本。采用亲水-疏水平衡（HLB）涂层结合聚丙烯腈（PAN）固定剂减少基质干扰，支持96片同时处理，适用于生物体液、环境水样、食品及组织样本。优化步骤包括预活化、快速萃取、溶剂清洗及离子化参数调整，未来发展方向包括自动化平台和与高分辨质谱联用以提高选择性和通量。

　　### 解读：涂覆刀片喷雾-质谱技术（CBS-MS）及其在复杂样本分析中的应用

涂覆刀片喷雾-质谱技术（Coated Blade Spray-Mass Spectrometry, CBS-MS）是一种将固相微萃取（Solid-Phase Microextraction, SPME）与大气压质谱（Ambient Mass Spectrometry, AMS）相结合的创新分析方法。它通过将目标分析物提取并富集在涂覆材料层中，再利用少量溶剂快速脱附，从而实现质谱检测。这种技术在复杂样本矩阵中的应用，为分析提供了更高效、更快速且更简便的途径。CBS-MS无需传统的色谱分离步骤，大大缩短了整体分析时间，使其在高通量筛选、现场检测和临床诊断等领域具有巨大的潜力。

在复杂生物样本中，如血液、尿液、组织和体液，直接分析通常面临干扰物多、灵敏度低和选择性差的问题。CBS-MS通过使用与样本兼容的涂覆材料，能够有效减少背景噪声，提高方法的灵敏度和选择性。同时，它还能够直接分析未经处理的样本，从而避免繁琐的样品预处理步骤，节省时间和成本。此外，由于其高通量特性，CBS-MS能够在短时间内完成大量样本的分析，特别适合用于快速筛查多种化合物的场景。

#### CBS-MS的核心原理与优势

CBS-MS的基本原理是基于固相微萃取与喷雾电离技术的结合。首先，分析物被提取并富集在涂覆材料层中，然后通过少量溶剂的直接应用，实现快速脱附和随后的电喷雾电离（Electrospray Ionization, ESI）。在电喷雾过程中，高电压被施加在刀片的末端，以促进电离并进入质谱仪进行检测。这一过程的关键在于涂覆材料的选择与设计，它不仅需要具备良好的吸附性能，还要能够有效地过滤掉大分子干扰物，如蛋白质、细胞和其他有机成分。

涂覆材料通常由吸附剂颗粒和聚合物粘合剂组成。例如，常用的PAN（聚丙烯腈）粘合剂能够将吸附剂颗粒牢固地固定在刀片表面，同时减少非特异性吸附。此外，薄层涂覆设计使得样品与分析物之间的接触面积最大化，从而加快质量转移过程。这种技术的优势在于其高度的可重复性、稳定性和高通量，使得它在分析复杂样本时能够保持良好的性能。

#### CBS-MS的应用场景

CBS-MS已经被广泛应用于多种复杂样本的分析，包括毒品、环境水中的多类污染物、生物液体中的药物、果蔬中的农药残留、肉类中的兽药残留以及贝类中的毒素检测。这些应用表明，CBS-MS在分析领域具有广泛的适用性，尤其适用于需要快速筛查的场景。例如，在反兴奋剂检测中，CBS-MS能够高效地检测出多种禁用物质，为运动医学和体育监管提供了强有力的技术支持。

此外，CBS-MS还在环境监测和食品安全检测中发挥了重要作用。通过与高分辨率质谱（High-Resolution Mass Spectrometry, HRMS）的结合，它可以用于非靶向分析，为样本的深度解析提供支持。这种非靶向分析能力，使得CBS-MS在复杂样本中能够识别未知化合物，拓宽了其在环境科学和食品安全领域的应用范围。

#### 方法优化与注意事项

在使用CBS-MS进行分析时，方法的优化是至关重要的。通常，优化的目标是提高信号强度和信噪比（Signal-to-Noise Ratio, S/N）。然而，由于直接质谱分析不涉及色谱分离，因此背景信号的控制尤为重要。对于大多数分析物，推荐使用靶向分析模式，如多反应监测（Multiple Reaction Monitoring, MRM），以确保检测的准确性和可重复性。

在优化过程中，需要注意以下几点：首先，选择合适的涂层材料，确保其与分析物的兼容性；其次，控制脱附时间，以达到最佳的信号强度；最后，考虑质谱仪的扫描速度和检测窗口设置，以提高分析效率。同时，由于CBS-MS在某些情况下可能面临信号干扰问题，特别是对于含有表面活性剂的样品，如啤酒或含有泡沫成分的样本，可能需要特殊的处理步骤，如使用特定的清洗溶剂或采用静态提取方法，以减少干扰物的影响。

#### 实际操作与设备设计

在实际操作中，CBS-MS的设备设计对分析效果有着重要影响。涂覆刀片通常采用不锈钢材质，以确保其在高电压下的稳定性。同时，刀片的形状和表面处理也对电喷雾的稳定性至关重要。例如，采用弧形刀片设计可以降低电喷雾所需的起始电压，从而提高电离效率。

对于高通量分析，可以使用包含多个刀片的样品板，以实现同时处理多个样本。这种方法不仅提高了分析效率，还减少了人工操作的需求。此外，3D打印技术的引入，使得CBS-MS设备的定制化成为可能，为不同实验室的使用提供了更大的灵活性。

#### 未来发展方向与技术挑战

尽管CBS-MS在许多领域展现出强大的应用潜力，但其发展仍面临一些挑战。首先，如何进一步提高其在复杂样本中的灵敏度和选择性，仍然是一个重要的研究方向。其次，设备的自动化程度和标准化水平还有待提升，以确保其在不同实验室和应用场景中的可靠性。

未来，CBS-MS的发展方向可能包括以下几个方面：一是开发更加高效的涂覆材料，以提高对不同分析物的吸附能力；二是优化脱附和电喷雾过程，以提高信号强度和稳定性；三是推进自动化设备的研发，以实现高通量、高精度的样品分析；四是结合人工智能和大数据分析技术，以提升数据处理能力，实现更深入的样本解析。

#### 总结

CBS-MS作为一种新兴的快速筛查技术，凭借其高效、便捷和环保的特性，为复杂样本的分析提供了新的解决方案。它不仅能够有效减少背景噪声，提高分析的灵敏度和选择性，还能够在短时间内完成大量样本的检测，适用于多种应用场景。随着技术的不断发展，CBS-MS有望在环境监测、食品安全、临床诊断和现场快速检测等领域发挥更大的作用。然而，为了进一步推广和应用这一技术，仍需克服一些技术挑战，如提高灵敏度、优化设备设计和推进自动化流程。这些努力将有助于CBS-MS成为未来分析化学的重要工具之一。