Yliopiston etusivulle Suomeksi På svenska In English Helsingin yliopisto

Heated Nebulizer Microchips for Mass Spectrometry

Show simple item record

dc.contributor Helsingin yliopisto, farmasian tiedekunta fi
dc.contributor Helsingfors universitet, farmaceutiska fakulteten sv
dc.contributor University of Helsinki, Faculty of Pharmacy, Division of Pharmaceutical Chemistry en
dc.contributor.author Haapala, Markus fi
dc.date.accessioned 2010-11-25T09:22:49Z
dc.date.available 2010-11-25T09:22:49Z
dc.date.issued 2010-05-21 fi
dc.identifier.uri URN:ISBN:978-952-10-6258-2 fi
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10138/19138
dc.description.abstract Miniaturized analytical devices, such as heated nebulizer (HN) microchips studied in this work, are of increasing interest owing to benefits like faster operation, better performance, and lower cost relative to conventional systems. HN microchips are microfabricated devices that vaporize liquid and mix it with gas. They are used with low liquid flow rates, typically a few µL/min, and have previously been utilized as ion sources for mass spectrometry (MS). Conventional ion sources are seldom feasible at such low flow rates. In this work HN chips were developed further and new applications were introduced. First, a new method for thermal and fluidic characterization of the HN microchips was developed and used to study the chips. Thermal behavior of the chips was also studied by temperature measurements and infrared imaging. An HN chip was applied to the analysis of crude oil – an extremely complex sample – by microchip atmospheric pressure photoionization (APPI) high resolution mass spectrometry. With the chip, the sample flow rate could be reduced significantly without loss of performance and with greatly reduced contamination of the MS instrument. Thanks to its suitability to high temperature, microchip APPI provided efficient vaporization of nonvolatile compounds in crude oil. The first microchip version of sonic spray ionization (SSI) was presented. Ionization was achieved by applying only high (sonic) speed nebulizer gas to an HN microchip. SSI significantly broadens the range of analytes ionizable with the HN chips, from small stable molecules to labile biomolecules. The analytical performance of the microchip SSI source was confirmed to be acceptable. The HN microchips were also used to connect gas chromatography (GC) and capillary liquid chromatography (LC) to MS, using APPI for ionization. Microchip APPI allows efficient ionization of both polar and nonpolar compounds whereas with the most popular electrospray ionization (ESI) only polar and ionic molecules are ionized efficiently. The combination of GC with MS showed that, with HN microchips, GCs can easily be used with MS instruments designed for LC-MS. The presented analytical methods showed good performance. The first integrated LC–HN microchip was developed and presented. In a single microdevice, there were structures for a packed LC column and a heated nebulizer. Nonpolar and polar analytes were efficiently ionized by APPI. Ionization of nonpolar and polar analytes is not possible with previously presented chips for LC–MS since they rely on ESI. Preliminary quantitative performance of the new chip was evaluated and the chip was also demonstrated with optical detection. A new ambient ionization technique for mass spectrometry, desorption atmospheric pressure photoionization (DAPPI), was presented. The DAPPI technique is based on an HN microchip providing desorption of analytes from a surface. Photons from a photoionization lamp ionize the analytes via gas-phase chemical reactions, and the ions are directed into an MS. Rapid analysis of pharmaceuticals from tablets was successfully demonstrated as an application of DAPPI. en
dc.description.abstract Nestekromatografia-massaspektrometria (LC-MS) ja kaasukromatografia-massaspektrometria (GC-MS) ovat laajasti tutkimuslaitoksissa ja teollisuudessa käytettyjä analyyttisiä tutkimusmenetelmiä, joilla voidaan erottaa näytteestä kymmeniä erilaisia yhdisteitä ja mitata niiden määrät. Erityisesti LC-MS on lääkeaineiden tutkimuksessa ja kehittämisessä sekä yleisesti biotieteissä käytetty erittäin suorituskykyinen menetelmä. Ilmanpaine-fotoionisaatio (APPI) on ionisaatiomenetelmä, jolla massaspektrometri voidaan kytkeä nestekromatografin detektoriksi. Yleisimmin nestekromatografian kanssa käytetty ionisaatiomenetelmä on sähkösumutusionisaatio, mutta sillä on rajoituksia, kuten huono tai olematon ionisaatiotehokkuus heikosti poolisille ja poolittomille yhdisteille. APPI mahdollistaa poolittomien yhdisteiden ionisaation ja laajentaa siten analyyttisten menetelmien sovellusalueita. Kemian analyysilaitteistojen miniatyriointi on jatkuvasti kasvava ja kiinnostusta keräävä ala, sillä miniatyrisoiduilla laitteilla on useita etuja kuten nopeampi toiminta, parempi suorituskyky ja pienemmät valmistus- ja käyttökustannukset perinteisiin laitteisiin verrattuna. Tässä työssä on tutkittu kuumasumutus-mikrosiruja, joita käytetään ionilähteinä massaspektrometriassa mm. APPI-menetelmää soveltaen. Kuumasumutus-mikrosiruja käytetään erittäin pienillä virtausnopeuksilla, joten ne mahdollistavat mikrofluidististen analyysitekniikoiden, kuten kapillaari-nestekromatografian, yhdistämisen massaspektrometreihin. Kuumasumutus-sirujen liittäminen massaspektrometriin ei ole riippuvaista massaspektrometrin merkistä tai mallista kuten kaupallisilla ionilähteillä, joten siruja voidaan käyttää minkä tahansa ilmanpaineionisaatio-massaspektrometrin kanssa. Lisäksi sirut mahdollistavat kaasukromatografien yhdistämisen korkean suorituskyvyn massaspektrometreihin, joita käytetään normaalisti vain nestekromatografien kanssa. Tämä ei ole mahdollista kaupallisilla laitteilla, sillä LC-MS ja GC-MS ovat normaalisti täysin erillisiä laitteistoja. Työssä käsitellyt mikrosirut on valmistettu piistä ja lasista mikrovalmistusmenetelmillä, joilla voidaan valmistaa kymmeniä tai satoja samanlaisia siruja yhtä aikaa, mikä laskee sirujen kappalehintaa. Tutkimuksessa on tutkittu kuumasumutus-mikrosirujen fysikaalisia ominaisuuksia uudella lämpökuvantamismenetelmällä, kehitetty sirujen toimintaa sekä parannettu niiden käytettävyyttä ja kehitetty siruille uusia analyyttisiä sovelluksia. Lisäksi on kehitetty uusi integroitu nestekromatografia-kuumasumutus-mikrosiru, jossa yhdistyvät näytteen erotus ja ionisaatio ja uusi ionisaatiomenetelmä, joka mahdollistaa näytteiden analysoinnin suoraan erilaisilta pinnoilta ilman näytteen esikäsittelyä. fi
dc.language.iso en fi
dc.publisher Helsingin yliopisto fi
dc.publisher Helsingfors universitet sv
dc.publisher University of Helsinki en
dc.relation.isformatof URN:ISBN:978-952-10-6257-5 fi
dc.relation.isformatof Yliopistopaino: 2010, Dissertationes bioscientiarum molecularium Universitatis Helsingiensis in Viikki. 1795-7079 fi
dc.rights Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty. fi
dc.rights This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited. en
dc.rights Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden. sv
dc.subject farmaseuttinen kemia fi
dc.title Heated Nebulizer Microchips for Mass Spectrometry en
dc.title.alternative Mikrosirupohjaisia ionilähteitä massaspektrometriaan fi
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Doktorsavhandling (sammanläggning) sv
dc.ths Kostiainen, Risto fi
dc.ths Kotiaho, Tapio fi
dc.opn Lauritsen, Frants fi
dc.type.dcmitype Text fi

Files in this item

Files Description Size Format View/Open
heatedne.pdf 1.431Mb PDF View/Open
This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search Helda


Advanced Search

Browse

My Account