火箭工程材料表面研究ESI vs MALDI 谁更胜一筹？

铝及其合金广泛用于生产火箭工程材料。这是由于铝的比重低，且其表面上形成的保护性氧化膜，使得铝对侵蚀性介质的作用具有高稳定性。然而，这种氧化薄膜会溶解在碱性介质中，铝制品暴露在这种腐蚀环境中会遭到破坏。为了保护火箭工程材料免受腐蚀，材料表面需要用防腐蚀添加剂处理，或从表面除去腐蚀活性化合物。

依靠1,1-二甲基肼和四氧化二氮双组分燃料工作的运载火箭，其燃料箱是由铝合金AD0和AMG6制成的。研究人员通常使用间硝基苯甲酸和3,5-二硝基苯甲酸及其铵盐、吗啉、间硝基苯甲酸作为洗涤剂去除1,1-二甲基肼及其在工程材料表面转化的产物。这些化合物作为薄膜保留在处理过的金属表面上。控制处理过的表面上使用过的洗涤剂组分的浓度，并检测其痕量，以确定所研究样品的加工阶段是一项非常重要的分析任务。

近日，俄罗斯科学院Frumkin物理化学与电化学研究所的研究人员使用HPLC-MS（电喷雾电离）和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）对火箭工程材料表面的防腐蚀添加剂及其分布进行了研究。

通过各种形式的激光解吸/电离质谱法研究工程材料的表面，可确保快速检测多种化合物，其特点是灵敏度高，样品制备简单。这项工作的目的是通过质谱法开发可靠和快速检测萃取溶液中间硝基苯甲酸和3,5-二硝基苯甲酸以及它们的盐的组分的方法。研究人员用乙腈从研究物表面萃取分析物，然后用电喷雾电离源的HPLC-MS或基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）进行分析。

（a）间硝基苯甲酸和（b）3,5-二硝基苯甲酸在AMg6合金表面上分布的图。 扫描步长500μm。 MALDI电离。

研究结果表明，不同电离方法（电喷雾和MALDI）的质谱法可用于检测间硝基苯甲酸和3,5-二硝基苯甲酸检测。对于电喷雾电离，检测限为6μg/L，MALDI检测限为2μg/L。MALDI-TOF MS技术还确保了直接分析样品而无需萃取，并通过构建2D成像确保了实际样品表面上硝基苯甲酸分布的可视化。

提到MALDI质谱成像技术，就不得不说一说融智生物QuanTOF质谱成像系统。融智生物于2017年推出QuanTOF质谱成像系统，该系统集合了新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF，拥有强大的5,000-10,000Hz长寿命半导体激光器，以及自主开发的数据采集软件。2018年7月，融智生物宣布实现最高可达500像素/秒的成像速率，提升MALDI-TOF MS成像速率达10倍以上，普通样本成像只需几十分钟，使得质谱成像实现了“立等可取”。经过进一步的研发，目前QuanTOF质谱成像系统已经实现高达1000像素/秒的成像速率，5-10微米的高空间分辨率，且仍然保持极高灵敏度。这使得质谱成像真正可用于临床病理分析、术中分析等领域。