李海洋研究员团队发展常压负离子质谱方法实现单次呼出气中氢氰酸跟踪测量

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近日，我所仪器分析化学研究室快速分析与检测研究组（102组）李海洋研究员团队基于自主研发的大气压负离子飞行时间质谱仪器，提出了一种检测呼出气中氢氰酸（HCN）的气流辅助光电离质谱方法。该方法显著提升了呼出气中HCN直接测量的灵敏度和时间分辨能力，可实时跟踪志愿者单次呼气中HCN浓度水平，有望为肺纤维化病人早期筛查提供有效手段。
　　HCN是化工生产和化学战剂中一种常见的有毒有害气体，具有高挥发性、高吸附性。人体呼出气中也含有痕量的HCN。临床发现，肺部囊性纤维化（CF）患者呼出气体中HCN浓度较高，这与患者被铜绿假单胞菌感染有关。因此，发展高灵敏的在线呼出气中HCN测量方法，有望实现CF疾病的快速筛查。由于HCN易溶于水、极易吸附于装置表面，直接测量高湿度呼出气中HCN面临灵敏度和响应速度的挑战。

　　该团队在前期工作（Anal. Chem.，2014；Anal. Chem.，2016；Anal Chim Acta.，2020）的基础上，本工作中提出在质谱电离源内，采用氦气反吹方法，降低高湿度样品气对电离的影响，同时提高离子传输效率，极大增强了HCN检测的灵敏度。团队在采样系统中进一步增加动态吹扫，有效减小了HCN的吸附残留，提升了该方法的时间分辨。该方法将HCN的检测灵敏度相对空气反吹条件提升了150倍，检测限达到0.3ppbv，时间分辨达到0.5s。团队将该技术用于跟踪监测志愿者漱口前后单次呼出气中HCN轮廓变化，可以区分出单次呼出气中HCN显著的“尖峰”和“平台”区间，分别反映了口腔和肺泡释放源的浓度水平，表明了该方法的抗干扰能力和HCN定量的准确性。
　　上述成果以“Online Detection of HCN in Humid Exhaled Air by Gas Flow Assisted Negative Photoionization Mass Spectrometry”为题，发表在《分析化学》（Analytical Chemistry）上。该工作的第一作者是我所102组博士研究生文宇轩。该工作得到了我所创新基金等项目的支持。（文/图 陈平、文宇轩）
　　文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.2c05603
       文章来源：大连化物所
      李海洋，1964年4月出生，河南省汤阴县人。1984毕业于郑州大学化学系, 1992年在中科院大连化物所获理学博士学位，导师张存浩、沙国河院士。分别在香港大学（1995），日本分子科学研究所（1997），美国肯塔基大学（1998-2000），加拿大NRC分子科学研究所(2002)等进行访问研究。1999年入选中国科学院“百人计划”工程，2000年-2004年在中国科学院安徽光机所建立环境光化学实验室，开展大气光化学、自由基光谱学以及先进飞行时间质谱技术在大气检测中应用的研究。2003年7月起担任大化所快速分离和检测课题组组长，开展高端过程分析仪器和在线监测技术的研究。发表学术论文150余篇, 在新仪器研制方面申请专利近20项。近5年来已经培养博士十余名，硕士十余名。其中4名研究生获中国科学院院长优秀奖，毕业的博士中有5名已经在国内著名高校担任教授，4名担任副教授。目前在读博士研究生5名，硕士研究生6名。