分析方法及原理

表 2-1 電噴灑質譜法的發展 ... 9

第四章 結果與討論

表 4-1 不同材質的 LOD 估計值 ... 60

第一章 緒論

spectrometer (LC/MS) [27-37]，實驗過程所耗時間經常大於 30 分鐘，

若要做為快速篩選藥品使用是較困難的。本研究利用 paper-spray (PS) 作為快速篩選藥品的游離源，並針對兩種類的紙片做研究，分別是纖 維雜亂無排序的濾紙、雁皮紙、格拉辛紙、典具帖紙、天然植物藺草 以及藉由同軸電紡絲技術電紡出具有排列整齊纖維的薄膜陣列 (polycarbonate、polylactic acid 與 cellulose acetate)，針對不同厚度、

不同纖維排列、不同材質對於實驗結果的影響做討論。並利用已被列 為第三級毒品的 para-chloroamphetamine (p-CA) 作為實驗測試樣 品，對於各種紙片 ESI 的效果做研究。在真實樣品的檢測上，是利用 唾液作為真實樣品添加 0.5 mg/L p-CA，期望可達到快速偵測 p-CA 的效果。

1-2 研究介紹 他命中的 para-chloroamphetamine，政府於 2011 年 4 月將其列為第三 級毒品。

質譜儀的出現，透過研究母離子 (precursor ion) 和子離子 (product 功的檢測多種生物樣品，如尿液與血液等 [40-44]。經由 paper-spray 來獲得目標離子只需要提供一個高壓電，以及小體積的樣品量，就能 基材，本研究將會針對 paper-spray 所使用的紙片來作研究，分別使 用兩種不同種類的紙片進行實驗，並針對紙片長度和紙片厚薄、纖維

1-3 分析物簡介

(chloroamphetamine) 和氟安非他命 (fluoroamphetamine) 最為氾 濫，其結構和作用類似安非他命和 MDMA。

氟安非他命 (fluoroamphetamine)

就氟安非他命而言，作用和結構類似安非他命，是以氟作為取 代基的狡詐家藥物，作用較氯安非他命低，外觀為黃色的圓形錠，立 陶宛於 2009 年七月將其列為管制藥品，而瑞士則在 2010 年十二月列 為管制藥品，其他像是波蘭以及瑞典均陸續將其列為管制藥品。台灣 雖尚未立法，但其氾濫的情形也日趨嚴重。

氯安非他命 (chloroamphetamine)

氯安非他命俗稱白 C、氯環，外觀為藍、綠、褐、白等色的圓形

圖 1-1 安非他命類的基本結構

表 1-1 安非他命衍生物

Name R₁ R₂ R₃

ortho-fluoroamphetamine F H H meta-fluoroamphetamine H F H para-fluoroamphetamine H H F ortho-chloroamphetamine Cl H H meta-chloroamphetamine H Cl H para-chloroamphetamine (PCA) H H Cl

 PCA 為第三級毒品

第二章 分析方法及原理

2-1 液相層析電噴灑串聯式質譜儀 LC/ESI-MS

液相層析主要是利用動相 (mobile phase) 推動分析樣品進入層 析管柱後，根據樣品中的不同分子與靜相 (stationary phase) 產生不 同極性作用而達到分離的效果。液相層析電噴灑串聯式質譜儀 (LC/ESI-MS) 主要是將液相層析儀和質譜儀連接所組成的分析儀 器，由質譜儀取代過去的 UV/Vis 及螢光等偵測器，以提升偵測的靈 敏度。液相層析質譜儀可對無揮發性化合物、極性化合物、大分子量 化合物和熱不穩定化合物進行分析測定，而且具有良好的選擇性和靈 敏度。液相層析電噴灑串聯式質譜儀是樣品先在液相層析儀中分離 後，在大氣壓力下，利用電噴灑過程將分析物溶液中的樣品離子化，

形成帶有電荷的離子，再進入質譜儀中進行質荷比測量，藉由質荷比 可以計算出分析物的分子質量。

以下幾節將會簡單介紹電噴灑串聯式質譜儀所包含的主要儀器 元件。

2-1-1 電噴灑離子化 (ESI) 發展歷史 [51-52]，但是使用的偵測器為法拉第杯 (Faraday cage)，是以偵測電 流訊號為主，在當時 Dole 推測高分子分析物經電噴灑游離後會產生 帶有多電荷的離子，但由於設備不足以證實多價電荷離子的存在，因 此整個游離化的過程也無法被確認。一直到 1984 年，美國耶魯大學 的 M. Yamashita 與 J. B. Fenn 等人首度將電噴灑游離法和質譜儀結 合，並成功的證明物質經電噴灑游離後會以多價電的離子形式存在 [53-54]，同一年中，M. L. Aleksandriv 等人也成功將電噴灑游離質譜 儀與液相層析儀結合 [55]。J. B. Fenn 等人在 1988 年發表的論文中也 指出，可藉由此方法成功分析帶有 23 個正電荷的高分子聚合物 PEG (poly ethylene glycol, 17.5 kDa) [56]。

此種游離方法相較於現今其他的游離方法，是屬於比較軟性 (soft) 的游離源，能使液相離子轉換到氣相離子的過程中維持其完整 性，面對高分子量分析物時，經由電噴灑游離法可讓樣品帶多重電 荷，使分析物質荷比訊號可以落在質譜儀的偵測範圍內，也大幅提升 了質譜儀在生化方面的應用 [57]。目前已經有許多商業儀器問世，

是一發展很成熟的游離方法。

在後面會針對電噴灑游離法的原理以及其如何在大氣壓力下產 生離子的機制做簡單的介紹。

表 2-1 電噴灑質譜法的發展 術 (high-performance liquid chromatography, HPLC)，在毛細管 外套上不鏽鋼管，並在兩管壁間通入氮氣做為輔助氣流。此設 nanospray。由結果發現 nanospray 的靈敏度高於一般傳統使 用的電噴灑游離法且樣品用量少，因此廣泛應用在微量的生 化分析上 [61-62]。

2-1-2 電噴灑離子化 (ESI) 原理及離子形成機制

電噴灑游離法的詳細機制已在 1991 年時被 Kebarle 等人所提出 [63]，圖 2-1 為在毛細管出口端施加高電壓導致電噴灑游離的示意圖。

圖 2-1 電噴灑游離現象示意圖

電噴灑游離法中主要包含了三部分，(1) 霧化過程、(2) 去溶劑 化以及 (3) 游離化，以下將針對這三個部份做介紹：

（1）霧化 (nebulization)：形成帶電液滴

一般而言，當分析物溶液通過未施加高電壓的金屬毛細管出口 狀態，稱為雷利極限 (Rayleigh limit)。當外加電場逐漸增強時，累積 在溶液表面的正電荷排斥力大於表面張力，液滴的作用力就會突破雷

了平衡內部的作用力，此時液滴會產生分裂現象，而分裂的程度會因

2-1-3 離子阱質量分析器簡介 frequency) 的電壓且端蓋電極接地時，帶電荷的離子可以從端蓋電極 中的一個小孔進入捕捉室內。在環狀電極上通直流和無線電頻交流電

2-1-4 質量偵測器

質量偵測器主要可分為兩種：(1) 光電倍增管 (photo multiplier, PMT) 以及 (2) 電子倍增管 (electron multiplier, EMT)。光電倍增管 是將質量分析器出來的離子經過轉換極再透過光電倍增管放大訊 號；而電子倍增管則是將質量分析器出來的離子撞擊到一銅/鈹合金 表面 (dynode) 以轉換成電子，再提高電極間的電位，使電子束每撞 擊一次，數量就成等倍數增加，經過多次反射而放大訊號，每次反射 增加兩倍，所以放大的倍數是 2ⁿ。LCQ 使用的質量偵測器為電子倍 增管。

2-2 靜電紡絲法 (Electrospinning)

會影響到纖維的形態。當高分子溶液的黏度增加或導電度增加，都會 使得電紡的纖維趨於均勻。當高分子的分子量愈大，所形成的纖維直 徑愈粗。若溶劑的沸點愈高，則纖維的直徑會愈細 [70-71]。(2) 操 作變數：電場強度、溶液流速、工作距離與紡絲口直徑等的不同也會 影響到纖維的形態。當高分子溶液流速提高時，纖維直徑會變粗 [71]。Baumgarten 等人發現當電壓升高時，纖維直徑會變細，但是當 升到某一範圍電壓時，纖維直徑會變粗 [72]。推測是由於過高的電 壓會使庫倫力大於黏著力，使得帶電溶液沒有經過展開的過程就直接 斷裂，造成纖維較粗。而工作距離增加時，會造成纖維的直徑變細。

(3) 環境變因：溫度、濕度等都會影響到電紡的纖維。高分子溶液容 易受到溫度的影響，當高溫時，高分子溶液的黏度會下降而影響到纖 維的形態。若高分子溶於易吸收水氣的溶劑，則當環境中溼度愈高，

會造成系統不穩定，而影響纖維的形成。

圖 2-2 靜電紡絲法示意圖