知识分享 || 如何评价和消除LC-MS/MS基质效应？
通常样品基质复杂，检测中普遍存在的基质效应，基质效应是分析结果的准确度与精密度的关键因素，影响LC-MS/MS检测结果灵敏度和准确度的主要因素也是基质效应，所以，今天我们就聊一聊如何有效消除LC-MS/MS基质效应
什么是基质效应？
化学分析中，基质指的是样品中被分析物以外的组分。基质常常对分析物的分析过程有显著的干扰，并影响分析结果的准确性。例如，溶液的离子强度会对分析物活度系数有影响，这些影响和干扰被称为基质效应(matrix effect)。
LC-MS/MS分析中非目标分析物作为样品中的共流出物，对目标分析物的离子化会产生影响和干扰，这些影响和干扰就是基质效应。
1
基质效应的产生机制
在LC-MS/MS中，基质效应是由于非目标分析物与目标物共同流出喷雾针，对电荷产生竞争，它们将产生的雾滴牢牢吸在一起，阻止其分裂成更小的微滴，改变了带电雾滴的表面张力，从而导致目标物的离子化效率降低或增强，引起响应降低或增高，便产生了所谓的基质抑制效应或基质增强效应。
2
基质效应的来源
基质效应主要来源于生物样品的内源性组分，经前处理后仍存在于提取液中。包括离子颗粒物成分(电解质、盐类)、强极性化合物(酚类、色素)和各种有机化合物(糖类、胺类、尿素、脂类、肽类及其分析目标物的同类物及其代谢物)。
其中磷脂是最主要的内源性组分, 其对电喷雾电离(ESI)和大气压化学电离 (APCI)均会产生离子抑制作用。含有P=O、-O-CO-NH-、OH、R-NH-、-N=、-NH-CO-NH- 等基团的农药通常表现出较强的基质效应。由样品处理过程引入的外源性组分，同样会产生基质效应。主要包括无机离子、缓冲溶液、有机酸、离子对试剂、增塑剂、表面活性剂残留、固相萃取（SPE）小柱材料及色谱柱固定相流失物等。
3
基质效应的评价
LC-MSMS分析方法的基质效应评价方法主要有两种，分别为柱后注入法（Post-column infusion method）和提取后加入法（ Post-extraction spike method）。
方法一：柱后注入法
柱后注入法评价LC-MS方法中的基质效应流程图
柱后注入法的优缺点：
优点：
可以实时看到各个分析时间段的基质效应情况。
缺点：
1.不能量化基质效应是其最大弱点。（其实在实际分析过程中，我们更关注的是基质效应的量化，尤其是相对量化基质效应）
2.柱后注入法不能评价低浓度分析物水平的基质效应，如LLQC浓度水平。因为目标分析物是通过注射泵直接注入质谱的，所以低浓度水平信号很难测到。
方法二：提取后加入法
提取后加入法评价LC-MS方法中的基质效应流程图
提取后加入法的优缺点：
优点：可以实现基质效应的量化评价，目前各法规文件上采用的评价基质效应的方法。
缺点：暂无。
看到这里，细心的小伙伴们就会有这样一个疑问：在我们日常的LC-MS分析方法中，我们大都是用内标法去定量的，其实内标的基质效应也会影响到定量的准确性，那么这时候我们该怎么去评价方法的基质效应呢？
在药典2015版四部通则9012生物样品定量分析方法验证指导原则中就用内标归一化的基质因子去评价这种情况下的基质效应。
对于每批基质，应该通过计算基质存在下的峰面积（由空白基质提取后加入分析物和内标测得），与不含基质的相应峰面积（分析物和内标的纯溶液）比值，计算每一分析物和内标的基质因子。进一步通过分析物的基质因子除以内标的基质因子，计算经内标归一化的基质因子。从 6 批基质计算的内标归一化的基质因子的变异系数不得大于 15%。该测定应分别在低浓度和高浓度下进行。
4
基质效应的消除和补偿
1、样品前处理
改进前处理方法、纯化样品、尽可能地减少终提取液中的基质成分是有效、彻底地消除基质效应的方法。
生物样品的前处理方法很多，研究普遍认为利用蛋白质沉淀法或稀释法处理的样品，其基质效应明显高于SPE或LLE方法。
尽管样品前处理过程繁琐，但样品纯化仍是最佳的基质效应消除方法。
传统的消除基质效应的前处理方法有：蛋白质沉淀(PPT)、液液萃取(LLE)、固相萃取(SPE)、样品稀释(或减少进样量)等。
2、同位素内标
同位素内标不但可抵消质谱离子化时的基质效应，还可消除样品前处理过程中的差异。
但同位素内标购置困难，且在多个分析物同时检测时，由于存在极性差异，即使是同类物的同位素内标也很难抵消基质效应，造成定量结果偏差。
3、色谱分离
合适的色谱分离也可降低基质效应。
采用柱后法确定基质效应的出现时间，即可调整色谱条件，使分析物避免在此段时间内出峰。
此方法在高通量分析时无法使用，但可用快速梯度的方法将分析物与溶剂分离。
4、质谱分析
基质效应随离子源、离子化模式和仪器的不同而不同。
修正质谱分析是一种比较易行的方法，无需改变样品的前处理和色谱条件。
虽然APCI同样存在基质效应，但是对于特定的化合物，特别是对于蛋白质沉淀法处理的样品，若采用ESI有明显的基质效应，但可能该基质并不影响APCI的离子化。
另外，APPI因其离子化机制不同于APCI和ESI，也不会产生相似的基质效应。
5、采用基质标准溶液校正
基质标准溶液, 即将空白样品经前处理后，加入一定量待测物标准，用以对检测结果进行校正。采用基质标准溶液校正，是最常用的补偿基质效应的方法。在国内外液相色谱-串联质谱方法研究中应用十分广泛。
5
总结
综上所述，在具体的液相色谱-串联质谱方法开发过程中，首先要根据目标化合物的性质、基质类型、检出限要求等对前处理方法进行优化，比较多种前处理方法的净化效果，兼顾基质效应和回收率，尽可能多的消除可引起基质效应的内源性物质；
其次，选择合适的离子源并对色谱条件进行优化，以得到最优的分离效果，避免共流出物的影响。选择合适的内标物、采用基质标准溶液校正是对产生的基质效应的补偿，以抵消基质效应的影响，是在前处理以及仪器条件无法消除基质效应的情况下的补偿措施，以保证检测结果的准确性。
素材来源：实验与分析 液质联盟
往期推荐
扫码关注我们
科学指南针一测试万事屋
干货丨资讯丨教程丨视频
课件丨文献下载丨测试服务
点个再看，今年一作IF轻松>10