ZipChip 和 Detergent—— 小结 —— ：ZipChip和DetergentZi

原标题：ZipChip和Detergent
ZipChip是美国先进仪器制造商908Devices公司推出的一种集成了毛细管电泳（capillaryelectrophoresis,简称CE)和电喷雾电离（Electrospray,简称ESI）的微流控芯片，在3分钟或更短的时间内，实现生物样品的快速分离并进入质谱仪进行分析。 ZipChip适用于从完整的蛋白质大分子到小分子的广泛分析，包括不同的培养基质，如生长介质，细胞裂解物或血液，并且样品分析的消耗量很小(1-5纳升）。借助于ZipChip ，单次分析的实验结果即可提供清晰的样品峰信息与完整的质谱分析。
洗涤剂（Detergent）通常是蛋白质分析中必不可少但却很麻烦处理的部分。它们有助于保持蛋白质的稳定性和可溶性，但也会对分析仪器造成破坏。在色谱系统和质谱仪中的洗涤剂污染是一个昂贵和耗时的问题。从蛋白质样品中去除洗涤剂有破坏稳定或引入人工制品的风险，而且费用昂贵且耗时。 ZipChip分析的一个主要优势在于它可以容忍许多常用的洗涤剂，因此在样品处理环节不需要去除洗涤剂。
此外，除了污染分析仪器之外，获取的质谱数据还易受到样品中存在的洗涤剂的影响。图1显示了反相液相色谱质谱(RPLC-MS)分析含有0.5%洗涤剂NP-40的蛋白样品(细胞色素C,CytochromeC)的质谱图。蛋白质的电荷分布在数据中可见，但被NP-40电荷分布所干扰。这种干扰使蛋白表征变得困难，使数据分析复杂化影响了分析的总体灵敏度。图2显示了来自ZipChip分析的含有0.5%NP-40的相同蛋白样品的质谱。细胞色素C的电荷分布易于观察，同时不受NP-40的干扰。在ZipChipCE-MS联用分析中，质谱可以方便地对蛋白进行鉴定和表征，不受样品中洗涤剂的影响。

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图1含0.5%NP-40的细胞色素C样品的RPLC-MS分析。

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图2含0.5%NP-40的细胞色素C样品的ZipChipCE-MS分析。
ZipChip芯片的设计和运行可以看作是样品注入、电泳分离和电喷雾电离三大功能元素的无缝集成。如图3所示，芯片右下角的拐角处为电喷雾喷射端，完成电泳分离的分析物输送到该拐角发生电喷雾电离形成离子通过质谱仪的采样接口进入后续质谱仪中完成质谱分析。

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图3ZipChip芯片的结构和进样示意图
样品的注入使用了图3顶部所示的十字交叉特性；分离发生在长而蛇形弯曲的通道中；ESI电喷雾直接发生在芯片的右下角拐角处。 ZipChip采用的电泳模式是自由区带电泳模式(CapillaryZoneElectrophoresis,CZE) ，在分离通道入口处将分析物作为一个条带注入，然后在施加电场作用下沿着弯曲通道进行分离。
ZipChip采用了一种全新的样品注入方法，该方法利用气压驱动的流体，通过十字交叉注入（injectioncross）方式，在不存在注入偏差的情况下，精确地将样品注入分离通道。
具体的进样过程为：柱压（headpressure）作用于图3所示的芯片上标识的S、B两个池子上，将样品引入分离通道，这一段时间称为加载步骤（Loadstep）。改变加载步骤的持续时间(通常3-60秒左右) ，可以控制加载的样本数量以及提高检出限（LOD）。
在十字交叉（injectioncross）处，带正电荷的分析物在电场中向ESI喷雾端口迁移，而中性和带负电荷的样品组分从分离通道进入废液池SW 。非离子型和阴离子型洗涤剂和变性试剂不会通过ZipChip的通道迁移到电喷雾发射器。这使得ZipChip耐受多种常用的蛋白质稳定性和溶解度试剂。图4显示了ZipChipCE-MS对含有常见的添加剂包括吐温(Polysorbate)、尿素(Urea)和SDS的蛋白质样品的质谱。在所有的情况下，洗涤剂分子的干扰是没有观察到的数据，无需复杂的样品前处理步骤即可并获得背景干净、高质量的质谱图。
【ZipChip 和 Detergent—— 小结 ——】

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图4含有常用洗涤剂和变性试剂的完整蛋白质样品的ZipChipCE-MS分析结果
此外， ZipChip采用压力驱动的样品注入方法，不仅可以实现芯片上的脱盐，更重要的是芯片上的样品堆叠-预浓缩（stackingpreconcentration）过程可以获得额外的灵敏度的提升。样品的电泳分离过程中，分离通道中没有溶剂的大量流动，分析物分子与表面之间也没有相互作用。 ZipChip内嵌的微流控技术将毛细管电泳和纳升电喷雾集成在单个芯片上，可以消除不同功能部件之间的连接、连接头的使用和由此导致的死体积等干扰因素。这些限制在其他液体分离方法中常常导致分析时间的增加、分辨率或频带展宽的降低。在ZipChip的分离过程中，分析物由于电泳迁移率的不同而分离，而电泳迁移率只是分析物的电荷和尺寸大小的函数。