基于微萃取-纳喷雾质谱技术的纳升脑脊液中咖啡多酚的检测

doi:10.7503/cjcu20240327

摘要/Abstract

摘要：

设计并建立了一种适用于纳升脑脊液中多酚类物质原位萃取及快速定性定量分析的方法. 通过制备具有较好生物兼容性和稳定性的聚吡咯微萃取探针，实现了脑脊液中多酚的快速高效富集，降低了基质干扰；将其与纳喷雾离子化质谱联用，实现了对微量体积小鼠脑脊液中多酚的高通量快速检测. 利用微萃取-纳喷雾质谱技术建立了同时检测脑脊液中4种酚酸(咖啡酸、 3-羟基苯乙酸、高香草酸和阿魏酸)和2种黄酮(表儿茶素和表没食子儿茶素没食子酸酯)的方法. 该方法检测的线性范围为0.1/0.5/1~20 µg/mL(R²=0.994~0.999)，检出限为0.027~0.39 µg/mL(0.014~0.20 ng)，在脑脊液基质中的加标回收率为96.9%~108%. 该方法具有样品量小、线性范围宽、检出限低和定量准确的优点. 此外，该方法可用于小鼠摄食多酚咖啡后脑脊液中多酚含量及动态变化分析，对了解多酚在脑脊液中的分布和代谢以及探究其在神经保护方面的作用机理等具有潜在的应用价值.

关键词: 多酚, 微萃取, 纳喷雾质谱, 脑脊液

Abstract:

An analytical technique was designed and constructed for the in situ extraction and rapid qualitative and quantitative detection of polyphenols in nanoliter cerebrospinal fluid. By preparing polypyrrole microextraction probes with good biocompatibility and stability， the rapid and efficient enrichment of polyphenols in cerebrospinal fluid was achieved， and the matrix interference was reduced. Combined with nanoelectrospray ionization mass spectrometry（nESI-MS）， high-throughput rapid detection of polyphenols in micro-volume mice cerebrospinal fluid was realized. The method for simultaneous detection of four phenolic acids（caffeic acid， 3-hydroxyphenylacetic acid， homovanillic acid and ferulic acid） and two flavonoids（epicatechin and epigallocatechin gallate） was established based on microextraction coupled to nESI-MS. The linear ranges were 0.1/0.5/1—20 µg/mL（R²=0.994—0.999） with recovery rates in the cerebrospinal fluid matrix of 96.9%—108%， and the detection limits were 0.027—0.39 µg/mL（0.014—0.20 ng）， which took the advantages of low sample consumption， wide linear range， low detection limit and accurate quantification. In addition， the new method was utilized to analyze the content and dynamic changes of polyphenols in mice cerebrospinal fluid after polyphenol ingestion， which showed high potential application value in understanding the distribution and metabolism of polyphenols in cerebrospinal fluid and exploring their mechanism in neuroprotection.

Key words: Polyphenol, Microextraction, Nanoelectrospray ionization mass spectrometry, Cerebrospinal fluid

中图分类号:

O657.63

TrendMD:

闫勇杰, 高文博, 鲁晨辉, 杨成, 徐姝婷. 基于微萃取-纳喷雾质谱技术的纳升脑脊液中咖啡多酚的检测. 高等学校化学学报, 2024, 45(11): 20240327.

YAN Yongjie, GAO Wenbo, LU Chenhui, YANG Cheng, XU Shuting. Detection of Coffee Polyphenols in Nanoliter Cerebrospinal Fluid by Microextraction Coupled to Nanoelectrospray Ionization Mass Spectrometry. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240327.

图/表 6

Fig.1 Schematic of the detection of coffee polyphenols in nanoliter mice cerebrospinal fluid(CSF) based on microextraction⁃nanoelectrospray ionization mass spectrometry(nESI⁃MS)（A） In situ sampling of mice CSF using a micro-glass pipette；（B） polypyrrole modified microextraction probe enrichment of polyphenols in trace amounts of CSF inside the micro-glass pipette；（C） washing of the microextraction probe followed by nESI MS detection；（D） simultaneous acquisition and quantification of multiple polyphenols.

Fig.2 Optimization and characterization of polypyrrole modified microextraction probe（A） optimization of electrodeposition potential；（B） scanning electron microscope （SEM） image of polypyrrole modified stainless steel probe prepared by 1.2 V potentiostatic electrodeposition；（C） optimization of electrodeposition time；（D） stability testing of polypyrrole modified probe in air， water and alcohol.

Fig.3 Optimization of in situ desorption⁃nESI source（A） Photo of lab-made ionization source （inset： total ion chromatogram of three sample tests）；（B） optimization of spray voltage；（C） optimization of emitter position.

Fig.4 Rapid enrichment and simultaneous detection of six polyphenols（A） Optimization of enrichment time；（B） optimization of desorption volume；（C） optimization of desorption time；（D） optimization of desorption solution；（E） calibration curves of four phenolic acids；（F） calibration curves of two flavones.

Table 1 Results of recovery and stability test

Sample	Added/（μg·mL^-1）	Found/（μg·mL^-1）	Recovery（%）	RSD（%）（n=6）
3⁃Hydroxyphenylacetic acid	2.00	2.17	108	2.2
	8.00	8.34	104	1.5
Homovanillic caid	2.00	2.16	108	0.8
	8.00	7.84	98.0	3.4
Caffeic acid	2.00	1.94	96.9	4.9
	8.00	7.90	98.8	1.5
Ferulic acid	2.00	1.97	98.7	4.5
	8.00	7.97	99.6	5.1
Epicatechin	2.00	2.08	104	4.4
	8.00	7.98	99.8	2.1
Epigallocatechin gallate	2.00	2.16	108	8.8
	8.00	8.05	100	2.5

Fig.5 Variation curves of polyphenol content in mice CSF after ingestion of polyphenol coffee（A） 3-Hydroxyphenylacetic acid and homovanillic acid；（B） epicatechin.

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