在电喷雾电离(ESI)和质谱仪(MS)之间的接口上添加相当于微龙卷风的研究，使研究人员能够提高广泛使用的ESI-MS分析技术的灵敏度和检测能力。可以受益于新技术的科学领域包括蛋白质基因组学、代谢组学和脂质组学，它们为生物医学和健康应用提供服务，从生物标记检测和诊断到药物发现和分子医学。

这种新设备名为干离子定位和移动(DRILL)，可以产生旋流，并根据电极的大小分离电喷雾液滴。在这种应用中，DRILL的许多潜在用途之一是将较小的液滴导入质谱仪，而较大的液滴(仍含有溶剂)则留在漩涡中，直到溶剂蒸发。去除溶剂可以分析当前技术中可能丢失的其他离子，并减少抑制质谱仪选择性的化学“噪声”。

“使用质谱检测少量生物分子的主要挑战之一是，我们无法看到样品中的所有物质，”佐治亚理工学院生物科学学院助理教授马修托雷斯(Matthew Torres)说。“DRILL设备提供了一种新的方法来解决这个问题，它增加了我们可以进入质谱仪的离子数量，因此我们可以有效地检测它们。现在有离子存在，但不一定是能被质谱处理的形式。”

由佐治亚理工学院的研究人员在北卡罗来纳州立大学的支持下开发的DRILL可以添加到现有的电喷雾电离质谱中，而无需对它们进行修改。

佐治亚理工学院伍德拉夫机械工程学院教授安德烈费多罗夫解释说：“原理是让液滴旋转，通过惯性按大小分离。”“我们希望液滴在液流中停留足够长的时间，以去除溶剂。在实践中，较小的液滴留在中心，在那里它们可以首先被取出用于分析，而较大的液滴留在流动的边缘，直到它们被干燥。

DRILL的主要思想是基于费多罗夫在2007年的发明“限制/聚焦涡流传输结构、质谱系统和传输粒子、液滴和离子的方法”。(美国专利号7，595，487)。在过去的三年中，该钻孔设备是在美国国立卫生研究院国家综合医学研究所的支持下开发的，其最新版本在6月14日的美国化学学会《分析化学》杂志上有所描述。

在电喷雾电离(ESI)中，对毛细管中的溶液施加电势，在喷雾毛细管的尖端产生强电场。这导致含有带电液滴的气溶胶放电，这些液滴携带待分析的分子。然后喷出的液滴被分解成更小的液滴，产生的羽流在空间膨胀超过质谱仪的入口吸入能力，导致样品损失。

DRILL设备为从电离源(如ESI)收集和传输带电分析物到检测设备(如质谱仪)提供了有效的接口，从而显著提高了检测能力。

使用现有的ESI-MS技术，80%至90%的大生物聚合物(蛋白质、肽和DNA)已经丢失，这些技术对生命科学越来越重要。Torres说，捕获所有生物聚合物可能会导致新的发现，他的实验室研究蛋白质的翻译后变化。通过分析生物大分子，DRILL可以促进自上而下的蛋白质组学，在这种蛋白质组学中，可以研究完整的蛋白质分子，而无需在MS分析之前用酶将它们分解成更小的片段。

“这使我们能够看到单个蛋白质分子上的组合修饰，”托雷斯说。“对我们来说，了解蛋白质如何相互交流非常重要，DRILL允许我们通过更有效地从这些类型的样品中去除溶剂来实现这一目标。”

佐治亚理工学院的研究人员正在他们的实验室中使用DRILL连接液相色谱和ESI-MS仪器。费多罗夫指出，多个电极和入口/出口可以精确控制钻头内部的流动，以产生和引导电场，因此该设备可以配置用于各种目的。在一般意义上，DRILL增加了一种操纵带电液滴轨迹的新方法，当与流体阻力和电场力结合时，它提供了丰富的可能操作模式。