Sekundær elektrosprayionisering (SESI) er en omgivende ioniseringsteknikk for analyse av sporkonsentrasjoner av damp, der en nano-elektrospray produserer ladningsmidler som kolliderer med analytmolekylene direkte i gassfase. I den påfølgende reaksjonen overføres ladningen og damp blir ionisert, de fleste molekyler blir protonert (i positiv modus) og deprotonert (i negativ modus). SESI fungerer i kombinasjon med massespektrometri eller ion-mobilitetsspektrometri.

Det faktum at sporkonsentrasjoner av gasser i kontakt med en elektrospray-plume ble effektivt ionisert ble først observert av Fenn og kollegene hans da de bemerket at små konsentrasjoner av plastiseringsmiddel produserte intense topper i deres massespektre.^[1] Imidlertid var det ikke før 2000 da dette problemet ble omformulert som en løsning, da Hill og kollegaene brukte en elektrospray for å ionisere molekyler i gassfasen,^[2] og navnga teknikken sekundær elektrosprayionisering. I 2007 fant Zenobi^[3] og Pablo Sinues^[4] at SESI kunne anvendes på pusteanalyse for første gang, og markerte begynnelsen på et fruktbart felt eller forskning.^[5] Med følsomheter i det lave pptv-området (10⁻¹²) har SESI blitt brukt i andre applikasjoner, hvor det er viktig å oppdage damp med lav volatilitet.

Å oppdage specier med lav flyktighet i gassfasen er viktig fordi større molekyler har en tendens til å ha høyere biologisk betydning. Specier med lav flyktighet har blitt oversett fordi det er teknisk vanskelig å oppdage dem, siden de er i veldig lav konsentrasjon, og de har en tendens til å kondensere i instrumentets indre rør. Ettersom dette problemet er løst, og nye instrumenter er i stand til å håndtere større og mer spesifikke molekyler, tiltrekker evnen til å utføre online sanntidsanalyse av molekyler som naturlig frigjøres i luften, selv i små konsentrasjoner.

I de tidlige dagene av SESI var to ioniseringsmekanismer under debatt. Dråpe-damp-interaksjonsmodellen postulerer at damp adsorberes i elektrosprayioniserings (ESI) dråper, og deretter slippes ut igjen når dråpen krymper, akkurat som vanlige væskefase-analyser er produsert i elektrosprayionisering; på den annen side postulerer ion-damp-interaksjonsmodellen at molekyler og ioner eller små klynger kolliderer, og ladningen overføres i denne kollisjonen. For tiden tilgjengelige kommersielle SESI-kilder fungerer ved høy temperatur for bedre å håndtere specier med lav volatilitet.^[6] I dette regimet fordamper nanodråper fra elektrosprayen veldig raskt for å danne ioneklynger i likevekt. Dette resulterer i ionedampreaksjoner som dominerer størstedelen av ioniseringsområdet. Ettersom lade ioner stammer fra nanodråper, og ingen ioner med høy energi er involvert på noe tidspunkt i ioniseringsprosessen eller dannelsen av ioniserende midler, er fragmentering i SESI bemerkelsesverdig lav, og de resulterende spektrene er veldig rene. Dette gir et veldig høyt dynamisk område, hvor topper med lav intensitet ikke påvirkes av specier det er mye av.^[7]

Noen relaterte teknikker er laserablasjon elektrosprayionisering, protonoverføring-reaksjons massespektrometri og valgt ionestrømningsrør massespektrometri.

Hovedfunksjonen til SESI er at det kan oppdage små konsentrasjoner av specier med lav volatilitet i sanntid, med molekylære masser så høye som 700 Da, som faller i metabolomics. Disse molekylene frigjøres naturlig av levende organismer, og blir ofte oppdaget som lukt, noe som betyr at de kan analyseres ikke-invasivt. SESI, kombinert med høyoppløselig massespektrometri, gir tidsoppløst, biologisk relevant informasjon om levende systemer, der systemet ikke trenger å bli forstyrret. Dette gjør det mulig å sømløst fange tidsutviklingen av stoffskiftet og deres respons på kontrollerte stimuli.

SESI har blitt mye brukt for pustegassanalyse for biomarkøroppdagelse og farmakokinetiske studier in vivo: