CN103592361A

CN103592361A - 一种二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用

Info

Publication number: CN103592361A
Application number: CN201310591500.2A
Authority: CN
Inventors: 孔祥蕾; 张森; 倪彧; 李树奇; 翟伟; 霍翟羿
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2033-11-22
Also published as: CN103592361B

Abstract

一种二硫化钨在激光解吸电离质谱中的应用，将二硫化钨作为表面辅助激光解吸电离的表面材料用于有机小分子的质谱检测，先配制二硫化钨悬浮液，将上述二硫化钨悬浮液，超声振荡5分钟，快速取1μL悬浮液点于样品靶点上，在干燥后形成薄膜上，滴加1μL待检测的有机小分子溶液，干燥后进行质谱分析。本发明的优点是：该质谱检测方法操作方便、成本低，在溶剂中分散度较好，样品靶点分布均匀，重现性好、通用性强，有机分子的离子化效率高，二硫化钨能有效抑制核黄素在激光解吸电离过程中还原反应的发生，为研究核黄素在人体中的代谢过程有重要意义。

Description

一种二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用

技术领域

本发明涉及有机小分子检测技术，特别是一种二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用。

背景技术

基质辅助激光解吸电离（Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization, MALDI)是一种软电离技术，具有制样简单、碎片离子少、高通量等特点，适用于分析多糖、核苷、多肽及蛋白质等生物大分子。α-氰基-4-羟基肉桂酸（CHCA）、2,5-二羟基苯甲酸(DHB) 和芥子酸(SA)等是目前较为常用的MALDI传统基质。但2,5-二羟基苯甲酸(DHB)等MALDI传统基质在低分子量分子段（m/z < 500Da）易产生较严重的背景干扰，同时谱图重现性较差，这些缺点均限制了MALDI在有机小分子检测领域的应用。表面辅助激光解吸电离（Surface-Assisted Laser Desorption Ionization, SALDI)的出现，很好地弥补了MALDI的在小分子质谱分析中的不足。目前已开发了诸如多孔硅、碳纳米管、石墨烯等多种表面材料用于有机小分子的SALDI质谱分析。

1999年Wei J.等发明了多孔硅表面的解吸电离( Desorption/ionization on silicon, DIOS）技术，参见Wei J., Buriak J. M., Siuzdak G. , Desorption Ionization

mass spectrometry on porous silicon , Nature ,1999,399(6733): 243-246。该技术通过采用将样品直接点在由化学蚀刻得到的多孔硅上的方法，有效避免了由基质造成的背景干扰，成功分析了咖啡因、利血平等有机小分子。1996年，Dale M.J.等用石墨/甘油混合基质，成功使蛋白、短肽、低聚糖和聚合物等离子化，参见Dale M.J., Knochenmuss R., Zenobi R., Graphite/Liquid mixed matrices for laser

desorption/ionization mass spectrometry, Anal. Chem., 1996, 68(19):3321-3329。2003年，Xu S.Y.等首先尝试将碳纳米管用于激光解吸附分析多肽、环糊精等，Xu S.Y., Li Y.F., Zou H.F., et al. Carbon nanotubes as assisted matrix for laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, Anal. Chem., 2003, 75(22):6191-6195。Dong X.L.等首次以石墨烯为基质，在正离子模式下，检测了氨基酸、脂肪酸、聚胺、多肽、类固醇、核苷，参见Dong X.L., Cheng J.S., Li J.H., et al. Graphene as a Novel Matrix for the Analysis of Small Molecules by MALDI-TOF MS, Anal. Chem. ,2010, 82(14):6208–6214。邹汉法等制备了水溶性多壁碳纳米管，并以此为基质用于有机小分子的检测，成功鉴定了4种氨基酸混合物，并对中药黄连素提取液中组分巴马汀及药根碱进行了定量分析，参见水溶性多壁碳纳米管作基质在MALDI-MS中的应用，申请号/专利号：200510046471，发明设计人：邹汉法、潘晨松、徐松云、苏兴业、张宇。

与MALDI相比，SALDI在准确性、灵敏度、选择性等方面表现更优。在MALDI中，要求具有吸光性能的基质与样品在靶板上形成共结晶以增强样品的解吸/离子化效率。而晶体中基质的存在不但在低分子量端产生严重的背景干扰，同时也破坏了样品在靶板上的均匀分布，造成在靶板上出现“甜点”，影响了谱图的信噪比和实验的重现性。SALDI则用活性表面材料替代MALDI中使用的基质，从而可有效排除来自基质的背景干扰。Sunner J.等用石墨/甘油混合基质，成功分析了细胞色素C的酶解液，参见Sunner J., Dratz E., Chen Y. C.，Graphite surface-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry of peptides and proteins from liquid solutions，Anal. Chem. ,1995, 67（23）：4335-4342。Chen Y.C.等以涂抹有碳颗粒的硅胶表面用SALDI方法分析了甲基麻黄碱和胞嘧啶。Watanabe T.等以氧化锌纳米颗粒为基质，采用SALDI方法，分析了乙二醇、睾酮等多种质荷比在500Da以下的有机小分子化合物，参见Chen Y.C., Wu J.Y., Analysis of small organics on planar silica surfaces using surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry, Rapid Commun. Mass Spectrom., 2001, 15(20):1899-1903。Watanabe T.等以氧化锌纳米颗粒为基质，采用SALDI方法，分析了乙二醇、睾酮等多种质荷比在500Da以下的有机小分子化合物，参见Watanabe T., Kawasaki H., Yonezawa T., et al. Surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (SALDI-MS) of low molecular weight organic compounds and synthetic polymers using zinc oxide (ZnO) nanoparticles, J. Mass Spectrom. ,2008, 43(8):1063-1071。

现有技术中存在的问题是，在使用MALDI-MS方法时，2,5-二羟基苯甲酸(DHB)等MALDI传统基质在低分子量分子段（m/z < 500Da）易产生较严重的背景干扰，同时因难以形成均匀的基质层而使谱图重现性较差。故MALDI较适合运用于生物大分子或合成高分子的检测。而SALDI技术虽可用于有机小分子的检测，但所采用的多孔硅、碳纳米管、石墨烯等材料，因制备较为复杂而价格较高，同时存在分散性差的特点。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术分析和存在问题，提供一种二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用，该方法用于有机小分子的质谱检测操作简单、成本低、灵敏度高、重复性好；在溶剂中分散度较好，可提高有机分子的离子化效率；二硫化钨能有效抑制核黄素在激光解吸电离过程中还原反应的发生，为研究核黄素在人体中的代谢过程有重要意义。

本发明技术方案：

一种二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用，将二硫化钨作为表面辅助激光解吸电离的表面材料用于有机小分子的质谱检测，步骤如下：

1）配制二硫化钨悬浮液

将二硫化钨加入去离子水-甲醇混合溶剂中，超声振荡以使二硫化钨在混合溶剂中充分分散，制得二硫化钨悬浮液；

2）有机小分子的质谱检测

以二硫化钨作为表面辅助激光解吸电离的表面材料用于有机小分子的质谱检测，将上述二硫化钨悬浮液，快速取悬浮液点于样品靶点上，室温下干燥后形成薄膜，在形成的薄膜上滴加待检测的有机小分子溶液，室温下干燥后进行质谱分析；

3）技术效果

以二硫化钨作为表面辅助激光解吸电离（SALDI）表面材料，价格低廉，在溶剂中分散度较好，室温下干燥后可得到分布较为均匀的样品靶点，不但可提高有机分子的离子化效率，同时还可提高实验的重现性；二硫化钨能有效抑制核黄素在激光解吸电离过程中还原反应的发生，为研究核黄素在人体中的代谢过程有重要意义。

所述去离子水-甲醇混合溶剂中去离子水与甲醇的体积比为1：1，二硫化钨与去离子水-甲醇混合溶剂的用量比为1mg：10ml。

所述样品靶点上悬浮液的点加量为1μL，在形成的薄膜上待检测有机小分子溶液的滴加量为1μL。

本发明的优点是：1）检测原料易得；实验所需的二硫化钨直接购于化学试剂公司，并未进行修饰处理；2）点样操作方便、应用效果好，二硫化钨能有效地消除基质在低分子量段的背景干扰，同时可增强激光解吸电离的离子化效率；3）重现性好，因二硫化钨在溶剂中能较好地分散，故在金属靶板上形成的表面层均匀、紧密，可有效避免因表面不均匀而出现谱图重现性差的问题；4）通用性强，以二硫化钨为表面材料可检测分子量在500Da以下的稠环芳烃、核黄素、安立生坦等极性/非极性有机小分子，在更广泛的测试中，这种方法也被成功地应用于88种有机合成样品的测定。

附图说明

图1为以0.1mg/mL的二硫化钨为表面材料分析不同浓度的苯并[k]荧蒽(BKF)溶液质谱图，图中：(a)、(b)、(c)、(d)所对应的浓度分别为100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mL。

图2为以0.1mg/mL的二硫化钨为表面材料分析不同浓度的芘溶液质谱图，图中(a)、(b)、(c)所对应的浓度分别为100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL。

图3为以二硫化钨为表面辅助激光解吸电离（SALDI）表面材料研究核黄素（未还原样品）的质谱图。

具体实施方式

实验用二硫化钨购自美国Alfa Aesar，纯度为99.8%。实验在使用过程中，不再对其做修饰处理。

实施例1：

以二硫化钨为SALDI表面材料检测苯并[k]荧蒽

1）将浓度为0.1mg/mLWS₂悬浮液，超声振荡5分钟。取1μL该悬浮液快速点于样品靶上，室温下干燥。

2）在相同条件下，用相同方法制备共十二个靶点作为参照。将每三个靶点分为一组，共四组。

3）在四组靶点上，分别滴加1μL浓度为100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mL的BkF溶液，室温下干燥。干燥后送入仪器检测。

4）设置激光强度为60%，在同一样品点上随机移动，连续用激光轰击样品2000次，将多次结果叠加得总图。

图1为以0.1mg/mL的二硫化钨为表面材料分析不同浓度的苯并[k]荧蒽(BKF)溶液质谱图，图中：(a)、(b)、(c)、(d)所对应的浓度分别为100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL、0.1μg/mL。图中表明：以二硫化钨作为SALDI表面材料检测苯并[k]荧蒽时，产生分子离子峰M⁺；在低分子量段背景干扰小，谱图简单，易于分析；离子信号强度随着样品浓度的降低而降低，检测下限可达0.1μg/mL。

实施例2：

以二硫化钨为SALDI表面材料检测芘

1）将浓度为0.1mg/mL二硫化钨悬浮液，超声振荡5分钟。取1μL该悬浮液快速点于样品靶上，室温下干燥。

2）在相同条件下，用相同方法制备共九个靶点作为参照。将每三个靶点分为一组，共三组。

3）在三组靶点上，分别滴加1μL浓度为100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL的芘溶液，室温下干燥。干燥后送入仪器检测。

4）设置激光强度为60%在同一样品点上随机移动，连续用激光轰击样品2000次，将多次结果叠加得总图。

图2为以0.1mg/mL的二硫化钨为表面材料分析不同浓度的芘溶液质谱图，图中(a)、(b)、(c)所对应的浓度分别为100μg/mL、10μg/mL、1μg/mL。图中表明：以二硫化钨作为SALDI表面材料检测芘时，产生分子离子峰M⁺；在低分子量段背景干扰小，谱图简单，易于分析；离子信号强度随着样品浓度的降低而降低，检测下限可达1μg/mL。

实施例3：

以二硫化钨为SALDI表面材料研究核黄素

1）以去离子水为溶剂，配制浓度为200μM的核黄素溶液（内含20μM的氯化钠及20μM的氯化钾），同时用乙酸调节溶液的pH值为5以保证核黄素可在水溶液中稳定存在；

2）取0.5μL二硫化钨溶液点在样品靶上，室温下干燥并形成基质薄层；

3）取0.5μL配制好的核黄素样品溶液点在已干燥的二硫化钨薄膜上，室温下干燥；

4）将制备好的样品送入质谱仪中分析。

图3为以二硫化钨为表面辅助激光解吸电离（SALDI）表面材料研究核黄素质谱图。图中表明：以二硫化钨作为SALDI表面材料时，核黄素产生碱金属络合峰[M+Na]⁺、[M+K]⁺；检测时背景干扰小，谱图简单，易于分析；通过与同位素分布图比较得出，以二硫化钨为SALDI表面材料检测核黄素时，可有效抑制核黄素在激光解吸电离过程中本很难避免的还原反应的发生。

上述实验表明：二硫化钨可以作为SALDI表面材料，用于检测分子量在500Da以下的稠环芳烃、核黄素等极性/非极性有机小分子。在更广泛的测试中，这种方法也被成功地应用于88种有机合成样品的测定中。以二硫化钨为SALDI表面材料应用于含有苯环或杂环有机小分子化合物的检测，具有操作简单，灵敏度高，重复性好等特点，在简化实验过程的同时可以获得较为满意的实验结果。

Claims

1.一种二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用，其特征在于：将二硫化钨作为表面辅助激光解吸电离的表面材料用于有机小分子的质谱检测，步骤如下：

1）配制二硫化钨悬浮液

2）有机小分子的质谱检测

3）技术效果

2.根据权利要求1所述二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用，其特征在于：所述去离子水-甲醇混合溶剂中去离子水与甲醇的体积比为1：1，二硫化钨与去离子水-甲醇混合溶剂的用量比为1mg：10ml。

3.根据权利要求1所述二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用，其特征在于：所述样品靶点上悬浮液的点加量为1μL，在形成的薄膜上待检测有机小分子溶液的滴加量为1μL。