CN103604861B

CN103604861B - 蒽醌或蒽醌衍生物在作为基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱中的基质的应用

Info

Publication number: CN103604861B
Application number: CN201310495322.3A
Authority: CN
Inventors: 聂宗秀; 何清; 陈素明; 熊彩侨; 方晓红; 万立骏
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2013-10-21
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2033-10-21
Also published as: CN103604861A

Abstract

本发明公开了一种蒽醌或蒽醌衍生物在作为基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱（MALDI）中的基质的应用。所述蒽醌衍生物为下述1）-3）任一种：1）由下述至少一种基团取代的取代蒽醌：烃基、氨基、卤素、硝基、羧基、醛基、羰基、芳香基、氰基和季铵基；2）由磺酸基或羧基取代的取代蒽醌与金属离子形成的盐，所述金属离子为钠离子、钾离子、钙离子或镁离子；3）由下述至少一种基团取代的取代蒽醌与无机酸或有机酸形成的盐：烃基、氨基、卤素、硝基、羧基、醛基、羰基、芳香基、氰基和季铵基。本发明从技术上克服了目前已报道的紫外-可见光基质在低分子量区容易产生严重的基质背景干扰现象从而导致不能有效分析小分子样品的缺陷。

Description

蒽醌或蒽醌衍生物在作为基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱中的基质的应用

技术领域

本发明涉及一种蒽醌或蒽醌衍生物在作为基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱中的基质的应用，属于代谢组学、环境分析、质谱检测等领域。

背景技术

自1988年Karasetal.和Tanakaetal.报道采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOFMS）技术可以有效的进行生物大分子和有机合成高分子质谱的分析以来，MALDI-TOFMS技术备受各国研究者的青睐。常用的氮分子激光器（337nm）和三倍频Nd:YAG激光（355nm）与其他波段激光相比在MALDI质谱中有较优秀的表现，因此目前大部分商用MALDI质谱都是采用的紫外激光，相应的基质，如α-腈基-4-羟基肉桂酸（CCA）、2,5-二羟基苯甲酸（DHB）、芥子酸（SA）、1-萘乙二胺（NEDC）、3-羟基-2-吡啶甲酸（3-HPA）、蒽三酚（DI）和3-氨基喹啉（3-AQ）等常见的基质也都是在紫外光下有较强的吸收，从而可以有效的分析寡糖或多肽等多种物质。

可见激光（Vis）与常规的紫外激光（UV）相比作为离子源会更“软”一些，因此其质谱的碎片离子峰也会更少，由于大部分分析物在可见光区域没有吸收，因此会减少样品的光解损耗，更加利于样品的分析检测。目前有大量物质被选为UV-MALDI质谱基质，而适合用于红外或可见光的基质却仍比较少，前期的工作中主要采用常见的染料物质，如罗丹明6G、罗丹明B、中性红和香豆素等。另外，双基质体系也被引入可见光MALDI质谱中，以扩大该方法质谱的样本检测范围，利于多肽和蛋白的检测。从文献中的报道可以看出来，目前筛选的可见光基质结构较为复杂，虽然吸光效率很高，但大部分基质是吸收能量将自身解吸/电离，而与其共结晶的样品分子却无法吸收足够的能量，从而影响样品质谱信号，灵敏度较低，无法应用于低浓度的样品检测。另一方面因为基质吸收大量能量且传递较少，容易形成碎片离子，产生背景峰的干扰。

为了避免基质背景干扰现象的产生，研究者们通过对UV-MALDI质谱机理的研究提出了许多可行的改进方法。如先后引入无机物基质、聚合物基质、混合基质等新基质或通过对多孔硅表面进行化学修饰从而采用无基质解吸/电离方法来克服以有机小分子作为基质分析小分子化合物的不足。然而因为激光光源的差异，很多适用于UV-MALDI质谱的解决方法并不能很好的解决Vis-MALDI质谱的问题。

因此，提供一种同时适用于UV-MALDI与Vis-MALDI质谱的、操作方法简单、成本低廉、适用范围广、有或只有很低背景峰的基质以及样品制备分析方法，是对当前基于MALDI的质谱分析的重要和有力补充，具有广泛的实用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒽醌或蒽醌衍生物在作为基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱（MALDI）中的基质的应用。

本发明提供的蒽醌或蒽醌衍生物在作为基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱中的基质的应用中，所述基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱为基质辅助紫外-可见光激光解吸电离飞行时间质谱（UV/Vis-MALDI-TOFMS）；

所述蒽醌衍生物可为下述1）-3）任一种：

1）、由下述至少一种基团取代的取代蒽醌：烃基、氨基、卤素、硝基、羧基、醛基、羰基、芳香基、氰基和季铵基；所述取代蒽醌中的取代基的个数为1个或多个；

2）、由磺酸基或羧基取代的取代蒽醌与金属离子形成的盐，所述金属离子为钠离子、钾离子、钙离子或镁离子；所述取代蒽醌中的取代基的个数为1个或多个；

3）、由下述至少一种基团取代的取代蒽醌与无机酸或有机酸形成的盐：烃基、氨基、卤素、硝基、羧基、醛基、羰基、芳香基、氰基和季铵基；所述取代蒽醌中的取代基的个数为1个或多个；

所述无机酸可为盐酸、硝酸、硫酸或磷酸；

所述有机酸可为三氟乙酸、乙酸、甲酸、柠檬酸或草酸。

上述的应用中，所述基质辅助激光解吸电离质谱为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱。

上述的应用中，所述基质辅助激光解吸电离质谱中的待测物质为单糖、寡糖、糖肽、糖醇、糖脂、脂类化合物、金属离子、核酸、有机酸、甾体类化合物和胺类化合物中任一种。

上述的应用中，所述单糖和寡糖可为D(+)木糖、D-(-)阿拉伯糖、L-阿拉伯糖、L(+)鼠李糖、D-半乳糖、D-果糖、葡萄糖、L-山梨糖、蔗糖、乳糖、D（+）蜜三糖、水苏四糖、麦芽糖、麦芽四糖或麦芽五糖等；所述糖肽可为糖蛋白水解后糖肽片段；所述糖醇可为木糖醇、甘露醇等；所述糖脂可为甘油糖脂、鞘糖脂或脂多糖等；所述脂类化合物可为甘油三脂、卵磷脂、脑磷脂或肌醇磷脂等；所述金属离子可为铅离子、汞离子、钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、铁离子、钴离子、锰离子、镍离子或金离子等；所述有机酸可为五氟苯甲酸、尿酸或抗坏血酸等；所述甾体类化合物可为胆固醇或肾上腺素等；所述胺类化合物可为尿素或多巴胺等。

上述的应用中，所述基质辅助激光解吸电离质谱还可用于检测下述体系：细胞组织样本、微生物样本、体液、化学反应混合物和环境监测样本。因此，所述蒽醌或所述蒽醌衍生物可在有机与生物质谱，质谱成像，蛋白质谱学，代谢组学，生物标记物发现，环境分析等领域得到有效的应用。

上述的应用中，所述环境监测样本具体可为水、大气或土壤样本。

上述的应用中，所述基质辅助激光解吸电离质谱还可用于对待测物质进行质谱成像，如待测样品为组织切片时，可将所述蒽醌或所述蒽醌衍生物的溶液（1mg/ml至饱和浓度）喷洒在样品表面，然后进行标准的质谱成像分析。

上述的应用中，所述蒽醌或所述蒽醌衍生物与所述基质辅助激光解吸电离质谱的待测物质的摩尔比可为1～1000：1～10。

上述的应用中，所述蒽醌或所述蒽醌衍生物还可用于样品分子的衍生化，其可与目标分析物反应形成化学键，然后进行紫外-可见光激光解吸/电离，目标分析物因为与基质分子相连，更易解吸/电离得到相应信号，提高检测灵敏度。

上述的应用中，溶解基质（所述蒽醌或所述蒽醌衍生物）的溶剂原则上与质谱后续分析兼容即刻，通常可以是水、甲醇、乙醇或乙腈等，包括它们的互溶体系；基质溶液的浓度没有限定，可上至饱和溶液。

上述的应用中，待测物质为复杂混合体系时，通常无需特殊处理，吸取混合体系的上清液（也可以是浑浊液）以一定比例和基质溶液混合，点于MALDI靶板后即可用于质谱分析。

本发明适用于紫外-可见光MALDI质谱分析，填补了现有技术中紫外-可见光基质选择单一的空缺；从技术上克服了目前已报道的紫外-可见光基质在低分子量区容易产生严重的基质背景干扰现象从而导致不能有效分析小分子样品的缺陷；本发明采用的基质，无需加入离子化试剂，减少了对样本处理的要求；由于在m/z<500几乎没有背景干扰（见图2），因而对多种复杂混合体系也可进行分析。而且样本兼容性好，无需特殊复杂处理即可分析。是对当前基于MALDI的质谱分析的重要和有力补充。具有广泛的实用意义。

附图说明

图1为1,4-二氨基蒽醌的UV/Vis吸收光谱。

图2为1,4-二氨基蒽醌的AP-Vis-MALDILTQMS质谱背景。

图3为寡糖类的AP-Vis-MALDILTQMS质谱分析图，其中，图3（A）、图3（B）和图3（C）分别为麦芽糖、麦芽四糖和麦芽五糖的质谱分析图。

图4为多肽类的AP-Vis-MALDILTQMS质谱分析图，其中，图4（A）、图4（B）和图4（C）分别为四肽GPRP、六肽GRGDTP和十肽TLSRRTRFHT的质谱分析图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本发明下述实施例所用的1,4-二氨基蒽醌购自美国sigma公司，其结构式如式Ⅰ所示。

1,4-二氨基蒽醌（1×10^-5M）的UV/Vis吸收光谱如图1所示，从图1中可以看出，1,4-二氨基蒽醌在紫外（337nm）与可见光（532nm）处都有较大吸收，ε₃₃₇为1.86×10³L·mol^-1·cm^-1，ε₅₃₂为3.29×10³L·mol^-1·cm^-1。

本发明下述实施例所用的基质辅助可见光激光解吸/电离的光源型号为BeamtechDawa-200，质谱仪的型号为ThermoScientificLTQXL。

图2为基质1,4-二氨基蒽醌的AP-Vis-LDILTQMS质谱分析图，可以看出，该基质的质谱背景常简单、干净，质谱信号除了大气压电离源自身背景峰及基质的分子离子峰之外没有其它信号，对测试样本均无干扰。

实施例1、寡糖类物质的分析

取各种配制好的样品溶液（麦芽糖、麦芽四糖和麦芽五糖）和基质溶液以1：1体积比混合均匀（其中，基质与麦芽糖、麦芽四糖和麦芽五糖的摩尔比分别为1000：1、1000：1和1000：1），然后于ITO玻璃板上加入1μL混合样品，在空气中干燥后进入质谱分析。光源波长为532nm，ITO玻璃板电压为1.0kV，离子传输管温度为275℃，透镜电压为40V，正离子模式。

在AP-Vis-MALDI电离方式下，基质可以将质子转移到待测化合物（麦芽糖、麦芽四糖和麦芽五糖），使待测化合物带正电，从而被质谱检测。

本实施例得到的质谱分析图如图3所示，由该图可以看出，该基质对于寡糖物质均具有较好的分析性能。

实施例2、多肽类物质的分析

取各种配制好的样品溶液（四肽GPRP、六肽GRGDTP和十肽TLSRRTRFHT）和基质溶液以1：1体积比混合均匀（其中，基质与四肽GPRP、六肽GRGDTP和十肽TLSRRTRFHT的摩尔比分别为1000：1、1000：1和1000：1），然后于ITO玻璃板上加入1μL混合样品，在空气中干燥后进入质谱分析。质光源波长为532nm，ITO玻璃板电压为1.0kV，离子传输管温度为275℃，透镜电压为40V，正离子模式。

在AP-Vis-MALDI电离方式下，基质可以将质子转移到待测化合物（四肽GPRP，六肽GRGDTP，十肽TLSRRTRFHT），使待测化合物带正电，从而被质谱检测。

本实施例得到的质谱分析图如图4所示，由该图可以看出，该基质对于多肽物质均具有较好的分析性能。

Claims

1.蒽醌或蒽醌衍生物在作为基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱中的基质的应用；

所述蒽醌衍生物为下述1)-3)任一种：

1)、由下述至少一种基团取代的取代蒽醌：烃基、氨基、卤素、硝基、羧基、醛基、羰基、芳香基、氰基和季铵基；所述取代蒽醌中的取代基的个数为1个或多个；

2)、由磺酸基或羧基取代的取代蒽醌与金属离子形成的盐，所述金属离子为钠离子、钾离子、钙离子或镁离子；所述取代蒽醌中的取代基的个数为1个或多个；

3)、由下述至少一种基团取代的取代蒽醌与无机酸或有机酸形成的盐：烃基、氨基、卤素、硝基、羧基、醛基、羰基、芳香基、氰基和季铵基；所述取代蒽醌中的取代基的个数为1个或多个；

所述无机酸为盐酸、硝酸、硫酸或磷酸；

所述有机酸为三氟乙酸、乙酸、甲酸、柠檬酸或草酸。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱中的待测物质为单糖、寡糖、糖肽、糖醇、糖脂、脂类化合物、金属离子、核酸、有机酸、甾体类化合物和胺类化合物中任一种。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述单糖和寡糖为D(+)木糖、D-(-)阿拉伯糖、L-阿拉伯糖、L(+)鼠李糖、D-半乳糖、D-果糖、葡萄糖、L-山梨糖、蔗糖、乳糖、D(+)蜜三糖、水苏四糖、麦芽糖、麦芽四糖或麦芽五糖；所述糖醇为木糖醇或甘露醇；所述糖脂为甘油糖脂、鞘糖脂或脂多糖；所述脂类化合物为甘油三脂、卵磷脂、脑磷脂或肌醇磷脂；金属离子待测物质为铅离子、汞离子、钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、铁离子、钴离子、锰离子、镍离子或金离子；所述有机酸为五氟苯甲酸、尿酸或抗坏血酸；所述甾体类化合物为胆固醇或肾上腺素；所述胺类化合物为尿素或多巴胺。

5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱用于检测下述体系：细胞组织样本、微生物样本、体液、化学反应混合物和环境监测样本。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述环境监测样本为水、大气或土壤样本。

7.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱用于对待测物质进行质谱成像。

8.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述蒽醌或所述蒽醌衍生物与所述基质辅助紫外-可见光激光解吸电离质谱的待测物质的摩尔比为1～1000：1～10。