CN106404887B - 一种用于分析小分子的氧化锌沸石复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于MALDI‑TOF‑MS分析小分子的氧化锌沸石复合材料及其制备方法。该氧化锌沸石复合材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化锌纳米颗粒和丝光沸石分散在乙腈和水的混合液中，经混合后干燥，即可得到所述氧化锌沸石复合材料。本发明将氧化锌纳米颗粒与丝光沸石混合，降低了纳米颗粒的团聚效应，在MALDI‑TOF‑MS分析检测小分子化合物中，提高了被分析物的离子化效率、抑制了碎片、实现了糖类、脂肪酸等的选择性离子化检测。

Description

一种用于分析小分子的氧化锌沸石复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于MALDI-TOF-MS检测小分子化合物的技术领域，具体涉及一种用于MALDI-TOF-MS分析小分子的氧化锌沸石复合材料及其制备方法。
背景技术
基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)作为一种软电离质谱技术，基于其快速、灵敏、高通量、以及保证分子结构完整性等诸多优点，在大分子化合物，如蛋白、多聚糖、高聚物等分析领域，被广泛应用。
近年来，MALDI-TOF-MS分析小分子物质引起了研究者们的巨大关注。然而，由于传统的有机基质，例如2,4,6-三羟基苯乙酮(THAP)、α-氰基-4-羟基桂皮酸(CHCA) 等，其分子量都在200Da左右，在激光的辐照下，将会在小质量数的质谱范围(<500Da) 内产生大量的基质碎片，从而干扰了小分子物质的检测。为克服这一缺点，一些新型的无机纳米颗粒等，取代传统的有机基质，达到简化谱图等效果，实现了小分子物质的检测。
基于氧化锌纳米颗粒的光学特性，它可以作为一种新型无机基质应用于MALDI-TOF-MS分析小分子化合物的检测，氧化锌良好的紫外吸光特性，可以有效吸收激光辐照的能量，并实现分析物的解吸与离子化。但是，单独使用氧化锌纳米颗粒还存在一些问题。例如纳米颗粒的团聚效应会降低被分析物的离子化效率，缺少用于被分析物离子化的离子化剂，以及碱金属的影响等等，这些问题都会限制氧化锌直接作为基质在MALDI-TOF-MS分析小分子中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于MALDI-TOF-MS分析小分子的氧化锌沸石复合材料及制备方法，该氧化锌沸石复合材料可作为MALDI-TOF-MS的基质，具有提高被测物质谱信号强度，抑制碎片干扰，实现难质子化小分子化合物的选择性离子化等技术优点，同时可用于糖类等小分子的MALDI-TOF-MS检测。
本发明提供的一种氧化锌沸石复合材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化锌纳米颗粒和丝光沸石分散在乙腈和水的混合液中，经混合后干燥，即可得到所述氧化锌沸石复合材料。
上述的制备方法中，所述氧化锌纳米颗粒与所述丝光沸石的质量比可为4： (1～4)，如4：1。
所述氧化锌纳米颗粒的粒径可小于50nm。
所述丝光沸石具体可为质子型丝光沸石(氢型丝光沸石，HM)中的质子经过钠离子交换得到的丝光沸石，可实现钠离子选择性离子化小分子。所述质子型丝光沸石的SiO2/Al2O3比可为10～30，如20(HM20)，具体可为购自日本催化剂协会的丝光沸石JRC-Z-HM20(质子型，SiO2/Al2O3比为20)。所述离子交换的方法为本领域技术人员公知的常规方法，具体可为将质子型丝光沸石置于钠盐的水溶液中，经搅拌后过滤、清洗和干燥，即可得到所述丝光沸石。
上述的制备方法中，所述乙腈和水的混合液中，乙腈和水的体积比可为1：(0.4～1)，如1：1。
上述的制备方法中，所述混合的温度可为15～30℃，如25℃；所述混合的时间可为1～3小时，如3小时。所述混合具体可为旋混。
上述的制备方法中，所述干燥的时间可为6～12小时，如6小时。所述干燥具体可为真空干燥。
由上述的制备方法制备得到的氧化锌沸石复合材料，也在本发明的保护范围内。该复合材料可作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物。
本发明还提供了上述氧化锌沸石复合材料在作为MALDI-TOF-MS基质中的应用。
本发明还提供了上述氧化锌沸石复合材料在作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物中的应用。
所述小分子化合物的分子量可为100～1500，所述小分子化合物包括但不限于糖类 (如葡萄糖、纤维二糖、麦芽六糖)和硬脂酸等。
本发明进一步提供了一种利用上述氧化锌沸石复合材料作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物的方法，包括如下步骤：将氧化锌沸石复合材料的悬浊液和待测的小分子化合物的溶液混合后蒸干，采用MALDI-TOF-MS进行测试，即可实现所述小分子化合物的检测。
上述的方法中，所述氧化锌沸石复合材料的悬浊液的浓度为4～10mg/mL，如 4mg/mL；溶剂可为体积比为1：(0.4～1)的乙腈和水的混合溶液。所述待测小分化合物的溶液的浓度可为1～5mg/mL，如1mg/mL；溶剂可为能够充分溶解小分子的水或有机溶剂甲醇、乙腈、正己烷等等。
上述的方法中，所述小分子化合物的分子量可为100～1500，所述小分子化合物包括但不限于糖类(如葡萄糖、纤维二糖、麦芽六糖)和硬脂酸等。
本发明具有如下有益效果：
本发明将氧化锌纳米颗粒与丝光沸石混合，降低了纳米颗粒的团聚效应，在MALDI-TOF-MS分析检测小分子化合物中，提高了被分析物的离子化效率、抑制了碎片、实现了糖类、脂肪酸等的选择性离子化检测。
附图说明
图1是氧化锌与氧化锌/沸石分别作为MALDI-TOF-MS基质检测葡萄糖的质谱图。
图2是氧化锌与氧化锌/沸石分别作为MALDI-TOF-MS基质检测纤维二糖的质谱图。
图3是氧化锌与氧化锌/沸石分别作为MALDI-TOF-MS基质检测麦芽六糖的质谱图。
图4是氧化锌与氧化锌/沸石分别作为MALDI-TOF-MS基质检测硬脂酸的质谱图。
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。
下述实施例中所用的氧化锌纳米颗粒购自Sigma，货号为677450，粒径为<50nm，纯度>97％。
下述实施例中所用的丝光沸石的制备方法如下：将质子型丝光沸石(购自日本催化剂协会，货号为JRC-HM-20，SiO2/Al2O3为20)与醋酸钠的水溶液进行离子交换，质子型丝光沸石中的质子交换为钠离子，具体步骤如下：将300mg的上述质子型丝光沸石置于40mL浓度为2.0M的醋酸钠的水溶液混合，在80℃条件下磁力搅拌反应，交换反应1小时后过滤，并用去离子水淋洗交换后的沸石，然后干燥、备用。
下述实施例中所用的基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪的型号为质谱仪器MALDI micro MX TOF-MS(Waters,美国)，测试时质谱条件如下：采用N2激光源，波长为337nm，实验激光强度设为8.0μJ。MALDI-TOF-MS分析时，分别取1.0μL基质悬浊液和1.0μL样品，滴于样品板上并轻微混合，形成结晶，上机分析。采集连续 200次激光辐照获得的质谱图累加作为最终质谱图。
实施例1、制备氧化锌沸石复合材料
按照如下步骤制备氧化锌沸石复合材料：
将4mg粒径<50nm的氧化锌纳米颗粒与1mg丝光沸石粉末混合分散与1mL乙腈 /水的混合溶液(v/v＝1/1)，常温(25℃)下旋混3小时，结束后真空干燥6小时，得到氧化锌沸石复合材料(简写为ZnO/NaM2O)。
实施例2、氧化锌沸石复合材料作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物
将4mg实施例1中得到的氧化锌沸石复合材料(ZnO/NaM2O)分散于1mL乙腈/ 水的混合溶液(v/v＝1/1)，得到4mg/L的沸石基质悬浊液。分别取1μL沸石基质悬浊液和1μL浓度为1mg/mL的葡萄糖溶液(Glucose)样品，滴于样品板上并轻微混合。在室温下蒸干溶剂，形成结晶，上机分析。同时采用4mg/L氧化锌颗粒分散液(溶剂为乙腈水混合溶液，v/v＝1/1)作为基质，重复以上步骤，进行比较实验。分析结果见图1所示。
氧化锌沸石复合材料作为基质，实现了葡萄糖的MALDI-TOF-MS分析，葡萄糖的钠离子选择性离子化峰，[Glucose+Na]+的荷质比为m/z＝203。钠离子交换的丝光沸石，有助于提高葡萄糖的钠离子选择性离子化效率，同时可以抑制其他碱金属的干扰， [Glucose+K]+质谱峰被充分抑制，使谱图简化。
实施例3、氧化锌沸石复合材料作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物
将4mg实施例1中得到的氧化锌沸石复合材料(ZnO/NaM2O)分散于1mL乙腈/ 水的混合溶液(v/v＝1/1)，分别取1μL沸石基质悬浊液和1μL浓度为1mg/mL的纤维二糖(Cel)样品，滴于样品板上并轻微混合。在室温下蒸干溶剂，形成结晶，上机分析。同时采用4mg/L氧化锌颗粒作为基质，重复以上步骤，进行比较实验。分析结果见图2所示。
氧化锌沸石复合材料作为基质，实现了纤维二糖的MALDI-TOF-MS分析，纤维二糖的钠离子选择性离子化峰，[Cel+Na]+的荷质比为m/z＝383。钠离子交换的丝光沸石，有助于提高纤维二糖的钠离子选择性离子化效率，同时可以抑制其他碱金属的干扰，[Cel+K]+质谱峰被充分抑制，使谱图简化。
实施例4、氧化锌沸石复合材料作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物
将4mg实施例1中得到的氧化锌沸石复合材料(ZnO/NaM2O)分散于1mL乙腈/ 水的混合溶液(v/v＝1/1)，分别取1μL沸石基质悬浊液和1μL浓度为1mg/mL的麦芽六糖(M)样品，滴于样品板上并轻微混合。在室温下蒸干溶剂，形成结晶，上机分析。同时采用4mg/L氧化锌颗粒作为基质，重复以上步骤，进行比较实验。分析结果见图3所示。
氧化锌沸石复合材料作为基质，实现了麦芽六糖的MALDI-TOF-MS分析，麦芽六糖的钠离子选择性离子化峰，[M+Na]+的荷质比为m/z＝1006。钠离子交换的丝光沸石，有助于提高麦芽六糖的钠离子选择性离子化效率，同时可以抑制其他碱金属的干扰，[M+K]+质谱峰被充分抑制，使谱图简化。
实施例5、氧化锌沸石复合材料作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物
将4mg实施例1中得到的氧化锌/沸石混合材料分散于1mL乙腈/水的混合溶液 (v/v＝1/1)，分别取1μL沸石基质悬浊液和1μL浓度为1mg/mL的硬脂酸(SA)样品，滴于样品板上并轻微混合。在室温下蒸干溶剂，形成结晶，上机分析。同时采用4mg/L 氧化锌颗粒作为基质，重复以上步骤，进行比较实验。分析结果见图4所示。
氧化锌沸石复合材料作为基质，实现了硬脂酸的MALDI-TOF-MS分析，硬脂酸的钠离子选择性离子化峰，[M+Na]+的荷质比为m/z＝307。钠离子交换的丝光沸石，有助于提高硬脂酸的钠离子选择性离子化效率，同时可以有效抑制其他干扰碎片，使谱图简化。

Claims (5)

1.一种氧化锌沸石复合材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化锌纳米颗粒和丝光沸石分散在乙腈和水的混合液中，经混合后干燥，即可得到所述氧化锌沸石复合材料；
所述氧化锌纳米颗粒与所述丝光沸石的质量比为4：（1~4）；
所述乙腈和水的混合液中，乙腈和水的体积比为1：（0.4~1）；
所述丝光沸石为质子型丝光沸石中的质子经过钠离子交换得到的丝光沸石；所述质子型丝光沸石的SiO2/Al2O3比为10~30；
所述氧化锌纳米颗粒的粒径小于50nm；
所述混合的温度为15~30℃，时间为1~3小时；所述干燥的时间为6~12小时；所述干燥为真空干燥。
2.权利要求1所述的制备方法制备得到的氧化锌沸石复合材料。
3.权利要求2所述的氧化锌沸石复合材料在作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物中的应用；所述小分子化合物的分子量为100~1500，所述小分子化合物包括糖类和硬脂酸。
4.权利要求3所述的应用，其特征在于；所述糖类选自下述至少一种：葡萄糖、纤维二糖、麦芽六糖。
5.权利要求2所述的氧化锌沸石复合材料作为MALDI-TOF-MS基质检测小分子化合物的方法，包括如下步骤：将所述氧化锌沸石复合材料的悬浊液和待测的小分子化合物的溶液混合后蒸干，采用MALDI-TOF-MS进行测试，即实现所述小分子化合物的检测；所述氧化锌沸石复合材料的悬浊液的浓度为4~10mg/mL，溶剂为体积比为1：（0.4~1）的乙腈和水的混合液；和/或，
所述待测小分化合物的溶液的浓度为1~5mg/mL。
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