CN108709927A - 可抛弃型质谱靶板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明可抛弃型质谱靶板，含有上、下层不锈钢夹板、可抛弃型质谱靶材、不锈钢靶托；可抛弃型质谱靶材含有靶板基材、粘结胶面和滤纸圆片：将靶板基材作为平板材料，在其上粘结阵列状滤纸圆片，用上下层不锈钢夹板夹住可抛弃型质谱靶材并固定在不锈钢靶托上形成可抛弃型质谱靶板；其制备方法包括：⑴选择靶板基材；⑵制备有粘性的滤纸圆片；⑶滤纸圆片的固定；⑷制备不锈钢夹板和靶托；⑸制备可抛弃型质谱靶板；所述靶板基体材料易得、价格低廉、环境友好且无需消耗清洗试剂；所述制备方法步骤明确、操作方便，易于实现，可获得低成本可抛弃型质谱靶板；本发明的可抛弃型质谱靶板能在多肽、蛋白、有机酸、有机胺和聚合物等的质谱分析上广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于化学分析技术领域，具体的是一种可抛弃型基质辅助激光解吸飞行时间质谱靶板及其制备方法和应用。
背景技术
基质辅助激光解吸飞行时间质谱(Matrix Assisted Laser DesorptionIonization Time of Flight Mass Spectrometry,简称MALDI-TOF MS)是近年来发展起来的一种软电离质谱技术，它已经广泛地应用于生物大分子分析、药物分析、环境分析和化工产品分析等领域，是目前分析难挥发的有机物质的重要手段之一，尤其是在测定生物大分子和合成高聚物的应用方面具有特殊的作用。
MALDI-TOF MS通过引入合适的基质，用一定强度的激光照射样品，使之与基质形成共结晶薄膜，基质吸收激光能量并将能量在基质与样品之间进行传递，使样品分子发生电离，在质谱仪中依据样品质荷比(m/z)的不同进行检测，从而可获得样品分子的分子量信息。MALDI-TOF MS的分析速度快、样品用量少、通量大、自动化程度高且操作简单，因而越来越受到人们的青睐，已成为检测和鉴定多肽、蛋白质、有机小分子以及合成聚合物的强有力的工具。
目前，MALDI-TOF MS检测主要是采用不锈钢靶板作为样品点样和质谱检测的基体材料，因为不锈钢靶板的导电性和平整性好，可以满足质谱检测所需的以高平整度进入质谱仪获得良好信噪比和质量准确度的需求。但是，不锈钢靶板价格昂贵，而且使用者需要采用非常复杂的清洗过程来进行严格的质量控制，以保证尽可能地减少上一次的检测样品残留对下一次检测的影响。在实际使用过程中有发现，即使使用厂商推荐的商业清洗剂，也会在下一次检测时检测到上一次检测残留的较多低分子量的物质。而且目前使用的商业清洗剂含有大量的表面活性剂和金属盐类，它们会对环境造成一定的影响。另一方面，所述商业清洗剂的价格较高且应用面不广，会造成检测的成本较高。
除了不锈钢靶板之外，人们对可抛弃型质谱靶板的需求也越来越大，这主要出于减少小分子检测时会出现大量干扰信号以及成本和环境友好性的考虑。在这方面，ITO玻璃是人们在做MALDI-TOF MS一次性靶板时选择较多的材料，但它成本较高，不利于推广应用。但目前几乎没有MALDI-TOF MS一次性靶板可用其他材料的报道。因此，根据环保的要求以及从MALDI-TOF MS检测的实际效果出发，开发方便易得，可抛弃型MALDI靶板的材料并将其应用于实际样品检测是本领域急需的，这对发展MALDI质谱分析具有重大意义。
现有的滤纸作为一种价格低廉、方便易得的材料，在MALDI-TOF MS的样品前处理和定性定量分析中都得到了广泛的应用。但是，在MALDI质谱检测中使用滤纸作为基底使用却鲜有报道，将滤纸制备成可抛弃型质谱靶板上的阵列质谱检测点进行多种有机物MALDI质谱的检测是没有报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可抛弃型(基质辅助激光解吸飞行时间)质谱靶板，它采用表面富含羟基的滤纸阵列圆片固定在靶板基材上来获得平整的可抛弃型靶材，再用不锈钢夹板将所述可抛弃型靶材固定在不锈钢靶托上，获得可抛弃型质谱靶板，能直接用于MALDI质谱分析。所述可抛弃型质谱靶板的性能稳定，可长期保存，能用于包含多肽、蛋白、有机小分子、聚合物的分析，在对有机酸和有机胺的检测中，使用所述可抛弃型质谱靶板能获得比传统不锈钢靶板更好的检测限和分辨率。本发明的第二目的在于，提供所述可抛弃型质谱靶板的制备方法。此外，本发明还公开了所述可抛弃型质谱靶板的应用。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。
一种可抛弃型质谱靶板，其特征在于，含有上层不锈钢夹板、可抛弃型质谱靶材、下层不锈钢夹板和不锈钢靶托，所述可抛弃型质谱靶材含有靶板基材、粘结胶面和滤纸圆片：将所述靶板基材作为平板材料，在所述靶板基材上设置(粘结)阵列状排列的滤纸圆片，用上层不锈钢夹板和下层不锈钢夹板夹住所述可抛弃型质谱靶材，将所述上层不锈钢夹板与所述下层不锈钢夹板夹住的可抛弃型质谱靶材固定在所述不锈钢靶托上，形成可抛弃型质谱靶板。
进一步，所述靶板基材为具有好的平整度和导电性的铝箔、ITO玻璃或不锈钢板材。
进一步，所述上层不锈钢夹板设有中间空间，在所述中间空间的边缘设有坐标。
为实现上述第二目的，本发明采取了以下技术方案。
一种可抛弃型质谱靶板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选择靶板基材
选择具有好的平整度和导电性的铝箔、ITO玻璃或不锈钢板材作为靶板基材，所选靶板基材应小于不锈钢靶托的大小，大于上层不锈钢夹板的中间空间；
(2)制备有粘性的滤纸圆片
选择未经修饰的定性分析滤纸或者层析滤纸作为滤纸，在所述滤纸的一面上涂上胶水或者粘结一层双面胶,使其一面具有粘性，形成粘结胶面，通过打孔的方法制备大小均匀的滤纸圆片；
(3)滤纸圆片的固定
将步骤(2)获得的滤纸圆片通过所述粘结胶面成阵列状排列粘贴在步骤(1)所述的靶板基材上，获得平整的可抛弃型质谱靶材；
(4)制备不锈钢夹板和靶托
采用不锈钢板材制作上层不锈钢夹板、下层不锈钢夹板和不锈钢靶托，所述上层不锈钢夹板、下层不锈钢夹板和不锈钢靶托皆为长方形结构，其中，所述上层不锈钢夹板与下层不锈钢夹板为大小相同的结构，所述上层不锈钢夹板设有中间空间，在所述中间空间的边缘设有坐标；在所述不锈钢靶托的上面设有能嵌接所述上层不锈钢夹板与下层不锈钢夹板的凹槽；
(5)制备可抛弃型质谱靶板
用步骤(4)的上层不锈钢夹板和下层不锈钢夹板夹持步骤(3)的可抛弃型质谱靶材，将夹持后的上层不锈钢夹板、可抛弃型靶材和下层不锈钢夹板嵌接在所述不锈钢靶托上面的凹槽内形成可抛弃型质谱靶板，所述可抛弃型质谱靶板能直接用于MALDI质谱分析：靶板基材上每一个滤纸圆片为一个样品点，对应于上层不锈钢夹板周边的坐标；所述可抛弃型质谱靶板使用后，所述可抛弃型质谱靶材可直接丢弃，无需清洗回收。
进一步，步骤(2)所述的滤纸圆片的大小应根据质谱靶板上检测点的大小来制作，通常为直径1.5mm的滤纸圆片。
进一步，步骤(2)所述打孔的方法是指通过打孔器或是阵列打孔设备来进行打孔。
进一步，步骤(4)所述坐标的纵横轴一边是数字1-20，另一边是字母A-H，通过所述数字与字母的组合能确定样品点的唯一坐标。
所述可抛弃型质谱靶板在多肽、蛋白、有机酸、有机胺、聚合物质谱分析上的应用。
本发明的积极效果是：
(1)采用表面富含羟基的滤纸阵列圆片固定在靶板基材上来获得平整的可抛弃型质谱靶材，再用不锈钢夹板将所述可抛弃型质谱靶材固定在不锈钢靶托上，获得可抛弃型质谱靶板，能直接用于MALDI质谱分析。
(2)通过打孔的方法将滤纸制备成圆片，形成点样所需的阵列结构，每个滤纸圆片代表一个样品点并有唯一的坐标，从而能在MALDI分析中实现对每个圆片上样品信息的获取和记录。
(3)所述可抛弃型质谱靶材的材料易得，价格低廉，环境友好，且无需消耗清洗试剂。
(4)所述制备方法步骤明确、操作方便，易于实现，为获得低成本的可抛弃型质谱靶板提供了有力的条件。
(5)应用范围广，能在多肽、蛋白、有机酸、有机胺、聚合物等物质的质谱分析上进行应用，且有较好的灵敏度、检测限和分辨率；可以作为传统不锈钢靶板的有效替代。
附图说明
图1为可抛弃型质谱靶材的结构示意图。
图2为本发明可抛弃型质谱靶板的结构示意图。
图3为六种多肽混合物在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图4为牛血清白蛋白在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图5-1为柠檬酸在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图5-2为反丁烯二酸在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图5-3为苹果酸在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图6-1为二乙胺在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图6-2为己二胺在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图6-3为正丁胺在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图7-1为甲基烯丙基聚氧乙烯醚在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图7-2为聚乙二醇在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图7-3为聚苯乙烯在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果。
图中的标号分别为：
1、靶板基材； 2、粘结胶面；
3、滤纸圆片； 4、上层不锈钢夹板；
5、可抛弃型质谱靶材； 6、下层不锈钢夹板；
7、不锈钢靶托； 8、中间空间；
9、坐标。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明可抛弃型质谱靶板的具体实施方式，但是应当指出，本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种可抛弃型(基质辅助激光解吸飞行时间)质谱靶板，含有上层不锈钢夹板4、可抛弃型质谱靶材5、下层不锈钢夹板6和不锈钢靶托7(参见图2)。所述上层不锈钢夹板4、下层不锈钢夹板6和不锈钢靶托7可采用现有的结构，即：所述上层不锈钢夹板4、下层不锈钢夹板6和不锈钢靶托7皆为长方形结构，其中，所述上层不锈钢夹板4与下层不锈钢夹板6为大小相同的结构，所述上层不锈钢夹板4的中间为一个中间空间8，在所述中间空间8的边缘设有坐标9；所述坐标9纵横轴的一边是数字1-20，另一边是字母A-H，通过所述数字与字母的组合能确定样品点的唯一坐标。在所述不锈钢靶托7的上面设有能嵌接所述上层不锈钢夹板4与下层不锈钢夹板6的凹槽。
所述可抛弃型质谱靶材5含有靶板基材1、粘结胶面2和滤纸圆片3(参见图1)：采用具有好的平整度和导电性的铝箔、ITO玻璃或不锈钢板材作为靶板基材1，在所述靶板基材1上粘结阵列状排列的滤纸圆片3；选择未经修饰的定性分析滤纸或者层析滤纸作为制作滤纸圆片3的滤纸，用上层不锈钢夹板4和下层不锈钢夹板6夹住所述可抛弃型质谱靶材5，将所述上层不锈钢夹板4与所述下层不锈钢夹板6夹住的可抛弃型质谱靶材5固定在所述不锈钢靶托7上，形成可抛弃型质谱靶板。
所述可抛弃型质谱靶板的制备方法包括以下步骤：
(1)选择靶板基材
选择具有好的平整度和导电性的铝箔、ITO玻璃或不锈钢板材作为靶板基材1，所选靶板基材1应小于不锈钢靶托7的大小，大于上层不锈钢夹板4的中间空间8。
(2)制备有粘性的滤纸圆片
选择未经修饰的定性分析滤纸或者层析滤纸作为滤纸，在所述滤纸的一面上涂上胶水或者粘上一层双面胶,使其一面具有粘性，形成粘结胶面2，所述滤纸圆片3的大小应根据质谱靶板上检测点的大小来制作，通常为直径1.5mm的滤纸圆片3。
(3)滤纸圆片的固定
将步骤(2)获得的滤纸圆片3通过所述粘结胶面2成阵列状排列粘贴在步骤(1)所述的靶板基材1上，获得平整的可抛弃型质谱靶材5。
或者，通过打孔的方法直接将滤纸圆片3成阵列状固定在步骤(1)所述的靶板基材1上，所述打孔的方法是指通过打孔器或阵列打孔设备来进行打孔，得到含有阵列粘结胶面2和滤纸圆片3的可抛弃型质谱靶材5。
(4)制备不锈钢夹板和靶托
采用不锈钢板材制作上层不锈钢夹板4、下层不锈钢夹板6和不锈钢靶托7，所述上层不锈钢夹板4、下层不锈钢夹板6和不锈钢靶托7皆为长方形结构，其中，所述上层不锈钢夹板4与下层不锈钢夹板6为大小相同的结构，所述上层不锈钢夹板4设有中间空间8，在所述中间空间8的边缘设有坐标9，所述坐标9纵横轴的一边是数字1-20，另一边是字母A-H，通过所述数字与字母的组合能确定样品点的唯一性坐标。
在所述不锈钢靶托7的上面设有能嵌接所述上层不锈钢夹板4与下层不锈钢夹板6的凹槽。
(5)制备可抛弃型质谱靶板
用步骤(4)的上层不锈钢夹板4和下层不锈钢夹板6夹持步骤(3)制备的可抛弃型质谱靶材5，将夹持后的上层不锈钢夹板4、可抛弃型质谱靶材5和下层不锈钢夹板6嵌接在所述不锈钢靶托7上面的凹槽内形成可抛弃型质谱靶板，所述可抛弃型质谱靶板能直接用于MALDI质谱分析：靶板基材1上每一个滤纸圆片3为一个样品点，对应于上层不锈钢夹板4周边的坐标9。
所述可抛弃型质谱靶板使用后，所述可抛弃型质谱靶材5可直接丢弃，无需清洗回收。所述上层不锈钢夹板4、下层不锈钢夹板6和不锈钢靶托7可重复使用。
所述可抛弃型质谱靶板可在多肽、蛋白、有机酸、有机胺、聚合物的质谱分析上进行应用，且有较好的灵敏度、检测限和分辨率；可作为传统不锈钢靶板的有效替代。
以下介绍本发明的可抛弃型质谱靶板的5个应用实施例。
应用实施例1
将本发明的可抛弃型质谱靶板用于多肽的MALDI分析。
将0.5μL的六种多肽的混合物：血管舒缓激肽片段1-8；血管紧张素；纤维蛋白肽B；促肾上腺皮质激素(1-17)；促肾上腺皮质激素(18-39)；促肾上腺皮质激素(7-38)点样到可抛弃型质谱靶材5的滤纸圆片3上，再将0.5μLα-氰基-4-羟基肉桂酸(CHCA)基质点到样品点上，待样品与基质混合物干燥后送入MALDI质谱仪中进行检测，质谱检测模式为反射正离子；检测的结果如图3-六种多肽混合物在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果所示。图3的检测结果表明：在本发明的可抛弃型质谱靶板上所述六种多肽均获得了可靠的质谱结果，信噪比和分辨率与传统的不锈钢靶板相比性能相当。
应用实施例2
将本发明的可抛弃型质谱靶板用于蛋白质的MALDI分析。
将0.5μL的牛血清白蛋白(BSA)溶液点样到可抛弃型质谱靶材5的滤纸圆片3上，再将0.5μL芥子酸(SA)基质点到样品点上，待样品与基质混合物干燥后送入MALDI质谱仪中进行检测，质谱检测模式为线性正离子，检测的结果如图4——牛血清白蛋白在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果所示。图4的检测结果表明：在本发明的可抛弃型质谱靶板上牛血清白蛋白可获得可靠的质谱结果，信噪比和分辨率与传统不锈钢靶板相比性能相当。
应用实施例3
将本发明的可抛弃型质谱靶板用于有机酸的MALDI分析。
将0.5μL三种有机酸：柠檬酸、反丁烯二酸和苹果酸分别点样到可抛弃型质谱靶材5上的滤纸圆片3上，再将0.5μL 9-吖啶胺(9-AA)基质分别点到样品点上，待样品与基质混合物干燥后送入MALDI质谱仪中进行检测，质谱检测模式为反射负离子，检测结果如图5-1--5-3——三种有机酸分别在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果所示。图5-1--5-3的检测结果表明：在本发明的可抛弃型质谱靶板上三种有机酸均可获得可靠的质谱结果，相比传统的不锈钢靶板，本发明的可抛弃型质谱靶板对有机酸的测定有更高的灵敏度(可提高2-20倍)和分辨率(可提高2.5-4倍)。
应用实施例4
将本发明的可抛弃型质谱靶板用于有机胺的MALDI分析。
将0.5μL三种有机胺：二乙胺、己二胺和正丁胺分别点样到可抛弃型质谱靶材5的滤纸圆片3上，再将0.5μL 2,6二羟基苯乙酮(DHAP)基质分别点到样品点上，待样品与基质混合物干燥后送入MALDI质谱仪中进行检测，质谱检测模式为反射正离子，检测结果如图6-1—6-3——三种有机胺在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果所示。图6-1—6-3的检测结果表明：在本发明的可抛弃型质谱靶板上三种有机胺均可获得可靠的质谱结果，相比传统不锈钢靶板，本发明的可抛弃型质谱靶板对有机胺的测定信噪比相当，但是，分辨率有明显改善(可提高2-3.8倍)。
应用实施例5
将本发明的可抛弃型质谱靶板用于聚合物的MALDI分析。
分别将0.5μL的聚合物：甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)、聚乙二醇(PEG)和聚苯乙烯(PS)分别点样到可抛弃型质谱靶材5的滤纸圆片3上，再将0.5μL基质分别点到样品点上，待样品与基质混合物干燥后送入MALDI质谱仪中进行检测，质谱检测模式为线性正离子，检测结果如图7-1—7-3——三种聚合物在可抛弃型质谱靶板上获得的MALDI检测结果所示。图7-1—7-3的检测结果表明：在本发明的可抛弃型质谱靶板上检测聚合物时可获得可靠的质谱信号，但信噪比略低于传统的不锈钢靶板。
应用实施例1-5的结果表明：
(1)本发明的可抛弃型质谱靶板在多肽和蛋白的分析中具有与不锈钢靶板相媲美的性能。
(2)本发明的可抛弃型质谱靶板在有机酸和有机胺等小分子的检测中，效果明显优于传统的不锈钢靶板。
(3)本发明的可抛弃型质谱靶板在聚合物分析中能获得可靠的质谱信号，信噪比稍逊于传统的不锈钢靶板。
由此可见，本发明的可抛弃型质谱靶板完全符合MALDI质谱的检测要求。
Claims (8)
1.一种可抛弃型质谱靶板，其特征在于，含有上层不锈钢夹板(4)、可抛弃型质谱靶材(5)、下层不锈钢夹板(6)和不锈钢靶托(7)，所述可抛弃型质谱靶材(5)含有靶板基材(1)、粘结胶面(2)和滤纸圆片(3)：将所述靶板基材(1)作为平板材料，在所述靶板基材(1)上粘结阵列状排列的滤纸圆片(3)，用上层不锈钢夹板(4)和下层不锈钢夹板(6)夹住所述可抛弃型质谱靶材(5)，将所述上层不锈钢夹板(4)与所述下层不锈钢夹板(6)夹住的可抛弃型质谱靶材(5)固定在所述不锈钢靶托(7)上，形成可抛弃型质谱靶板。
2.根据权利要求1所述的可抛弃型质谱靶板，其特征在于，所述靶板基材(1)为具有很好平整度和导电性的铝箔、ITO玻璃或不锈钢板材。
3.根据权利要求1所述的可抛弃型质谱靶板，其特征在于，所述上层不锈钢夹板(4)设有中间空间(8)，在所述中间空间(8)的边缘设有坐标(9)。
4.如权利要求1所述可抛弃型质谱靶板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选择靶板基材
选择具有好的平整度和导电性的铝箔、ITO玻璃或不锈钢板材作为靶板基材(1)，所选靶板基材(1)应小于不锈钢靶托(7)的大小，大于上层不锈钢夹板(4)的中间空间(8)；
(2)制备有粘性的滤纸圆片
选择未经修饰的定性分析滤纸或者层析滤纸作为滤纸，在所述滤纸的一面上涂上胶水或者粘结一层双面胶，使其一面具有粘性，形成粘结胶面(2)，通过打孔的方法制备大小均匀的滤纸圆片(3)；
(3)滤纸圆片的固定
将步骤(2)获得的滤纸圆片(3)通过所述粘结胶面(2)成阵列状排列粘贴在步骤(1)所述的靶板基材上，获得平整的可抛弃型质谱靶材(5)；
(4)制备不锈钢夹板和靶托
采用不锈钢板材制作上层不锈钢夹板(4)、下层不锈钢夹板(6)和不锈钢靶托(7)，所述上层不锈钢夹板(4)、下层不锈钢夹板(6)和不锈钢靶托(7)皆为长方形结构，其中，所述上层不锈钢夹板(4)与下层不锈钢夹板(6)为大小相同的结构，所述上层不锈钢夹板(4)设有中间空间(8)，在所述中间空间(8)的边缘设有坐标(9)；在所述不锈钢靶托(7)的上面设有能嵌接所述上层不锈钢夹板(4)与下层不锈钢夹板(6)的凹槽；
(5)制备可抛弃型质谱靶板
用步骤(4)的上层不锈钢夹板(4)和下层不锈钢夹板(6)夹持步骤(3)的可抛弃型质谱靶材(5)，将夹持后的上层不锈钢夹板(4)、可抛弃型质谱靶材(5)和下层不锈钢夹板(6)嵌接在所述不锈钢靶托(7)上面的凹槽内形成可抛弃型质谱靶板，所述可抛弃型质谱靶板能直接用于MALDI质谱分析：靶板基材(1)上每一个滤纸圆片(3)为一个样品点，对应于上层不锈钢夹板(4)周边的坐标(9)；所述可抛弃型质谱靶板使用后，所述可抛弃型质谱靶材(5)可直接丢弃，无需清洗回收。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的滤纸圆片(3)的大小应根据质谱靶板上检测点的大小来制作，通常为直径1.5mm的滤纸圆片(3)。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述打孔的方法是指通过打孔器或是阵列打孔设备来进行打孔。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述坐标(9)的纵横轴一边是数字1-20，另一边是字母A-H，通过所述数字与字母的组合能确定样品点的唯一坐标。
8.权利要求1或4所述的可抛弃型质谱靶板在多肽、蛋白、有机酸、有机胺、聚合物质谱分析上的应用。
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