CN109900774B - 提高maldi-tof-ms对ps微/纳米颗粒检测灵敏度的方法 - Google Patents
提高maldi-tof-ms对ps微/纳米颗粒检测灵敏度的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109900774B CN109900774B CN201910207692.XA CN201910207692A CN109900774B CN 109900774 B CN109900774 B CN 109900774B CN 201910207692 A CN201910207692 A CN 201910207692A CN 109900774 B CN109900774 B CN 109900774B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tof
- micro
- solution
- particle
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
发明并公开了一种通过高温处理提高MALDI‑TOF‑MS对聚苯乙烯(PS)微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，通过对不同分子量的PS微/纳米颗粒进行高温处理(380℃)，与蒽三酚(DI)基质溶液、硝酸银(AgNO3)离子化试剂混合滴于不锈钢MALDI靶板上。利用MALDI‑TOF质谱仪测量,分别在0～5000m/z范围内利用PS微/纳米颗粒的特征峰对其定性，并且选择m/z为315.4的特征峰峰值构建工作曲线，对PS微/纳米颗粒进行半定量分析。该方法有效地提高了PS微/纳米颗粒的MALDI‑TOF‑MS特征峰的信号值，实现其定性及半定量的分析。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种基于高温增强PS微/纳米颗粒的MALDI-TOF-MS 信号的方法，并且实现其定性和半定量分析，属于分析化学领域。
背景技术
聚苯乙烯(PS)是一种常用的塑料制品成分，它的玻璃转化温度高于 100℃，能够承受开水的温度，因此通常被用来作为一次容器，例如食品打包 盒，一次性水杯等。同其他塑料制品一样，PS塑料在被排入海洋后，由于其 密度低，能够漂浮在水面不断堆积并且随洋流扩散，从而成为海洋中塑料污 染的主要来源之一。在遭受太阳辐射，机械力和微生物作用后，它们被降解 为更小的尺寸形成PS微/纳米颗粒(PSMNPs)，也就是我们所称的微塑料。 这些PSMNPs很容易被浮游生物和鱼类误食并且长期在生物体内积累，对生 态环境安全和人类健康构成威胁。同时，微塑料不仅存在于海洋中，也存在 于陆地上。相对于它本身所具有的毒性，它对一些持久性有机污染物(POPs) 以及重金属良好的吸附能力更是增加了它对环境和人类健康的危害性。
目前一些技术已经被应用于微塑料的表征与检测，例如电子显微镜，傅 里叶变换红外光谱学，拉曼光谱和质谱。例如Nuruzatulifah课题组用场发射 扫描电子显微镜(FE-SEM)对PS纳米粒子进行表征，得到40～60nm粒径 的球状(Mater.Today Proc.2016,3,S112-S119)。另外，热裂解色谱-质谱联 用技术(Pyr-GC-MS)也被广泛应用于聚合物的分析检测，通过对聚合物进 行热解，使其释放出小分子短链，再通过对短链分子的m/z来对聚合物进行 定性或者定量。例如，用Pyr-GC-MS检测聚苯乙烯纳米粒子，能够在m/z为 104、208及312处得到特征峰(Environ.Pollut.2014,186,248-56)。它们分 别来自于到苯乙烯、聚苯乙烯二聚体、聚苯乙烯三聚体。但是，这些技术还 不能完全满足当前的研究需求。因此，开发更有效和可靠的微塑料分析方法 非常重要。
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)是一种高效的 新型软电离生物质谱。质量检测范围可达400KDa以上，非常适合检测一些
发明内容
本发明的目的在于针对目前检测技术的不足，提供一种基于 MALDI-TOF-MS检测PSMNPs，实现其定性及半定量分析的新方法。通过加热的方法有效地提高了PSMNPs在MALDI-TOF-MS中信号值强度，并且将 PSMNPs在小分子及大分子范围内的特征峰相结合实现其定性及半定量分析。
为实现上述目的，本发明提出以下技术方案：
一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PSMNPs检测灵敏度的方法，包括以下步骤：
(1)称取适量的PSMNPs样品；
(2)取步骤(1)中的PSMNPs样品置于坩埚中，在200℃～500℃下加热3～50min；
(3)用四氢呋喃溶解步骤(2)加热所得的样品并配制一定浓度的样品溶液；
(4)用四氢呋喃配制0～50mg/mL蒽三酚溶液作为MALDI-TOF-MS分析的基质溶液；
(5)用四氢呋喃配制0～50mg/mL硝酸银溶液作为离子化试剂；
(6)将步骤(3)的样品溶液，步骤(4)的基质溶液以及步骤(5)离子化试剂混合，得到的混合溶液滴加在MTP 384不锈钢非抛光靶板上；
(7)利用MALDI-TOF-MS质谱仪测量步骤(6)钢板上的混合溶液，进行信号值分析。
进一步地，步骤(1)中PSMNPs样品包括a、平均分子量(MW)为35000 的PSMNPs，b、平均分子量(MW)MW为130000的PSMNPs，c、平均分子量(MW)MW未知的PS纳米微球三组样品。
进一步地，在步骤(3)中，将步骤(2)中加热所得的样品配制成多份不同浓度的PSMNPs混合标液，将每份混合标液分别与步骤(4)的基质溶液以及步骤(5)离子化试剂混合，得到的标液混合溶液滴加在MTP 384不锈钢非抛光靶板上；
利用MALDI-TOF-MS测量钢板上的标液混合溶液，根据m/z 315.4处的峰强和PSMNPs浓度制作工作曲线；
当PSMNPs浓度在60μg/mL～0.8mg/mL范围时，峰强和PSMNPs浓度呈线性关系为：Peak intensity＝16525×CPSMNPs+641.88，R2＝0.986，其中Peak intensity为峰强，无单位，CPSMNPs为PSMNPs浓度，单位为mg/mL，R为相关系数，无单位。
进一步地，步骤(2)中最优加热温度为380℃。最优加热时间为8min。
进一步地，步骤(3)中配制的每种分子量的样品浓度为10mg/mL。
进一步地，步骤(4)中配制的基质溶液的浓度为20mg/mL。
进一步地，步骤(5)中配制的离子化试剂的浓度为10mg/mL。
进一步地，步骤(6)中样品溶液，基质溶液以及离子化试剂混合的体积比例为1:10:1。
进一步地，步骤(1)中称取的PSMNPs样品重20mg。
本发明的有益效果为：
(1)利用MALDI-TOF-MS得到PSMNPs在0～5000m/z范围内的特征峰指纹谱。
(2)通过200℃～500℃，优选380℃简单的加热方法有效地提高了PSMNPs的MALDI-TOF-MS特征峰强度。
(3)实现了PSMNPs的定性及半定量分析。
附图说明
图1是PSMNPs(MW 35000)在m/z 88～105范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图2是PSMNPs(MW 35000)在m/z 117～129范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图3是PSMNPs(MW 35000)在m/z 311～319范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图4是PSMNPs(MW 35000)在m/z 350～5000范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图5是PSMNPs(MW 130000)在m/z 88～105范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图6是PSMNPs(MW 130000)在m/z 117～129范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图7是PSMNPs(MW 130000)在m/z 311～319范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图8是PSMNPs(MW 130000)在m/z 350～5000范围内的MALDI-TOF-MS 图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图9是PS纳米微球在m/z 88～105范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图10是PS纳米微球在m/z 117～129范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图11是PS纳米微球在m/z 311～319范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图12是PS纳米微球在m/z 350～5000范围内的MALDI-TOF-MS图，其中红线是室温(RT)下测得的谱图，蓝线是380℃下测得的谱图，黑线是样品空白；
图13是PSMNPs半定量分析的标准曲线，检测范围为60μg/mL～0.8mg/mL。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请发明人在研究中发现：
(1)高温(例如，380℃)加热能够使PSMNPs降解，释放出更多小分子短链，提高其特征峰信号强度，实现更灵敏的定性分析。
(2)m/z为315.4处的特征峰信号强度高，能够作为读出信号实现半定量分析。
据此，本申请采用的通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PSMNPs检测灵敏度的方法，包括以下步骤：
(1)称取适量的PSMNPs样品；
(2)取步骤(1)中的PSMNPs样品置于坩埚中，在200～500℃下加热 3～50min；
(3)用四氢呋喃溶解步骤(2)加热所得的样品并配制一定浓度的样品溶液；
(4)用四氢呋喃配制0～50mg/mL蒽三酚溶液作为MALDI-TOF-MS分析的基质溶液；
(5)用四氢呋喃配制0～50mg/mL硝酸银溶液作为离子化试剂；
(6)将步骤(3)的样品溶液，步骤(4)的基质溶液以及步骤(5)离子化试剂混合，得到的混合溶液滴加在MTP 384不锈钢非抛光靶板上；
(7)利用MALDI-TOF-MS质谱仪测量步骤(6)钢板上的混合溶液，进行信号值分析。
进一步地，本申请发明人进行了相关实验验证：
实施例一
(1)平行称取两组PSMNPs样品，每组包括a、平均分子量(MW) 为35000的PSMNPs，b、平均分子量(MW)MW为130000的PSMNPs，c、平均分子量(MW)MW未知的PS纳米微球三组样品。
(2)取步骤(1)中第一组PSMNPs样品用四氢呋喃溶解并配制成10mg/mL样品溶液。
(3)取步骤(1)中第二组PSMNPs样品置于坩埚中，利用马弗炉在 380℃下加热8min。
(4)用四氢呋喃溶解步骤(3)加热所得的样品并配制成10mg/mL 的样品溶液。
(5)用四氢呋喃配制20mg/mL蒽三酚(DI)溶液作为 MALDI-TOF-MS分析的基质。
(6)用四氢呋喃配制10mg/mL硝酸银(AgNO3)溶液作为样品的离子化试剂。
(7)将步骤(4)的样品溶液，步骤(5)的基质溶液以及步骤(6) 离子化试剂按照体积比例1:10:1混合，得到的溶液滴加在MTP 384不锈钢非抛光靶板(Bruker Daltonics)上。
(8)将(2)中的样品溶液，步骤(5)的基质溶液以及步骤(6)离子化试剂按照体积比例1:10:1混合，得到的溶液滴加在MTP 384不锈钢非抛光靶板(Bruker Daltonics)上。
(9)利用MALDI-TOF质谱仪测量步骤(7)和步骤(8)钢板上的样品。得到三种PSMNPs样品加热与不加热时的MALDI-TOF-MS谱图(图 1～12)。图1～4是MW为35000的PSMNPs样品MALDI-TOF-MS谱图，从中得出其不仅在m/z为90,104，118,128,312～315之间具有特征峰，同时在350～3000之间具有间隔m/z 104的特征峰群。并且高温处理对其在 m/z 90,104,128,以及312～315之间的特征峰都有一定的信号放大作用。而对于MW为130000、PS纳米微球(如图5～12)，得出其在m/z为90,104， 128,以及312～315之间具有特征峰。并且高温处理后，不仅这些特征峰的强度都得到大大改善，而且还在大分子范围内得到了间隔m/z 104的特征峰群。
(10)用四氢呋喃作为溶剂，将步骤(3)中加热所得的样品配制不同浓度的PSMNPs混合标液，将混合标液与步骤(5)的基质溶液以及步骤(6)离子化试剂按照体积比例1:10:1混合，得到的溶液滴加在MTP 384 不锈钢非抛光靶板(Bruker Daltonics)上。
(11)利用MALDI-TOF-MS测量步骤(10)钢板上的样品,根据m/z 315.4处的峰强和PSMNPs浓度制作工作曲线用于半定量分析。如图13所示，当PSMNPs浓度在60g/mL～0.8mg/mL范围时，峰强和PSMNPs浓度呈线性关系(Peak intensity＝16525×CPSMNPs+641.88，R2＝0.986)。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取适量的PS颗粒样品；
(2)取步骤(1)中的PS颗粒样品置于坩埚中，在200～500℃下加热3～50min；
(3)用四氢呋喃溶解步骤(2)加热所得的样品并配制一定浓度的样品溶液；
(4)用四氢呋喃配制20～50mg/mL蒽三酚溶液作为MALDI-TOF-MS分析的基质溶液；
(5)用四氢呋喃配制10～50mg/mL硝酸银溶液作为离子化试剂；
(6)将步骤(3)的样品溶液，步骤(4)的基质溶液以及步骤(5)离子化试剂混合，得到的混合溶液滴加在MTP 384不锈钢非抛光靶板上；
(7)利用MALDI-TOF-MS质谱仪测量步骤(6)钢板上的混合溶液，进行信号值分析。
2.根据权利要求1所述的一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，步骤(1)中PS颗粒样品包括a、平均分子量(MW)为35000的PS颗粒，b、平均分子量(MW)为130000的PS颗粒，c、平均分子量(MW)未知的PS纳米微球三组样品。
3.根据权利要求1或2所述的一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，在步骤(3)中，将步骤(2)中加热所得的样品配制成多份不同浓度的PS颗粒混合标液，将每份混合标液分别与步骤(4)的基质溶液以及步骤(5)离子化试剂混合，得到的标液混合溶液滴加在MTP 384不锈钢非抛光靶板上；
利用MALDI-TOF-MS测量钢板上的标液混合溶液，根据m/z 315.4处的峰强和PS颗粒浓度制作工作曲线；
当PS颗粒浓度在60μg/mL～0.8mg/mL范围时，峰强和PS颗粒浓度呈线性关系为：Peakintensity＝16525CPSMNPs+641.88，R2＝0.986，其中Peak intensity为峰强，无单位，CPSMNPs为PS颗粒浓度，单位为mg/mL，R为相关系数，无单位。
4.根据权利要求1所述的一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，步骤(2)中最优加热温度为380℃，最优加热时间为8min。
5.根据权利要求1或4所述的一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，步骤(3)中配制的每种分子量的样品浓度为10mg/mL。
6.根据权利要求1所述的一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，步骤(4)中配制的基质溶液的浓度为20mg/mL。
7.根据权利要求1所述的一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，步骤(5)中配制的离子化试剂的浓度为10mg/mL。
8.根据权利要求1所述的一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，步骤(6)中样品溶液，基质溶液以及离子化试剂混合的体积比例为1:10:1。
9.根据权利要求1所述的一种通过高温处理提高MALDI-TOF-MS对PS微/纳米颗粒检测灵敏度的方法，其特征在于，步骤(1)中称取的PS颗粒样品重20mg。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811524173 | 2018-12-13 | ||
| CN2018115241738 | 2018-12-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109900774A CN109900774A (zh) | 2019-06-18 |
| CN109900774B true CN109900774B (zh) | 2020-07-28 |
Family
ID=66952236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910207692.XA Active CN109900774B (zh) | 2018-12-13 | 2019-03-19 | 提高maldi-tof-ms对ps微/纳米颗粒检测灵敏度的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109900774B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112903805B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-03-01 | 中国科学院生态环境研究中心 | 代谢酶诱导微纳塑料颗粒生物降解方法及其产物分析方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4264331A (en) * | 1977-08-03 | 1981-04-28 | Johnson Controls, Inc. | Charged non-conductive polar gas sensing element and detection system |
| WO2009062967A1 (en) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Becton, Dickinson & Company | Ms-compatible nonionic or zwitterionic surfactants in free-flow electrophoresis |
| WO2016142681A1 (en) * | 2015-03-06 | 2016-09-15 | Micromass Uk Limited | Spectrometric analysis of microbes |
| CN108593753B (zh) * | 2016-11-25 | 2020-06-05 | 北京毅新博创生物科技有限公司 | 通过内部标准物质谱检测微生物的内标校正方法 |
| CN106872562B (zh) * | 2017-03-01 | 2018-03-23 | 北京毅新博创生物科技有限公司 | 质谱基片及制备方法与用途 |
| CN107180739B (zh) * | 2017-05-23 | 2018-11-09 | 中国科学院生态环境研究中心 | 基质辅助激光解吸-串联飞行时间质谱仪靶板 |
| CN109270156A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-25 | 山东省药学科学院 | 一种利用电感藕合等离子体质谱测定生物样本中聚苯乙烯磺酸镧含量的方法 |
-
2019
- 2019-03-19 CN CN201910207692.XA patent/CN109900774B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109900774A (zh) | 2019-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shen et al. | Optical properties and possible sources of brown carbon in PM2. 5 over Xi'an, China | |
| CN104927867B (zh) | 一种二价铜离子的比率荧光探针及其制备方法和应用 | |
| CN110907429B (zh) | 一种微/纳米塑料的表面增强拉曼光谱检测方法 | |
| Du et al. | ToF‐SIMS characterization of microplastics in soils | |
| Yu et al. | Polymer composite fluorescent hydrogel film based on nitrogen‐doped carbon dots and their application in the detection of Hg2+ ions | |
| TWI612288B (zh) | 一種重金屬檢驗試片與其製備方法 | |
| CN109900774B (zh) | 提高maldi-tof-ms对ps微/纳米颗粒检测灵敏度的方法 | |
| Liu et al. | A molecularly imprinted polymer placed on the surface of graphene oxide and doped with Mn (II)-doped ZnS quantum dots for selective fluorometric determination of acrylamide | |
| Lu et al. | Study on tea harvested in different seasons based on laser-induced breakdown spectroscopy | |
| Lin et al. | A novel nanoscaled chemo dye–based sensor for the identification of volatile organic compounds during the mildewing process of stored wheat | |
| WO2016003148A1 (ko) | 은이온에 특이적 형광 증대 현상을 보이는 디옥시리보 핵산 기반의 은나노클러스터와 이의 제조 방법 및 이에 따른 은이온 감응 센서 | |
| Nittler et al. | Morphology study of small amounts of evaporated gold on polymers | |
| Karakuş et al. | Digital colorimetric and non-enzymatic biosensor with nanoarchitectonics of Lepidium meyenii-silver nanoparticles and cotton fabric: real-time monitoring of milk freshness | |
| Akatsuka et al. | Synthetic reference material for direct analysis of solid biological samples by electrothermal atomic absorption spectrometry | |
| Ledesma et al. | Thymine based copolymers: feasible sensors for the detection of persistent organic pollutants in water | |
| CN114544614B (zh) | 一种重金属Fe3+和Cr6+的快速检测试剂盒及其应用 | |
| CN114397287B (zh) | 一种基于PEI-rGO@Ag复合纳米材料的SERS基底及其制备方法和应用 | |
| CN114113023A (zh) | 基于单核增生李斯特菌来源的氮掺杂碳点的制备方法和应用 | |
| Davis et al. | Rapid assessment of weathering stability from exposure of polymer films. I. Real and simulated weathering of commercial ABS terpolymers | |
| Lewa et al. | Bright green fluorescence of microwave irradiation-synthesized Cdots as sensitive probe of iron (III) | |
| Luzon et al. | Thermal studies and chromium removal efficiency of thermoresponsive hyperbranched copolymers based on PEG-methacrylates | |
| KR101592225B1 (ko) | 공압화학 이미턴스 분광법 및 공압화학 단속적정법을 이용하여 수소저장소재의 화학확산계수 및 반응속도론적 정보를 분석하는 방법 및 분석시스템 | |
| CN110548864B (zh) | 一种荧光丝胶铂纳米簇及其制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | Machine learning integrated high quantum yield blue light carbon dots for real-time and on-site detection of Cr (VI) in groundwater and drinking water | |
| Pu et al. | Copper Ion Detection Method Based on a Quantum Dot Fluorescent Probe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |