CN110389167A - 一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法 - Google Patents
一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110389167A CN110389167A CN201810339473.2A CN201810339473A CN110389167A CN 110389167 A CN110389167 A CN 110389167A CN 201810339473 A CN201810339473 A CN 201810339473A CN 110389167 A CN110389167 A CN 110389167A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- analysis method
- ionization mass
- laser desorption
- desorption ionization
- doping
- 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.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000001819 mass spectrum Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000001698 laser desorption ionisation Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 claims abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 18
- 238000001840 matrix-assisted laser desorption--ionisation time-of-flight mass spectrometry Methods 0.000 claims description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 claims description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 1
- 238000001906 matrix-assisted laser desorption--ionisation mass spectrometry Methods 0.000 abstract description 10
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 abstract description 7
- -1 small molecule compounds Chemical class 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 abstract description 3
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 abstract description 3
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 abstract description 3
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 abstract 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000015784 hyperosmotic salinity response Effects 0.000 abstract 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 14
- NZNMSOFKMUBTKW-UHFFFAOYSA-N Cyclohexanecarboxylic acid Natural products OC(=O)C1CCCCC1 NZNMSOFKMUBTKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- AFVLVVWMAFSXCK-VMPITWQZSA-N alpha-cyano-4-hydroxycinnamic acid Chemical compound OC(=O)C(\C#N)=C\C1=CC=C(O)C=C1 AFVLVVWMAFSXCK-VMPITWQZSA-N 0.000 description 9
- 150000004671 saturated fatty acids Chemical class 0.000 description 7
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- AOJJSUZBOXZQNB-TZSSRYMLSA-N Doxorubicin Chemical compound O([C@H]1C[C@@](O)(CC=2C(O)=C3C(=O)C=4C=CC=C(C=4C(=O)C3=C(O)C=21)OC)C(=O)CO)[C@H]1C[C@H](N)[C@H](O)[C@H](C)O1 AOJJSUZBOXZQNB-TZSSRYMLSA-N 0.000 description 6
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 230000005595 deprotonation Effects 0.000 description 6
- 238000010537 deprotonation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 5
- 229940041181 antineoplastic drug Drugs 0.000 description 5
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 5
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZBNZXTGUTAYRHI-UHFFFAOYSA-N Dasatinib Chemical compound C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1Cl ZBNZXTGUTAYRHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 3
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 3
- 239000002067 L01XE06 - Dasatinib Substances 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 3
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 229960002448 dasatinib Drugs 0.000 description 3
- 229960004679 doxorubicin Drugs 0.000 description 3
- UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N guanine Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2 UYTPUPDQBNUYGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 2
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005517 L01XE01 - Imatinib Substances 0.000 description 2
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IQFYYKKMVGJFEH-XLPZGREQSA-N Thymidine Chemical compound O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)C1 IQFYYKKMVGJFEH-XLPZGREQSA-N 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 229960000643 adenine Drugs 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229960002411 imatinib Drugs 0.000 description 2
- KTUFNOKKBVMGRW-UHFFFAOYSA-N imatinib Chemical group C1CN(C)CCN1CC1=CC=C(C(=O)NC=2C=C(NC=3N=C(C=CN=3)C=3C=NC=CC=3)C(C)=CC=2)C=C1 KTUFNOKKBVMGRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 235000013930 proline Nutrition 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N tyrosine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OUCUOMVLTQBZCY-BYPYZUCNSA-N (2s)-1-azaniumylpyrrolidine-2-carboxylate Chemical class NN1CCC[C@H]1C(O)=O OUCUOMVLTQBZCY-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- DWNBOPVKNPVNQG-LURJTMIESA-N (2s)-4-hydroxy-2-(propylamino)butanoic acid Chemical compound CCCN[C@H](C(O)=O)CCO DWNBOPVKNPVNQG-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- XZRMXDPWEPRYMF-UHFFFAOYSA-N (4-ethenylphenoxy)boronic acid Chemical compound OB(O)OC1=CC=C(C=C)C=C1 XZRMXDPWEPRYMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DWRXFEITVBNRMK-UHFFFAOYSA-N Beta-D-1-Arabinofuranosylthymine Natural products O=C1NC(=O)C(C)=CN1C1C(O)C(O)C(CO)O1 DWRXFEITVBNRMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- DLGYNVMUCSTYDQ-UHFFFAOYSA-N azane;pyridine Chemical compound N.C1=CC=NC=C1 DLGYNVMUCSTYDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQFYYKKMVGJFEH-UHFFFAOYSA-N beta-L-thymidine Natural products O=C1NC(=O)C(C)=CN1C1OC(CO)C(O)C1 IQFYYKKMVGJFEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 238000010351 charge transfer process Methods 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000074 matrix-assisted laser desorption--ionisation tandem time-of-flight detection Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000003285 pharmacodynamic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 235000003441 saturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229940104230 thymidine Drugs 0.000 description 1
- 210000001541 thymus gland Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/64—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using wave or particle radiation to ionise a gas, e.g. in an ionisation chamber
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
本发明属于基质辅助激光解吸离子化质谱分析技术领域，特别涉及一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法，以氮掺杂石墨烯量子点为基质，在MALDI MS负离子模式下可检测氨基酸、脂肪酸、糖类等多种小分子化合物，微波高温切割后的氮掺杂石墨烯量子点粒径较小，均一性好，具有良好的盐容忍度和分散性，信号的重现性好，检测灵敏度高。
Description
技术领域
本发明属于基质辅助激光解吸离子化质谱分析技术领域，特别涉及一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法。
背景技术
基质辅助激光解吸离子化质谱，英文名称为：Matrix-assisted laserdesorption/ionization mass spectrometry，简写为MALDI MS，是一种高通量、软电离的分析技术，为生物领域内提供了一种很好的分析方法，广泛应用于代谢组学和蛋白质组学中。在典型的MALDI MS检测中，基质起着十分重要的作用，它吸收激光的能量传递给分析物，同时为分析物提供/剥夺离子或自由基等，帮助分析物解吸附和离子化。MALDI MS在检测生物大分子方面有着优异的性能，比如：蛋白质、DNA以及多糖[参见：Harvey,D.J.MassSpectrum.Rev.1999,18,349-450]等。但是MALDI MS在检测小分子(分子量小于500Da)存在着很多的限制，因为基于传统有机基质的质谱分析中，基质分子自身会在低质荷比区域产生很强的背景峰，使得谱图难以解析，并且会抑制目标分析物信号，干扰分析物检测鉴定。
为了解决这个难题，研究者使用各种纳米材料取代有机基质，降低基质分子本身的背景峰，例如金纳米颗粒、多孔硅、金属及其氧化物纳米粒子和碳基底材料等。其中石墨烯由于其具有良好的能量传导能力和较宽的光谱吸收，符合MALDI MS基质的要求，在这一领域起到了十分关键的作用[参见：H.-W.Tang,K.-M.Ng,W.Lu and C.-M.Che,AnalyticalChemistry,2009,81,4720-4729]。同时传统有机基质(如DHB等)，在检测时会与分析物形成不均一的结晶，降低了信号的重现性和检测的灵敏度，因此寻找一种解吸离子化效率高、分散性好、背景信号低的替代基质在MALDI MS用于小分子检测方面尤为重要。
中国专利ZL 201410020300.6公开了一种具有选择性的用于小分子MALDI-TOF MS检测的基质及其应用，该基质为氧化石墨烯接枝4-乙烯基苯硼酸，用于选择性识别含有顺式邻二羟基结构的小分子化合物；但该方法只能用于检测含有顺式邻二羟基结构的小分子化合物，待测物较为单一，普适性不足，且复合物存在不稳定的问题；此外，上述专利中的检测均在正离子模式下进行，在分析物检测时会出现多重碱金属加合峰，使得谱图复杂难以解析。
发明内容
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法。
氮掺杂的石墨烯量子点(Nitrogen doped graphene quantum dots,NGQDs)作为一种新型的碳纳米材料，尺寸小于10nm，具有良好的化学稳定性、导电性、量子尺寸效应等；NGQDs保留了石墨烯的π共轭结构，掺杂引入的氮原子独特的电子结构可以作为电子转移和接受的载体，促进负离子模式下分析物解吸和离子化的过程中分析物的去质子化。
优选地，所述激光解吸离子化质谱分析方法在负离子模式下进行。
优选地，激光解吸离子化质谱分析方法包括以下步骤：在进样靶板上滴加氮掺杂的石墨烯量子点水溶液，待自然干燥后，再滴加目标分析物溶液，在室温下晾干，进行MALDI-TOF MS检测。
优选地，所述氮掺杂的石墨烯量子点水溶液的浓度为0.2-1mg/mL。
优选地，所述目标分析物溶液的浓度为10pM-1mM。
优选地，所述氮掺杂的石墨烯量子点的合成方法包括以下步骤：
步骤1，将氧化石墨烯与三聚氰胺按1:10的质量比混合，研磨成灰色粉末，放入管式炉中；向管式炉中通入高纯氮气除去氧气，继续在缓慢稳定的氮气流中将管式炉以5℃/min的升温速度加热到800℃，反应30min，随后缓慢冷却至室温，制得氮掺杂的石墨烯；
步骤2，取步骤1制得的氮掺杂的石墨烯，加入浓硝酸和浓硫酸，放入微波炉中反应一段时间，冷却至室温后，调节溶液pH值至中性，透析纯化，制得氮掺杂的石墨烯量子点；其中，所述加入浓硝酸和浓硫酸的体积比为2:1，所述氮掺杂的石墨烯的加入量为：每3毫升混合酸溶液对应1毫克氮掺杂的石墨烯。
优选地，所述步骤2放入微波炉中的反应条件为：功率400W，反应3h。
优选地，所述氮掺杂的石墨烯量子点尺寸为3-7nm。
优选地，所述氮掺杂的石墨烯量子点在300-500nm有较强吸光度；在355nm处有很好的吸收。
相对于现有技术，本发明的优点如下，
与商业化的基质CHCA相比，本发明以氮掺杂石墨烯量子点为基质，在MALDI MS负离子模式下可检测氨基酸、脂肪酸、碱基、抗癌药物等多种小分子化合物，目标分析物去质子化特征峰强信号强，而基质CHCA在相同条件下只检测到了自身背景峰，没有检测到分析物的特征峰；
传统的基质DHB在质谱检测时会形成针状的结晶，分布不均，形成饱和热点，信号的重现性差。微波高温切割后的氮掺杂石墨烯量子点粒径较小，具有良好的均一性和分散性，对该基质靶点采样分析时不会出现热点(“Sweet Spots”)，从而保证了信号的重现性；
不同于正离子模式下出现的多重碱金属加合峰，在负离子模式下只会出现分析物的去质子化峰，因而在检测多个分析物时，谱图简单，便于解析。氮掺杂的石墨烯量子点有着连续的π共轭结构，为高效激光吸收和能量转移奠定了基础，最关键的是掺杂引入的氮原子独特的电子结构可以促进负离子解吸离子化过程中分析物的去质子化，在负离子模式下，氮掺杂石墨烯中的吡啶氮可以促进电荷传递过程，产生更多的负离子，使得该基质在负离子模式检测中具有很大的优势，出现很强的信号峰，可以检测到多种不同类别的分析物，检测灵敏度高，具有很好的普适性。
附图说明
图1为本发明中涉及的NGQDs扫描电镜图；
图2为本发明中涉及的NGQDs电子能谱图；
图3为本发明中涉及的NGQDs紫外吸收光谱；
图4为本发明中涉及的NGQDs靶点图片；
图5为传统基质DHB的靶点图片；
图6为.MALDI-TOF在负离子模式下检测氨基酸，图A基质为CHCA，图B基质为NGQDs；
图7为MALDI-TOF在负离子模式下检测饱和脂肪酸，图A基质为CHCA，图B基质为NGQDs；
图8为MALDI-TOF在负离子模式下检测碱基，图A基质为CHCA，图B基质为NGQDs
图9为MALDI-TOF在负离子模式下检测抗癌药物，图A为多柔比星,图B为伊马替尼,图C为达沙替尼；
图10为MALDI-TOF在负离子模式下检测10pM组氨酸。
具体实施方式
实施例1：
氮掺杂石墨烯量子点的制备
步骤一：合成氧化石墨烯(Graphite oxide，GtO)，GtO是由通过改进的Hummer’s方法从天然石墨粉制备得到(Hummers,W.S.,Jr.；Offeman,R.E.J.Am.Chem.Soc.1958,80,1339)。
步骤二：合成氮掺杂的石墨烯(N-doped graphene，NG)，将原料50mg GtO和500mg三聚氰胺混合在同一个坩埚中，研磨成均匀的灰色粉末，放入管式炉中。通入高纯氮气30min除去氧气，继续在缓慢稳定的氮气流中将管式炉以5℃/min的升温速度加热到800℃，反应30min，随后缓慢冷却至室温。
步骤三：合成氮掺杂的石墨烯量子点，采用微波高温切割法合成NGQDs，将10mg的NG放入装有20mL浓硝酸和10mL浓硫酸的250mL烧杯中，放入微波炉中反应3h，功率为400W，溶液冷却至室温后，使用氢氧化钠调节pH值到7左右，使用截留分子量为1000的透析袋，透析7天左右，最终得到的棕黄色溶液为NGQDs，烘干，最终配为1mg/mL的溶液。
扫描显微镜来表征了所合成的NGQDs材料的形貌特征，如图1所示，NGQDs均匀分布在5nm左右，通过电子能谱图(图2)表示，合成的NGQD含有氮元素、氧元素、碳元素，表明氮元素已经成功的掺杂进去。通过扫描NGQDs溶液的紫外吸收光谱(图3)，可以看到其在355nm处有较强的吸收，表明NGQDs可以吸收MALDI MS激光的能量，满足作为MALDI MS基质的要求。通过靶点照片图3、图4可以看到，商业化的基质DHB在检测时，形成了针状的结晶，而NGQDs在靶点上分布十分均一。
实施例2：
质谱分析的样品制备
实施例1制备的NGQDs基质以1mg/mL的浓度溶解到水溶液中，CHCA基质以5mg/mL的浓度溶解在含有0.1％的TFA的乙腈和水(2：1，v/v)溶剂中。实验中所用的分析物组氨酸(His)、脯氨酸(Pro)分别以10mM浓度溶解到水中作为储备液，色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)、天冬氨酸(Asp)以10mM浓度溶解在水/甲酸(1：1，v/v)中作为储备液，做质谱检测时，用水稀释到0.5mM浓度。饱和脂肪酸C12、C14、C16、C18、C20以10mM浓度溶解到无水乙醇中作为储备液，做质谱检测时，用水稀释到1mM浓度。4种碱基胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)，以10mM浓度溶于热水中，用水稀释到1mM用于质谱分析。
所有分析物都在4℃下保存待用。
实施例3：
质谱分析
本发明所使用的MALDI MS型号为4800Plus MALDI-TOF/TOF串联质谱(AB SCIEX)。质谱仪上装有脉冲Nd:YAG激光器，波长为355nm，在正、负离子模式下检测。调节激光范围(0％～100％)，以获得最优的分辨率和信噪比。每幅质谱图由16幅子图平均得到，每幅子图由25次激光脉冲得到的信号强度叠加而成。
实施例4：
MALDI-TOF质谱分析氨基酸
将5种氨基酸脯氨酸(MW 115.13)、天冬氨酸(MW 133.1)、组氨酸(MW 155.00)、酪氨酸(MW 181.20)、色氨酸(MW 204.30)混合，配为0.5mM溶液。在质谱进样靶板上，滴加1uL基质，在空气中放置15min，形成一层均匀薄膜后，再滴加1uL的分析物溶液，进行MALDI-TOF检测。如图6A所示，在负离子模式下，商业化的基质CHCA只检测到了自身背景峰[M-H]-的离子峰(m/z，187.95)，但是采用实施例1制备的NGQDs作为基质，同时检测5种氨基酸时，可以清晰地检测到高强度的氨基酸的去质子化的离子峰(如图6B)，脯氨酸的[M-H]-的离子峰(m/z，113.85)，天冬氨酸的[M-H]-的离子峰(m/z，131.97)，组氨酸的[M-H]-的离子峰(m/z，154.00)，酪氨酸的[M-H]-的离子峰(m/z，180.00)，色氨酸的[M-H]-的离子峰(m/z，203.01)。
实施例5：
MALDI-TOF质谱分析脂肪酸
将5种饱和脂肪酸C12(MW 200.29)、C14(MW 228.35)、C16(MW 256.40)、C18(MW284.45)、C20(MW 312.50)混合，配为1.0mM溶液。在质谱进样靶板上，滴加1uL基质，在空气中放置15min，形成一层均匀薄膜后，再滴加1uL的分析物溶液，进行MALDI-TOF检测。如图7A所示，在负离子模式下，商业化的基质CHCA只检测到了自身背景峰[M-H]-的离子峰(m/z，187.95)，但是采用实施例1制备的NGQDs作为基质，同时检测5种饱和脂肪酸，可以清晰地检测到高强度的饱和脂肪酸的去质子化的离子峰(如图7B)，C12的[M-H]-的离子峰(m/z，199.10)，C14的[M-H]-的离子峰(m/z，227.13)，C16的[M-H]-的离子峰(m/z，255.15)，C18的[M-H]-的离子峰(m/z，283.18)，C20的[M-H]-的离子峰(m/z，311.20)。
实施例5：
MALDI-TOF质谱分析碱基
将4种碱基胞嘧啶(MW 111.10)、胸腺嘧啶(MW 126.12)、腺嘌呤(MW 135.13)、鸟嘌呤(MW 151.13)混合，配为1.0mM溶液。在质谱进样靶板上，滴加1uL基质，在空气中放置15min，形成一层均匀薄膜后，再滴加1uL的分析物溶液，自然放干后，进行MALDI-TOF检测。如图8A所示，在负离子模式下，商业化的基质CHCA只检测到了自身背景峰[M-H]-的离子峰(m/z，187.95)，但是采用实施例1制备的NGQDs作为基质，同时检测4种碱基，其中包括，可以清晰地检测到高强度的饱和脂肪酸的去质子化的离子峰(如图8B)，胞嘧啶的[M-H]-的离子峰(m/z，109.93)，胸腺嘧啶的[M-H]-的离子峰(m/z，124.95)，腺嘌呤的[M-H]-的离子峰(m/z，133.96)，鸟嘌呤的[M-H]-的离子峰(m/z，149.98)。
实施例6：
对代谢过程中抗癌药物的检测和调控，时药效动力学和药代动力学研究中不可或缺的工作，在癌症相关的生物医学研究中有着重要的地位。上述对氨基酸和饱和脂肪酸的检测后，我们有对抗癌药物进行了检测，包括常见的抗癌药物：多柔比星(MW 543.52)，伊马替尼(MW493.60)，达沙替尼(MW 488.01)，浓度均为1mM，进行了MALDI-TOF分析(采用实施例1制备的NGQDs作为基质)，如图9所示，在负离子模式下，三种药物的特征峰均清晰的检测出。图9A为检测多柔比星的质谱图，[M-H]-离子峰(m/z，396.03)为其特征峰，图9B为检测伊马替尼的质谱图，[M-H]-离子峰(m/z，492.14)为其特征峰，图9C为检测达沙替尼的质谱图，[M-H]-离子峰(m/z，486.03)为其特征峰。
实施例7：
同实施例4，仅将NGQDs基质的浓度修改为0.2mg/mL，对实验结果未产生影响。
实施例8：
同实施例4，将组氨酸的浓度改配为10pM，MALDI-TOF进行负离子模式检测，其特征峰[M-H]-离子峰(m/z，153.90)仍然清晰的检测出来(如图10)。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法。
2.如权利要求1所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，所述激光解吸离子化质谱分析方法在负离子模式下进行。
3.如权利要求1所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，激光解吸离子化质谱分析方法包括以下步骤：在进样靶板上滴加氮掺杂的石墨烯量子点水溶液，待自然干燥后，再滴加目标分析物溶液，在室温下晾干，进行MALDI-TOF MS检测。
4.如权利要求3所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，所述氮掺杂的石墨烯量子点水溶液的浓度为0.2-1mg/mL。
5.如权利要求3所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，所述目标分析物溶液的浓度为10pM-1mM。
6.如权利要求1所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，所述氮掺杂的石墨烯量子点的合成方法包括以下步骤：
取氮掺杂的石墨烯，加入浓硝酸和浓硫酸，放入微波炉中反应一段时间，冷却至室温后，调节溶液pH值至中性，透析纯化，制得氮掺杂的石墨烯量子点；其中，所述加入浓硝酸和浓硫酸的体积比为2:1，所述氮掺杂的石墨烯的加入量为：每3毫升混合酸溶液对应1毫克氮掺杂的石墨烯。
7.如权利要求6所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，所述氮掺杂的石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯与三聚氰胺按1:10的质量比混合，研磨成灰色粉末，放入管式炉中；向管式炉中通入高纯氮气除去氧气，继续在缓慢稳定的氮气流中将管式炉以5℃/min的升温速度加热到800℃，反应30min，随后缓慢冷却至室温，制得氮掺杂的石墨烯。
8.如权利要求6所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，放入微波炉中的反应条件为：功率400W，反应3h。
9.如权利要求1所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，所述氮掺杂的石墨烯量子点尺寸为3-7nm。
10.如权利要求1所述激光解吸离子化质谱分析方法，其特征在于，所述氮掺杂的石墨烯量子点在300-500nm有吸收。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810339473.2A CN110389167A (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810339473.2A CN110389167A (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110389167A true CN110389167A (zh) | 2019-10-29 |
Family
ID=68283905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810339473.2A Pending CN110389167A (zh) | 2018-04-16 | 2018-04-16 | 一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110389167A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111517302A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-11 | 延边大学 | 木犀草素基碳点作为maldi-tof ms基质对氨基酸的检测 |
| CN117110256A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-11-24 | 兰州大学第一医院 | 一种基于N-GQDs荧光淬灭原理的尿液酪氨酸检测试剂及检测方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104150473A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-19 | 江苏大学 | 一种氮掺杂石墨烯量子点的化学制备方法 |
| CN105197917A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-30 | 电子科技大学 | 氮掺杂石墨烯量子点分散液的制备方法 |
| CN105445494A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-30 | 中北大学 | 一种基于平面环形腔的moems加速度计及其制造方法 |
-
2018
- 2018-04-16 CN CN201810339473.2A patent/CN110389167A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104150473A (zh) * | 2014-08-04 | 2014-11-19 | 江苏大学 | 一种氮掺杂石墨烯量子点的化学制备方法 |
| CN105197917A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-30 | 电子科技大学 | 氮掺杂石墨烯量子点分散液的制备方法 |
| CN105445494A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-30 | 中北大学 | 一种基于平面环形腔的moems加速度计及其制造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ZIYU RAO 等: "N-doped graphene quantum dots as a novel matrix of high efficacy for the analysis of perfluoroalkyl sulfonates and other small molecules by MALDI-TOF MS", 《ANALYTICAL CHEMISTRY》 * |
| 吴格辉: "石墨烯量子点的荧光传感及氮掺杂研究", 《CNKI优秀硕士论文 工程科技I辑》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111517302A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-08-11 | 延边大学 | 木犀草素基碳点作为maldi-tof ms基质对氨基酸的检测 |
| CN111517302B (zh) * | 2020-04-23 | 2023-04-07 | 延边大学 | 木犀草素基碳点作为maldi-tof ms基质对氨基酸的检测 |
| CN117110256A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-11-24 | 兰州大学第一医院 | 一种基于N-GQDs荧光淬灭原理的尿液酪氨酸检测试剂及检测方法 |
| CN117110256B (zh) * | 2023-05-29 | 2024-04-19 | 兰州大学第一医院 | 一种基于N-GQDs荧光淬灭原理的尿液酪氨酸检测试剂及检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pan et al. | Using oxidized carbon nanotubes as matrix for analysis of small molecules by MALDI-TOF MS | |
| Bergman et al. | Approaches for the analysis of low molecular weight compounds with laser desorption/ionization techniques and mass spectrometry | |
| Nizioł et al. | Matrix-free laser desorption–ionization with silver nanoparticle-enhanced steel targets | |
| CN102645481A (zh) | 发光纳米碳点作为maldi基质分析小分子的应用 | |
| CN106841373B (zh) | 亚微米氧化碳球作为基质在maldi-ms中的应用 | |
| CN109444250B (zh) | 一种双杂原子掺杂的石墨烯/多孔碳复合物的制备和质谱分析应用 | |
| CN103592361B (zh) | 一种二硫化钨在激光解吸电离质谱检测中的应用 | |
| Huang et al. | Effects of matrix, electrospray solution, and laser light on the desorption and ionization mechanisms in electrospray-assisted laser desorption ionization mass spectrometry | |
| CN104907555B (zh) | 一种核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料、制备方法及应用 | |
| CN103012806A (zh) | 一种聚多巴胺修饰的碳纳米管复合材料的合成方法及其应用 | |
| CN1950924A (zh) | 使用碳纳米管(cnts)分析样品 | |
| CN113156042B (zh) | 一种筛查羊乳中磺胺类药物残留的方法 | |
| CN110389167A (zh) | 一种以氮掺杂石墨烯量子点为基质的激光解吸离子化质谱分析方法 | |
| Wang et al. | Development of N, S-doped carbon dots as a novel matrix for the analysis of small molecules by negative ion MALDI-TOF MS | |
| JP4918662B2 (ja) | Ｍａｌｄｉ質量分析用の試料ホルダおよび質量分析方法 | |
| CN106807942A (zh) | 一种核壳结构纳米基质及其制备与应用 | |
| Chen et al. | Applications of nanomaterials in ambient ionization mass spectrometry | |
| Wang et al. | High-sensitivity matrix-assisted laser desorption/ionization Fourier transform mass spectrometry analyses of small carbohydrates and amino acids using oxidized carbon nanotubes prepared by chemical vapor deposition as matrix | |
| Muthu et al. | Nanopost array laser desorption ionization mass spectrometry (NAPA-LDI MS): Gathering moss? | |
| Guo et al. | Development of mass spectrometry imaging techniques and its latest applications | |
| JP3548769B2 (ja) | 微細で均一な結晶を形成するためのカーボン製支持板及びその応用 | |
| CN113176329A (zh) | 四氧化三钴作为基质在maldi-tof ms检测小分子中的应用 | |
| CN111175369B (zh) | 一种用于小分子检测的maldi-tof ms基质及其应用 | |
| CN102531924B (zh) | 硝酸萘乙二胺及其制备方法与应用 | |
| CN109932415B (zh) | 有机物分析的方法及糖异构体的相对定量方法 |
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 | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191029 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |