CN111413396A - 氧化铁纳米材料联合maldi-tof ms在小分子代谢物检测中的应用 - Google Patents

氧化铁纳米材料联合maldi-tof ms在小分子代谢物检测中的应用 Download PDF

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张华�
胡钦胜
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Abstract

本发明提供了一种氧化铁纳米材料联合MALDI‑TOF MS在小分子代谢物检测中的应用。本发明将氧化铁纳米材料用于MALDI‑TOF MS检测中，可适用于对分子量小于1000的小分子进行质谱分析，大大简化了小分子样品的检测难度，提高了小分子样品的MALDI‑TOF MS的检测灵敏度，同时可以实现对现有基质所产生的质谱峰干扰的排除以及对小分子样品质谱信号的增强处理。

Description

氧化铁纳米材料联合MALDI-TOF MS在小分子代谢物检测中的 应用
技术领域
本发明属于质谱检测技术领域，具体涉及一种氧化铁纳米材料联合MALDI-TOF MS在小分子代谢物检测中的应用。
背景技术
液体活检是对体液中的成分进行检测，从而代替组织检测。由于代谢改变可直接参与转化过程或支持使肿瘤生长的生物学过程，小分子代谢物可成为癌症特异性信息的独特来源，因此，代谢组学在临床肿瘤研究中的应用已经成为近年来的研究热点。而在此期间，质谱检测方法在也扮演着越来越重要的角色。
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术在多肽、蛋白和寡糖等生物分子的分析中已成为一项有用的技术。然而用于MALDI-TOF MS的有机小分子基质虽然种类繁多，却很难用于小分子量(10000Da以下)化合物的分析，主要原因在于有机小分子基质会发生破裂及分子之间的缔合，从而产生严重的基质背景干扰现象。因此，研究一种基于能够吸收激光能量而不产生可以被检测到的簇离子的纳米材料辅助MALDI-TOF MS基质，使其能够检测分析低质量范围内的代谢组学是非常有意义的。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种氧化铁纳米材料联合MALDI-TOF MS在小分子代谢物检测中的应用，本发明将氧化铁纳米材料用于MALDI-TOF MS检测中，可适用于对分子量小于1000的小分子进行质谱分析，且能有效克服现有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。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种氧化铁纳米材料联合MALDI-TOF MS在小分子代谢物检测中的应用。
进一步地，所述MALDI-TOF MS检测中的待测物质的分子量小于1000。
进一步地，所述MALDI-TOF MS检测中的待测物质为体液代谢物。
进一步地，所述MALDI-TOF MS检测用于对待测物质进行质谱成像。
进一步地，将含有代谢物的体液样品滴加到MALDI-TOF MS的金属靶片上，待样品风干后，再滴加氧化铁纳米材料，继续风干后，进行MALDI-TOF MS检测。
进一步地，所述氧化铁纳米材料与待测样品的体积比为1-4:1。
进一步地，所述氧化铁纳米材料与待测样品的体积比为2:1。
进一步地，所述氧化铁纳米材料的粒径为50-200nm。
本发明提供的氧化铁纳米材料联合MALDI-TOF MS在小分子代谢物检测中的应用，具有以下有益效果：
本发明将氧化铁纳米材料用于MALDI-TOF MS检测中，氧化铁可吸收来自基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱的紫外激光激发的能量，促进待测物解吸电离，且其本身不产生MS可以检测到质谱峰的簇离子，因此，可适用于对分子量小于1000的小分子进行质谱分析，且能有效克服现有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。
附图说明
图1为氧化铁纳米材料的SEM图。
图2为氧化铁纳米材料作为基质与血清样品混合后检测的葡萄糖信号结果。
图3为氧化铁纳米材料作为基质与血清样品混合后检测的葡萄糖信号结果。
图4为氧化铁纳米材料作为基质与血清样品混合后检测的葡萄糖信号结果。
图5为十种混合氨基酸浓度为200nM时的检测结果。
图6为十种混合氨基酸浓度为1000nM时的检测结果。
图7为四种混合氨基酸浓度为0.25μM时的检测结果。
图8为四种混合氨基酸浓度为2.5μM时的检测结果。
图9为四种混合氨基酸浓度为5μM时的检测结果。
图10为四种混合氨基酸浓度为25μM时的检测结果。
具体实施方式
实施例1 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测
一、检测血清中的小分子物质
将氧化铁纳米材料(SEM图见图1)作为基质，用于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测，具体实验过程如下：
实验组：在抛光钢靶板MTP384上滴加0.5uL的血清样本，风干后再滴加1uL的氧化铁纳米材料，待彻底干燥后上机，在Autoflex Max质谱仪(德国Bremen的Bruker Daltonics公司)上进行质谱检测，检测过程中使用smartbeam-II激光器在355nm的反射正模式下获取光谱，激光频率为1000hz。每个样本随机测量20个不同的点，每个点激光随机打点25次，因此可得到了500个满意的打点。
对照组：将氧化铁纳米材料替换为α-氰基-4-羟基苯丙烯酸(CHCA)基质，其他过程与实验组组相同。
混有氧化铁纳米材料的血清样品经质谱仪后在100-900Da的m/z处产生显著信号，部分具体结果如下：葡萄糖(GLU)：m/z＝181.07[GLU+H]+；葡萄糖(GLU)：m/z＝203.05[GLU+Na]+；葡萄糖(GLU)：m/z＝219.026[GLU+K]+；尿酸(UA)：m/z＝169.035[UA+H]+；尿酸(UA)：m/z＝191.017[UA+Na]+；尿酸(UA)：m/z＝206.99[UA+K]+；肌酐(CRE)：m/z＝114.06[CRE+H]+；肌酐(CRE)：m/z＝136.048[CRE+Na]+；肌酐(CRE)：m/z＝152.02[CRE+K]+；部分结果见图2-4。
与之相对的，直接将传统α-氰基-4-羟基苯丙烯酸(CHCA)基质和血清样本混合的混合物几乎没有获得任何信号，即使是扩大10倍也一样，这可能是由于脂质的干扰。尽管随着血清样本稀释超过50倍后使用CHCA的脂质干扰会减少，但在低丰度代谢物上产生信号将是一个挑战，这使得在健康人群和癌变样本之间产生可区分的m/z特征很难。
二、检测十种氨基酸混合物中的信号
按照上述实验组中的检测方法进行检测，其区别就是将血清样品换成十种混合氨基酸，浓度为200nM，具体氨基酸为Ser、Pro、Thr、Leu、Met、Lys、His、Phe、Try和Val，检测结果见图5。
将上述氨基酸浓度更换成1000nM，其检测结果见图6。
由图5和图6可知，当采用本申请提供的基质进行MALDI-TOF MS检测时，可检测到混合氨基酸中的各小分子氨基酸，由此可知，本申请提供的基质能有效检测分子量小于1000Da的小分子物质。
三、检测四种氨基酸混合物中的信号
按照上述实验组中的检测方法进行检测，其区别就是将血清样品换成四种混合氨基酸，浓度为0.25μM，具体氨基酸为Met，Phe，Try和Thr，检测结果见图7。
将上述氨基酸浓度更换成2.5μM，其检测结果见图8。
将上述氨基酸浓度更换成5μM，其检测结果见图9。
将上述氨基酸浓度更换成25μM，其检测结果见图10。
由图7-10可知，当采用本申请提供的基质进行MALDI-TOF MS检测时，可检测到混合氨基酸中的各小分子氨基酸，由此可知，本申请提供的基质能有效检测分子量小于1000Da的小分子物质。

Claims (6)

1.一种氧化铁纳米材料联合MALDI-TOF MS在小分子代谢物检测中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述MALDI-TOF MS检测中的待测物质的分子量小于1000。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述MALDI-TOF MS检测用于对待测物质进行质谱成像。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，将含有代谢物的体液样品滴加到MALDI-TOF MS的金属靶片上，待样品风干后，再滴加氧化铁纳米材料，继续风干后，进行MALDI-TOFMS检测。
5.根据权利要求1或4所述的应用，其特征在于，所述氧化铁纳米材料与待测样品的体积比为1-4:1。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述氧化铁纳米材料与待测样品的体积比为2:1。
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