CN111426743A - 银纳米球材料在maldi-tof ms检测小分子代谢产物中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种银纳米球材料在MALDI‑TOF MS检测小分子代谢产物中的应用,该纳米材料作为MALDI‑TOF MS基质的分析方法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
技术领域
本发明属于质谱检测技术领域,具体涉及一种银纳米球材料在MALDI-TOF MS检测小分子代谢产物中的应用。
背景技术
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,本发明提供一种银纳米球材料在MALDI-TOF MS检测小分子代谢产物中的应用,该纳米材料作为MALDI-TOF MS基质的分析方法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。
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:
本发明提供了一种银纳米球材料在MALDI-TOF MS检测小分子代谢产物中的应用。
进一步地,在应用过程中银纳米球材料作为基质使用。
进一步地,小分子代谢产物的分子量小于1000。
进一步地,小分子代谢产物为体液代谢物,该体液代谢物可以为血清、血浆、尿液、汗液、精液、脑积液、关节液等。
进一步地,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,再滴加银纳米球材料,继续风干后,进行MALDI-TOF MS检测。
进一步地,银纳米球材料的浓度为0.8-1.5mg/ml,银纳米球材料与待测样品的体积比为1-4:1。
进一步地,银纳米球材料的浓度为1mg/ml,银纳米球材料与待测样品的体积比为2:1。
上述银纳米球材料可以通过多元醇法、化学还原法、光化学法以及电化学方法制得。
优选上述银纳米球材料通过以下方法制得:
将含银的盐溶液搅拌加热至沸腾,然后加入还原剂进行回流反应,制得纳米球材料,可直接作为基质用于MALDI-TOF MS检测中;也可以将回流反应所得物经离心,浓缩,制得所需浓度的银纳米球材料,并将其作为基质用于MALDI-TOF MS检测中。在该反应过程中含银的盐溶液可以是硝酸银溶液,还原剂可以是柠檬酸三钠溶液,具体过程可以为:将1mM的硝酸银水溶液搅拌加热至沸腾,然后加入柠檬酸三钠溶液(34mM)继续回流加热45min,最终制得银纳米球材料。
优选上述银纳米球材料通过以下方法制得:将还原剂加热至60℃,在黑暗中搅拌,确保溶液均匀;然后加入含银的盐溶液搅拌加热至90℃,之后使用0.1M的NaOH将溶液的pH值调整为10.5,继续进行90℃加热回流反应制得纳米球材料。在该反应过程中含银的盐溶液可以是硝酸银溶液,还原剂是柠檬酸三钠和硼氢化钠混合溶液。具体过程可以为:将新制备的含NaBH4和柠檬酸三钠(TSC)的水溶液混合并加热至60℃,在黑暗中搅拌30分钟,确保溶液均匀;30分钟后,滴入所需体积的AgNO3溶液,随后,温度提高到90℃;当温度达到90℃时,使用0.1M的NaOH将溶液的pH值调整为10.5,同时继续加热20分钟,直到出现明显的颜色变化;纳米颗粒悬浮液在室温下冷却,AgNP悬浮液离心(12000rpm,15分钟)去除未反应的还原剂,洗涤三次;在去离子水中再分散,最后在4℃保存留用。
上述银纳米球材料还可以通过以下方法制得:
将含硼氢化钠的柠檬酸溶液滴加到含银的盐溶液中,搅拌混匀,然后在低温条件下冷却,直至出现棕色银溶胶,对胶体进行离心,清洗,然后再在水和乙腈的混合溶液中进行重悬,制得;该制备过程可以具体为:将硼氢化钠溶于柠檬酸溶液中,使得硼氢化钠的浓度为2mM,然后将该溶液滴加到5mM的硝酸银溶液中,剧烈搅拌后置于4℃冷却30min,得棕色银溶胶,将银溶胶离心,用去离子水清洗,得银纳米球材料,当将该银纳米球材料作为基质用于MALDI-TOF MS检测中时,可以将该银纳米球材料在水/乙腈中(1:1,v/v)重悬后再使用。
本发明提供的银纳米球材料在MALDI-TOF MS检测小分子代谢产物中的应用,有以下有益效果:
本发明制得的银纳米球表面具有等离子体效应,其表面等离子体共振波长为410nm,可用于紫外-可见吸收(UV-vis)光谱仪测定制备好的银纳米球粒子的吸光度,若测定的峰值在410nm左右,说明银纳米球制备完成。
也正是因为银纳米球表面具有等离子体效应,其在很大程度上有利于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,并将吸收的能量传递给分析物,使分析物迅速解析气化并电离形成分子离子状态,进而被质谱检测仪检测,且制得的银纳米球材料可以捕获和分析小于1000Da的小分子代谢物信号,能够吸收激光能量而不产生可以被检测到的簇离子,有效克服了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,其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。
附图说明
图1为实施例1制得的银纳米球的紫外-可见光吸收光谱图。
图2为实施例2制得的银纳米球的扫描电镜(SEM)图。
图3为实施例2制得的银纳米球的紫外-可见光吸收光谱图。
图4为实施例1制得的银纳米球作为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测结果图。
图5为实施例2制得的银纳米球作为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测结果图。
具体实施方式
实施例1制备银纳米球
(1)将新制备的48ml含(2mM)NaBH4和(4.28mM)柠檬酸三钠(TSC)的水溶液混合并加热至60℃,在黑暗中搅拌30分钟,确保溶液均匀;
(2)向步骤(1)所得物中滴入2mL的AgNO3溶液(1mM),随后将温度提高到90℃,温度达到90℃时,使用0.1M的NaOH溶液调节溶液pH值为10.5,继续加热20分钟,直至出现明显的亮黄色;
(3)将步骤(2)所得物在室温下冷却,然后12000r/min离心15分钟,去除未反应的还原剂,洗涤三次,再在去离子水中分散,最后在4℃保存备用。
对上述制得的银纳米球进行表征检测,该银纳米球的粒径为5nm,其紫外-可见光吸收光谱图见图1。
由图1可知,银纳米球的紫外-可见光吸收峰值在399nm处。
实施例2制备银纳米球
取250ml AgNO3(1.06mM),向其中加入5ml柠檬酸三钠(34mM),然后在100℃回流搅拌,以330转/分钟的速度搅拌45分钟,直到回流溶液的颜色变成泥黄色,继续搅拌,使溶液降温至室温,并用0.2μm膜过滤器过滤,再用超纯水清洗和离心净化,最后用去离子水重悬,并存储在4℃黑暗环境下,以便进一步使用。
对上述制得的银纳米球进行表征检测,银纳米球的扫描电镜(SEM)图见图2,银纳米球的紫外-可见光吸收光谱图见图3。
由图2可知,该银纳米球的粒径为50nm,由图3可知,银纳米球的紫外-可见光吸收峰值在414nm处。
实施例3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
实验组:在抛光钢靶板MTP384上滴加0.5uL的混合氨基酸样本(浓度为200nM),风干后再滴加1uL实施例1制得的银纳米球材料,银纳米球材料的浓度为1mg/ml,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:将银纳米球材料替换为α-氰基-4-羟基苯丙烯酸(CHCA)基质,其他过程与实验组组相同。
银纳米球材料作为基质与混合氨基酸样品混合后的典型LDI信号结果见图4和5;其中图4为实施例1制得的银纳米球作为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测结果图;图5为实施例2制得的银纳米球作为基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测结果图。
由图4可知,当采用实施例1制得的银纳米球材料作为基质与混合氨基酸样品混合经MALDI-TOF MS检测后,部分检测结果如下:[Pro+H]+m/z=116.12,[Val+H]+m/z=118.13,[Thr+H]+m/z=120.12,[Ser+Na]+m/z=128.09,[Ag+Na]+m/z=130.86,[Leu+H]+=132.11,[Thr+Na]+m/z=142.11,[Met+H]+m/z=150.08,[His+H]+m/z=156.14,[Phe+H]+m/z=166.19,[His+Na]+m/z=178.13,[Tyr+H]+m/z=182.02,[Met+K]+m/z=188.15,[His+K]+m/z=194.12。
由图5可知,当采用实施例2制得的银纳米球材料作为基质与混合氨基酸样品混合经MALDI-TOF MS检测后,部分检测结果如下:[Pro+H]+m/z=116.13,[Val+H]+m/z=118.15,[Thr+H]+m/z=120.12,[Ser+Na]+m/z=128.09,[Ag+Na]+m/z=130.86,[Thr+Na]+m/z=142.12,[Ser+K]+m/z=144.09,[His+H]+m/z=156.15,[Phe+H]+m/z=166.19,[His+Na]+m/z=178.15,[Tyr+H]+m/z=182.19,[His+K]+m/z=194.15。由此可知,银纳米球材料作为基质,可检测小于1000Da的小分子代谢物信号,尤其是m/z小于100的小分子代谢物信号。
Claims (10)
1.一种银纳米球材料在MALDI-TOF MS检测小分子代谢产物中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,银纳米球材料作为基质使用。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述小分子代谢产物的分子量小于1000。
4.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。
5.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,再滴加银纳米球材料,继续风干后,进行MALDI-TOFMS检测。
6.根据权利要求1或5所述的应用,其特征在于,所述银纳米球材料的浓度为0.8-1.5mg/ml,银纳米球材料与待测样品的体积比为1-4:1。
7.根据权利要求6所述的应用,其特征在于,所述银纳米球材料的浓度为1mg/ml,银纳米球材料与待测样品的体积比为2:1。
8.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述银纳米球材料可通过多元醇法、化学还原法、光化学法或电化学方法制得。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述银纳米球通过以下方法制备得到:将含银的盐溶液搅拌加热至沸腾,然后加入还原剂进行回流反应,制得。
10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述银纳米球通过以下方法制备得到:将含硼氢化钠的柠檬酸溶液滴加到含银的盐溶液中,在85-95℃下反应,反应过程中控制体系pH值为10-11,反应完全后,冷却,离心,清洗,制得。
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