CN111675775A - 一种基质材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于分析有机小分子物质的MALDI‑TOF MS方法,所述方法包括将所述小分子分析物质与用于MALDI‑TOF MS的基质材料或它们的互变异构形式接触,所述基质材料为经强碱改性的聚偏氟乙烯PVDF。本发明还公开了包括经强碱改性的聚偏氟乙烯PVDF的基质材料在MALDI‑TOF MS检测中的应用。本发明将经强碱改性的聚偏氟乙烯PVDF或它们的互变异构形式作为MALDI‑TOF MS检测的基质材料,该改性PVDF基质材料的制备过程步骤少、操作简单、原料价格低廉,可用于脂质分子、阳离子表面活性剂或聚醇类低聚物等有机小分子物质的质谱检测。
Description
技术领域
本发明属于质谱分析技术领域,具体涉及一种应用于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱的基质材料及其制备方法,以使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测技术检测分子量范围为1000Da以下的有机小分子物质。
背景技术
基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(Matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)检测技术是将分析物分散在基质材料中形成晶体,当用激光照射晶体时,由于基质分子经辐射所吸收的能量,导致能量蓄积并迅速产热,从而使基质晶体升华,致使基质和分析物膨胀进入气相,基质可以用于保护分析物分子免于被激光束直接破坏,而分析物通常例如是蛋白质、肽、寡核苷酸、低聚糖和合成聚合物等,它们的分子量通常在400-350000Da之间。
MALDI-TOF MS检测方法一般适用于分析分子量大于1000Da的物质,其原因是有机小分子物质(分子量尤其小于500Da)对紫外激光吸收能力强,在激光解析电离的过程中形成非常多的基质和背景的准分子离子峰及加合峰,因此在1-1000Da分子量范围内存在较多的质谱响应,严重干扰对小分子待测物质的检测及分析。
近年来,为了解决这一问题,研究人员开发了一系列基于纳米材料为基质的技术,其中包括金属纳米颗粒、金属氧化物、硅、新型碳材料等。但这些纳米材料的制备过程繁琐、实验周期长、且价格昂贵,在一定程度上限制了MALDI-TOF MS检测技术的应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足,提供一种基质材料,该基质材料可以应用于MALDI-TOF MS检测技术中,使得MALDI-TOF MS检测技术可以应用于分子量小于1000Da的有机小分子物质的检测。
本发明的第一个目的在于提供一种基质材料,用于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测。所述基质材料为经强碱改性的聚偏氟乙烯(PVDF)材料。
在一些实施例中,所述强碱为碱金属氢氧化物和有机碱性化合物中的至少一种。
在一些实施例中,所述碱金属氢氧化物包括氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。
在一些实施例中,所述有机碱性化合物包括1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、四乙基氢氧化铵(TEAH)、四丙基氢氧化铵(TPAH)或四丁基氢氧化铵(TBAH)。
在一些实施例中,所述PVDF材料为PVDF膜或PVDF粉末。
在一些实施例中,所述PVDF膜为含有PVDF膜层的单一膜,或含有PVDF膜层及PET,PTFE的复合膜。
本发明的第二个目的在于提供上述基质材料的制备方法,所述制备方法为以强碱溶液在加热条件下对PVDF材料进行改性,以获得所述基质材料。
在一些实施例中,所述中温条件为60-100℃。
在一些实施例中,在以强碱溶液在中温条件下对PVDF材料进行改性前,以醇溶液对所述PVDF材料进行预处理;优选地,所述醇溶液为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇和叔丁醇中的至少一种。
在一较佳实施例中,提供一种上述基质材料的制备方法,所述制备方法为以强碱溶液在中温条件下浸泡PVDF膜材料,以对所述PVDF膜材料进行改性。
在上述较佳实施例中,所述制备方法包括如下步骤:
步骤(1a)、将PVDF膜剪成小段浸润在醇溶液中,然后用水洗涤;
步骤(2a)、将步骤(1a)洗涤干净的PVDF膜与强碱水溶液混合进行改性反应;
步骤(3a)、将步骤(2a)进行改性反应结束的PVDF膜浸泡在水中,然后自然晾干,得到改性PVDF膜基底材料。
在上述较佳实施例中,所述醇溶液为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇和叔丁醇中的至少一种,更优选为异丙醇。
在上述较佳实施例中,所述水为去离子水。
在上述较佳实施例中,步骤(1a)中的用水洗涤的次数为1-3次。
在上述较佳实施例中,步骤(2a)中的改性反应是在60℃-100℃温度下反应6-8个小时。
在上述较佳实施例中,步骤(2a)中的强碱水溶液的浓度为6-12mol/L。
在上述较佳实施例中,步骤(3a)中的浸泡在水中的时间为3-5个小时。
在一较佳实施例中,提供一种上述基质材料的制备方法,所述制备方法为所述制备方法为以强碱溶液在中温条件下对PVDF粉末进行改性,以获得所述基质材料。
在上述较佳实施例中,所述制备方法包括如下步骤:
步骤(1b)、将PVDF粉末分散在醇溶液中,得到PVDF分散液;
步骤(2b)、将步骤(1b)得到的PVDF分散液与强碱水溶液混合进行改性反应;
步骤(3b)、将步骤(2b)进行改性反应结束的PVDF反应液离心分离,得到的沉淀物用去离子水反复洗涤、离心分散,然后经真空干燥后得到改性PVDF基质材料。
在上述较佳实施例中,所述醇溶液为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇和叔丁醇中的至少一种,更优选为甲醇。
在上述较佳实施例中,步骤(2b)中,所述PVDF分散液占PVDF分散液与强碱水溶液混合液总体积的30%-50%。
在上述较佳实施例中,步骤(2b)中,所述改性反应是在60℃-100℃温度下搅拌反应4-10个小时。
在上述较佳实施例中,步骤(2b)中的强碱水溶液的浓度为6-12mol/L。
在上述较佳实施例中,步骤(3b)中的离心分离的离心转速为5000-10000rpm,离心时间为5-10分钟。
本发明的第三个目的在于提供上述基质材料在MALDI-TOF MS检测中的应用,用于检测分子量范围在1000Da以下的有机小分子物质。
在一些实施例中,所述有机小分子物质为脂质分子、阳离子表面活性剂和低聚物中的至少一种。
与现有技术相比,本发明通过提供一种新的基质材料,该基质材料通过强碱改性,以改善PVDF材料的亲水性和能量传递能力,使得MALDI-TOF MS检测技术可以应用于分子量小于1000Da的有机小分子物质的检测,尤其是脂质分子、阳离子表面活性剂或聚乙二醇低聚物等有机小分子物质的质谱检测。
附图说明
图1是分别利用本申请所述基质材料与传统基质用于五种脂肪酸的MALDI-TOF MS分析对比图。其中(A)为采用本申请所述基质材料;(B)为采用传统9-AA基质;
图2是分别利用本申请所述基质材料与传统基质用于CTAB的MALDI-TOF MS分析对比图。其中(A)采用本申请所述基质材料;(B)为采用传统CHCA基质;
图3为利用本申请所述基质材料-改性PVDF膜用于低聚聚乙烯醇类物质的MALDI谱图。
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明做进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。
本发明提供一种适用于MALDI-TOF MS检测分析有机小分子物质的基质材料。所述基质材料为经强碱改性的聚偏氟乙烯(PVDF)材料。具体地,所述经强碱改性的PVDF材料所采用的强碱为碱金属氢氧化物和有机碱性化合物中的至少一种。
所述碱金属氢氧化物包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾;所述有机碱性化合物1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵。在一个优选实施例中,所述经强碱改性的PVDF所采用的强碱为氢氧化钠溶液。
在实施例中,利用前述的基质材料,应用于MALDI-TOF MS检测技术中,以检测分子量范围在1000Da以下的有机小分子物质,例如,脂质、阳离子表面活性剂和低聚物中的至少一种。
实施例1.基质材料-改性PVDF粉末
在本实施例中,提供一种改性PVDF粉末。该改性PVDF粉末的制备方法是以强碱溶液在中温条件下对PVDF粉末进行改性而获得。
所述制备方法包括如下步骤:
步骤(1b)、将PVDF粉末分散在甲醇溶液中,得到PVDF分散液;
步骤(2b)、将步骤(1b)得到的PVDF分散液与强碱水溶液混合,在60℃-100℃温度下搅拌反应4-10个小时以进行改性反应;其中,所述PVDF分散液占PVDF分散液与强碱水溶液混合液总体积的30%-50%,并且所述强碱水溶液的浓度为6-12mol/L;
步骤(3b)、将步骤(2b)进行改性反应结束的PVDF反应液以5000-10000rpm的离心转速进行离心分离,离心时间为5-10分钟,得到的沉淀物用去离子水反复洗涤、离心分散,然后经真空干燥后得到改性PVDF基质材料。该改性PVDF基质材料为改性PVDF粉末。
在本实施例中,所述强碱水溶液优选氢氧化钠溶液。
实施例2.基质材料-改性PVDF膜
在本实施例中,提供一种改性PVDF膜。该改性PVDF膜的制备方法是以强碱溶液在中温条件下浸泡PVDF膜材料,以对所述PVDF膜材料进行改性。
所述制备方法包括如下步骤:
步骤(1a)、将PVDF膜剪成小段浸润在醇溶液中,然后用水洗涤1-3次;
步骤(2a)、将步骤(1a)洗涤干净的PVDF膜与异丙醇水溶液混合,进行在60℃-100℃温度下反应6-8个小时以进行改性反应;其中,强碱水溶液的浓度为6-12mol/L;
步骤(3a)、将步骤(2a)进行改性反应结束的PVDF膜浸泡在去离子水中3-5个小时,然后自然晾干,得到改性PVDF基底材料。该改性PVDF基质材料为改性PVDF膜。
在本实施例中,所述强碱水溶液优选氢氧化钠溶液。
实施例3.本申请基质材料(改性PVDF粉末)作为MALDI基质用于脂肪酸类脂质分子
的分析
在本实施例中,分别采用本申请所述基质材料与传统基质,用于五种脂肪酸的MALDI-TOF MS分析,获得如图1所示分析对比图。其中(A)为采用本申请所述基质材料;(B)为采用传统9-AA基质。
将五种脂肪酸样品:棕榈酸(C16:0,MW=256.24),亚油酸(C18:3,MW=280.24),亚麻酸(C18:2,MW=278.22),十九酸(C19:0,MW=298.29),二十酸(C20:0,MW=312.30),分别溶于异丙醇/乙腈(1:1,v/v)混合溶剂中配置成2.5mg/mL溶液;再取各溶液30μL配置成含各分析物0.5mg/mL的混合溶液待用。将改性PVDF材料重悬于去离子水中,配置成浓度为5mg/mL的悬浮液;取0.4μL基质悬浮液滴到MALDI靶板上,在室温下自然风干形成基质表面层;取0.4μL被分析物溶液滴到基质表面层,在室温下自然风干,送进MALDI质谱,在负离子模式下进行检测,获得图1中A图谱。
取一定量的有机小分子基质9-氨基吖啶(9-AA)溶解于异丙醇/乙腈(3:2,v/v)的混合溶剂中,基质浓度为10mg/mL。取0.4μL待测分析物溶液滴到MALDI靶板上,在室温下自然风干,形成结晶层;取9-AA基质溶液0.4μL滴到分析物结晶上,室温下自然风干,送进MALDI质谱在负离子模式下检测,获得图1中B图谱。
图1的结果表明:本发明的改性PVDF材料能成功应用于脂肪酸类样品的检测。相较于传统有机基质9-AA用于脂肪酸类样品的检测,有背景干扰少、分析物信号强度高的优势。
实施例4.本申请基质材料(改性PVDF粉末)在阳离子表面活性剂十六烷基三甲基
溴化铵检测中的应用
在本实施例中,分别采用本申请所述基质材料与传统基质,用于十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的MALDI-TOF MS分析,获得如图2所示分析对比图。其中(A)为采用本申请所述基质材料;(B)为采用传统CHCA基质。
将本发明的改性PVDF材料用于十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的MALDI-TOF MS分析。
将阳离子表面活性剂十六烷基溴化铵(CTAB,MW=363.25)溶解于去离子水中,配置成2mg/mL溶液待用;将改性PVDF材料重悬于水溶液中,超声10分钟,配得含量为5mg/mL的悬浮液;取0.4μL改性PVDF悬浮液点到MALDI靶板上,在室温下自然风干形成基质表面层,再取0.4μL分析样品滴加到基质表面层,在室温下自然风干,送入MALDI质谱中,在质谱检测模式为反射正离子模式条件下进行检测,获得图2中A图谱。
取一定量有机小分子基质α-氰基-4-羟基肉桂酸(CHCA),溶解于含0.1%三氟乙酸的乙腈/水(1:1,v/v)混合溶剂中,基质浓度为10mg/mL。取0.4μL待分析物溶液点到MALDI靶板上,在室温下自然风干;取0.4μL CHCA溶液点到分析物结晶上,自然风干后送进MALDI质谱中,在反射正离子模式下进行检测,获得图2中B图谱。
图2的检测结果表明:本发明的改性PVDF材料作为MALDI基质成功应用于阳离子表面活性剂CTAB的检测,相较于有机小分子基质CHCA具有图谱背景干净、干扰少的突出优势。
实施例5.本申请基质材料(改性PVDF膜)作为MALDI基底用于低聚聚乙烯醇类物质
的分析
在本实施例中,利用本申请所述基质材料,改性PVDF膜
将三种聚乙烯醇类结构聚合物(聚乙烯醇(PEG-600),十八胺聚氧乙烯醚(AC-1820),异构十三醇聚氧乙烯醚(E-1310)),分别溶于无水乙醇中,配置浓度为2mg/mL的溶液待测;将制备的改性PVDF膜剪成1.5mm方片大小,用双面胶固定在MALDI靶板上,用洗耳球吹动贴至MALDI靶板上的改性PVDF膜材料以确保PVDF膜不会脱落;取0.4μL待测分析物溶液点在改性PVDF膜上,在室温下自然风干,送进MALDI质谱检测,检测模式为正离子模式(图3)。
图3的检测结果表明:本发明的改性PVDF膜材料能成功应用于聚乙烯醇类物质的检测。检测结果背景干扰少,信号强度高,分析过程简单;剪成固定形状的改性PVDF膜能有效防止有机溶剂在MALDI靶板上的扩散,有望应用于可抛弃型免清洗MALDI靶板的制作。
由上述实施例3~5的结果表明:
(1)本发明的改性PVDF材料相比于传统有机小分子基质,在小分子量范围內有谱图背景少,信号强度高的突出优点。
(2)本发明的改性PVDF能够应用于多种小分子量范围物质的检测,如脂质分子、阳离子表面活性剂、低聚物等多类物质的检测。
(3)本发明的改性PVDF材料,具有原料价格低廉,制备和分析过程简单的优点。
由此可见,本发明的改性PVDF材料完全符合MALDI质谱的检测要求。
本发明提供包括经强碱改性的聚偏氟乙烯PVDF或它们的互变异构形式的基质材料在MALDI-TOF MS检测中的应用,所述MALDI-TOF MS检测系用于检测脂质小分子,阳离子型表面活性和聚醇类低聚物等。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述,但其只作为范例,本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言,任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此,在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改,都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种基质材料,用于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测,其特征在于,所述基质材料为经强碱改性的PVDF材料。
2.根据权利要求1所述的基质材料,其特征在于,所述强碱为碱金属氢氧化物和有机碱性化合物的至少一种。
3.根据权利要求2所述的基质材料,其特征在于,所述碱金属氢氧化物包括氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。
4.根据权利要求2所述的基质材料,其特征在于,所述有机碱性化合物包括1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵或四丁基氢氧化铵。
5.根据权利要求1所述的基质材料,其特征在于,所述PVDF材料为PVDF膜或PVDF粉末。
6.根据权利要求5所述的基质材料,其特征在于,所述PVDF膜为含有PVDF膜层的单一膜,或含有PVDF膜层及PTFE,PET的复合膜。
7.如权利要求1所述的基质材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法为以强碱溶液在中温条件下对PVDF材料进行改性,以获得所述基质材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述中温条件为60-100℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,在以强碱溶液在中温条件下对PVDF材料进行改性前,以醇溶液对所述PVDF材料进行预处理;优选地,所述醇溶液为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇和叔丁醇中的至少一种。
10.如权利要求1所述的基质材料在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测中的应用,用于检测分子量范围在1000Da以下的有机小分子物质。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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