CN1635361A - 碳纳米管作为基质在基体辅助激光解吸离子化质谱中应用 - Google Patents

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CN1635361A CN 200310120861 CN200310120861A CN1635361A CN 1635361 A CN1635361 A CN 1635361A CN 200310120861 CN200310120861 CN 200310120861 CN 200310120861 A CN200310120861 A CN 200310120861A CN 1635361 A CN1635361 A CN 1635361A
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邹汉法
徐松云
郭忠
潘晨松
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Abstract

本发明涉及解吸离子化质谱，具体地说是碳纳米管作为基质在MALDI－TOF－MS中的应用。本发明在MALDI－TOF－MS中碳纳米管作为辅助基质能高效，快速地实现对小分子化合物的分析和检测，最为重要的是能够消除基质小分子化合物的干扰；能够实现对有机类(有机化合物BAEE，BAPNA，)，小肽类，糖类和环糊精等小分子化合物分析与检测，用碳纳米管作为辅助基质的解吸离子化飞行时间质谱，是不需要加入任何有机基体的一种新的解吸离子化方法；为天然产物和生态代谢物提供了一个高效，快速的检测方法，可以在所有的MALDI质谱中推广和应用，为碳米管的应用找到了一个更好的出路。

Description

碳纳米管作为基质在基体辅助激光解吸离子化质谱中应用
技术领域
本发明涉及解吸离子化质谱，具体地说是碳纳米管作为基质在MALDI-TOF-MS中的应用。
背景技术
1988年，Tanaka和Hillenkamp各自独立地提出了MALDI技术，这种新的将热不稳定分子完整携带进入气相解吸离子化技术。这种方法的成功之处是在质谱中引入了基体，称为基体辅助激光解吸离子化质谱。
辅助基体的引入解决了非挥发性和热不稳定的生物大分子在质谱中的解析离子化问题，使其能够成功检测。目前，  市场上出售的常用基体为2，5-二羟基苯甲酸(DHB)，α-氰基-4-羟基肉桂酸HXXA)，及它们的衍生物等。基体的存在对于能量传递以及保持分子的完整性极其重要的作用，但是基体的引入不可避免地导致在低分子量域内基体峰的存在，因此限制了该方法在小分子分析中的应用，此外，基体种类的选择，浓度的大小，样品和基体的比例大小的选择等因素使样品制备更加复杂，很难实现对小分子化合物的快速分析。
因此，没有基体参与的直接解吸离子化质谱受到人们的重视和深入研究，但成效不大。直到1999年，Gary Suidak(文献1.Wei，J.；Buriak，J.M.；Siuzdak，G.，Desorption-ionization mass spectrometry on porous silicon，Nature 1999，399，243-246.)在Nature上发表文章，提出了多孔硅表面的解吸离子化质谱(简称DIOS)，是一种不需要加入任何基体地信的解吸离子化方法，可实现对小分子化合物的检测。但是，由于多孔硅材料多孔性和高表面积(文献2.Shen，Z.；Thomas，J.J.；Averbuj，C.；Broo，K.M.；Engelhard，M.；Crowell，J.E.；Finn，M.G.；Siuzdak，G.，Porous silicon as a versatile platformfor laser desorption/ionization mass spectrometry，Anal.Chem.2001，73，179-187.)，具有很强的吸附性，一些未知的小分子化合物会吸附在多孔硅上，这给小分子化合物的分析带来很多的困难。此外，一些研究者还在纳米硅膜，石墨(文献3.Sunner，J.；Dratz，E.；Chen，Y.-C.，Graphite surface-assisted laser desorption/ionization time-of-flightmass spectrometry of peptides and protein from liquid solution，Anal.Chem.1995，67，4335-4342.文献4.Date M.J.；Knochenmuss R.；Zenobi R.，Graphite/Liquid Mixed Matrices for laser desorption/ionization massspectrometry，Anal.Chem.1996，68，3321-3329.文献5.Chen，Y.-C.；Shiea，J.；Sunner，J.，Rapid determination of trace nitrophenolic organics in water by combiningsolid-phase extraction with surface-assisted laser desorption/ionizatin time-of-flight massspectrometry，Rapid Commun.Mass Spectrom.2000，14，86-90.文献6.Kim，H.-J.；Lee，J.-K.；Park，S.-J.；Ro，H.W.；Yoo，D.Y.；Yoon，D.Y.，Observation of low molecular weightpoly(methylsilsesquioxane)s by graphite plate laser desorption/ionization time-of-flight massspectrometry，Anal.Chem.2000，72，5673-5678.)，活性碳(文献7.Han，M.；Sunner，J.，Anactivated carbon substrate surface for laser Desorption mass spectrometry，J.Am.Soc.MassSpectrom 2000，11，644-649.)解吸离子化来检测低分子量化合物，但效果不是很理想。
在常规的MALDI质谱中，实现对小分子化合物分析易受基质小分子分子离子峰的干扰，同时对操作者也有很高的要求，而且操作者需要冗长的过程去摸索实验条件，费时费力。
在MALDI-TOF-MS中，由于引入了小分子基体，不可避免地在质谱峰中引入了小分子基体分子离子峰，严重干扰了低分子量化合物的检测，因此限制了该项技术对低分子量化合物的分析和小分子化合物为底物的生物催化反应体系监测。
发明内容
本发明的目的在于提供碳纳米管作为基质在MALDI-TOF-MS中的应用。无基体分子离子峰干扰，可进行低分子量化合物的检测；不仅能实现对有机类，小肽类和糖类化合物的分析，而且能有效消除了常规MALDI质谱中有机基体小分子的干扰，非常适合对小分子化合物的快速检测。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
碳纳米管作为基质在MALDI-TOF-MS中的应用。
碳纳米管作为基质用于分子量在100-600Da.(道尔屯)有机类，小肽类，核甘酸单体类小分子化合物的分析与检测过程；使用过程中碳纳米管粉沫应均匀地分散于质谱的样品靶表面。
1.无基体小分子的干扰。本发明在MALDI-TOF-MS中碳纳米管作为辅助基质能高效，快速地实现对小分子化合物的分析和检测，最为重要的是能够消除基质小分子化合物的干扰。
2.可进行低分子量化合物的检测。在MALDI-TOF质谱中，使用碳纳米管作为基质，能够实现对有机类(有机化合物BAEE，BAPNA，)，小肽类，糖类和环糊精等小分子化合物分析与检测，有效地消除了MALDI质谱中有机基质分子离子峰的干扰。
3.具有高效，快速，简便的特点。用碳纳米管作为辅助基质的解吸离子化飞行时间质谱，是不需要加入任何有机基体的一种新的解吸离子化方法；为天然产物和生态代谢物提供了一个高效，快速的检测方法，可以在所有的MALDI质谱中推广和应用，为碳米管的应用找到了一个更好的出路。
附图说明
图1为碳纳米管TEM影像(放大200000倍)；
图2为Nα苯(甲)酰-L-静氨酸乙酯盐酸盐(3mg/ml)在基质碳纳米管上的质谱图；
图3为有机物BAPNA(398，0.1mg/ml)在基质碳纳米管上的质谱图；
图4为小肽Trp-Phe(351，0.2mg/ml)在基质碳纳米管上的质谱图；
图5为小肽，Tyr-Ala(2.0mg/ml)at m/z 240[M+Na]+，256[M+K]+，Tyr-Ala-Ala(1.0mg/ml)at m/z 274[M+Na]+，289[M+K]+，Gly-Gly-Gln-Ala(1.5mg/ml)at m/z 354[M+Na]+，370[M+K]+和Nα苯(甲)酰-L-静氨酸乙酯盐酸盐在碳纳米管上的质谱图；
图6为β-环糊精在碳纳米管上解吸离子化质谱图。
具体实施方式
实施例1
通过电弧放电法制备得到的碳纳米管为多壁碳纳米管，它是由柱状石墨层结构组成，外径大约为20纳米，内径大约为2纳米；参见图1所示，碳纳米管材料表征：在质谱中，本实例使用的纳米管材料在TEM电镜下，放大200000倍的图片；
样品的制作过程操作简便，对分析操作者没有过高的要求，只需称取2mg的碳纳米管粉沫溶解在1ml的乙醇(或甲醇等有机)中，超声使其分散均匀，取1微升碳纳米管匀浆液于探针上，使其在探针上形成一薄层。然后取0.5微升样品分子溶液于碳纳米管层上，用热气流干燥，送入质谱仪中分析和检测；
样品分子在碳纳米管上的分布，0.5微升的样品分子沉积在含有碳纳米管层的靶探针上，碳纳米管不参与晶体形成过程，样品分子不和基质碳纳米管形成共结晶，而是沉积在碳纳米管层上；
含有样品分子的探针送入质谱仪中，质谱仪中的真空度小于1.0×10-7Pa，激光能量设在190-210μJ范围内，沉积在碳纳米管上样品分子(有机化合物)BAEE，小肽(类)和糖类化合物环糊精在激光的辐射下进行解吸离子化，得到的结果参见分析物样品分子在纳米管材料上的质谱分析效果图，附图2～6所示。
在MALDI-TOF-MS中，与传统的有机基质相比，不仅使操作简单化，样品制备制备过程更加简单，对分析操作者没有过高的要求。最为重要的是该方法能够高效，快速地实现对小分子化合物的分析和检测，同时也为碳纳米管的应用找到了更好的空间。

Claims (3)

1.碳纳米管作为基质在MALDI-TOF-MS中的应用。
2.按照权利要求1所述碳纳米管作为基质在MALDI-TOF-MS中的应用，其特征在于：碳纳米管作为基质用于分子量在100-600Da.有机类，小肽类，核甘酸单体类小分子化合物的分析与检测过程。
3.按照权利要求1所述碳纳米管作为基质在MALDI-TOF-MS中的应用，其特征在于：使用过程中碳纳米管粉沫均匀地分散于质谱的样品靶表面。
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