CN1950924A - 使用碳纳米管(cnts)分析样品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将碳纳米管用作化学或生物分析的衬底。本发明还涉及将这种材料用于生物样品的分离粘附及化学探测。碳纳米管被设想用作固定衬底的表面材料或者用于悬浮液中，用途包括但不限于涉及样品脱附－离化的工艺，更具体地涉及质谱分析。

Description

使用碳纳米管(CNTS)分析样品

本发明涉及在脱附-离化分析中用作衬底与/或基体材料的合成物，并涉及使用该合成物进行分析的设备。

质谱分析法(MS)用于测量样品分子的质量以及测量样品片断的质量以识别该样品。质谱法已经成为分析生物分子例如蛋白质和肽的不可缺少的工具，且MS的广泛应用反映了它解决结构问题的能力，这些结构问题是常规技术无法容易或确切地解决的。除了其已确定的分析未知样品的作用之外，MS也正应用于高处理能力的分析和诊断方面的另外用途，例如从血清和组织中产生诊断性的相关的肽图样(Petricoin III EF等人，2002，Lancet 359：572-77)。

基本上，MS分析包括：将样品降解成分子，这些分子被离子发生器(ionizer)转化成气相离子；在质量分析器里将这些离子分离；以及使用电子倍增管探测这些离子。得到的结果是谱线，该谱线代表分子质量和相应离子电荷的比值。

最常用的质量分析器是基于离子进入磁场的加速度，或者是基于“飞行时间”(TOF)。TOF使用已知电压加速样品离子，并测量离子运动已知距离所需要的时间。备选地，使离子穿过极性快速交变的磁极，可以实现对质量在特定范围内的分子的选择。

通过增加带有电压的反射器(reflectron)或离子镜，可以进一步改进飞行时间分析，所施加的电压略高于源端的加速电压，使得离子受到排斥电场的作用。这样能改善探测分辨率。

可以用电子溅射离化法(ESI)或脱附离化法实现样品的离化，后者适用于分析不易从吸附在衬底的样品上分离成为气态的分子。直接脱附离化的技术没有被广泛应用，因为分子直接暴露在激光辐射下时，经常会观察到分子快速降解和分裂的现象。脱附质量分析法的一个重要改进是引入了一种有机物质作为样品脱附和离化的媒质，这种技术现在也称为基体辅助激光脱附/离化(MALDI)。添加的基体量远超过样品材料，它被认为既是有效的质子吸附器，也是向分子传送能量的能量传输器。由于在MALDI-MS中常用到紫外激光器，基体分子需要能够吸收紫外光(很常用的有二氢苯甲酸或反肉桂酸)。

尽管MALDI技术得到非常广泛的应用，但它仍受基体本身引入的信号噪声所限制。在MALDI方法中，待分析的分子溶液被混合到一种有机树脂中，该树脂放置到样品台上并凝固。可以承载数个样品的样品台被装入真空室，在真空室中进行“飞行时间”分析。衬底上的有机基体承载着许多待探测的样品，该有机基体同时起到能量吸收体的作用。然后将一束激光照射在基体和分析物的混合物上，基体吸收激光能量而蒸发。因此对结果释放出的分子进行质量分析，该分子包括分析物和基体的成份。然而，基体材料分子叠加在收集到的信号上，妨碍了对较小分子的探测。收集到的信号中包含的基体分子成份，把这种方法探测到的最小质量限制在500amu以上，但已经证明这种方法在分析大到约100,000amu的大的质量范围内的分子都是有效的。因此，为了分析质量较小的物质(＜m/z 500)，不可重复的异质共结晶、电解液和其他添加剂对离化的抑制、以及基体离子的干扰，限制了MALDI在自动化高通量组合式分析及芯片阵列分析中的应用。除了在对较小质量的分析以及噪声方面的限制以外，该系统的另外弊病在于样品准备过程本身，因为制作基体和样品的混合物需要非常熟练的化学操作，该化学操作经常需要长时间的烘干，并且由于通量限制而无法大规模地在临床上应用。使用基体材料常常会增加额外的清洗步骤，而且需要基体、溶剂和样品的化学性质互相兼容。最后，对于不同的激光波长(如可见光或红外光)，必须使用不同的合适基体。

这种技术衍生出称为表面增强激光脱附/离化(SELDI)或表面辅助激光脱附/离化(SALDI)的MS，涉及在MS的蒸发步骤之前及其间样品之间通过表面的相互作用。表面被改性，使得与(生物)分析物之间的相互作用导致材料被选择性保留(或释放)，类似于清洗工艺。这最终导致MS谱的改善，即，更好的信噪比，更低的本底噪声，并且/或者实现对MS峰或峰形进行更确定的辨别。已经从电化学蚀刻的常规多孔硅来实现脱附离化(Thomas J.等人2001，Proc.Natl.Acad.Sci.98(9)：4932-4937)。US2002/0048531也描述了利用多孔光吸收半导体衬底例如硅，更具体地是在可视的DIOS-MS中用于脱附离化的气相沉积膜。但是，多孔硅表面的化学性质对不利于特定的功能(无碳的化学性质)，且硅表面经常被氧化而产生接触电阻。Junghwan等人(2002)描述了在SALDI-MS中使用石墨板作为光子吸收材料同时采用丙三醇作为质子源的潜在优势。

碳纳米管是由日本电子显微学家于1991年在研究电弧蒸发合成球壳状碳分子期间淀积到阴极上的材料时发现的。紧随其后Rice大学研制出激光消融术。在过去几年中，化学气相沉积(CVD)已经成为生长纳米管的常用技术。碳纳米管包含无缝缠绕成圆筒状的石墨层，其直径为几纳米，但长度可达毫米量级。由于该真正分子本质对于这个尺寸的宏观器件而言尚无前例，所以碳纳米管的专门应用以及大规模应用都得到不断的发展。

纳米管和其他纳米材料可有效地携带电荷和激子。因此在过去十年中，各种纳米材料的合成由于它们作为新兴纳米尺寸器件的结构单元的潜能而吸引了众人的注意力。在这些纳米材料中，纳米线和纳米管由于其纳米尺寸和高面积-体积比，使其电子和传感特性被广泛研究。

通过催化剂支持化学气相沉积，例如热CVD或等离子体CVD工艺，生长碳纳米管和其他纳米材料是众所周知的。可由气体混合物垂直配向地生长等离子体生长的碳纳米管(CNT)，该气体混合物包括碳载体(甲烷、乙炔等)、氢气和其他气体(氨气、氮气)。碳纳米管的特性和结构可以参看“Handbook of Nanoscience，Engineering andTechnology”，W.A.Goddard，III；D.W.Brenner，S.E.Lyshevski及G.J.Lafrate编辑，CRC Press，2003。

此外已知，碳纳米管可用于传感器中的相关组件。利用了例如碳纳米管性质在吸附气体或者其他表面改性时发生变化，这种传感器元件是已知的。在这种器件和传感器中，碳纳米管可以通过与电极条水平交叉放置而互相接触。用这种方法可以测量表面改性时电子输运现象或导电性的变化。通过电容变化的间接测量是个可能的测量方案，但是比其他测试方法要困难很多，实用性小。

本发明涉及在探测样品中分析物的方法中使用碳纳米管(CNT)作为衬底或基体材料。本发明还涉及在脱附-离化分析中使用碳纳米管(CNT)作为衬底与/或基体材料。更具体地，本发明中的CNT可有利地应用于下述方法：在样品上施加能量，例如释放出激光能量，从而使样品中的分析物转变成荷电粒子，这些荷电粒子随后被探测器探测。更具体地，按照本发明，CNT提供了用于质谱法(MS)分析的特殊优势。更具体地，在类似于SELDI或MALDI的分析中，本发明的材料可以用作衬底、衬底表面或悬浮液(suspension)。

因此，根据本发明的第一个方面，碳纳米管(CNT)被用于样品中分析物的探测方法。

本发明具体实施方案涉及在脱附/离化分析中使用碳纳米管作为衬底或衬底表面涂层。更具体地，本发明的材料适合在质谱分析中作为衬底表面。

根据本发明的这一方面的CNT的一个重要优势为，由于所述CNT的特性，可以避免或最小化加入(其他)基体材料及其固有缺点。

本发明中碳纳米管应用的另一个重要优势在于，它能被许多种有机化学反应改性，从而改善衬底特性与/或允许选择性粘附与/或释放样品中的分析物或引入极性。因此，根据本发明的一个具体实施方案中，包含CNT的表面通过化学改性而被改性或功能化。化学功能化可以通过各种分子来实现，这些分子包括活性、非活性、有机、有机金属和无机材料。更具体地，化学改性可以包括例如化学基团的氧化、还原、加成的步骤。

本发明中CNT应用的另一个重要优势在于它具有导电性。当CNT被用作受支撑结构的表面材料时，如果需要，该表面可以通过支撑结构实现接触。因此就可以对CNT表面上固定或吸附的样品或其分析物施加恒定、交变或脉冲电势。

使用本发明的碳纳米管的另一优势在于：与常规基体相反，它们可以提供一个高度定向的表面，该表面有严格定义的预定结构，该结构可作为生物聚合物的基体和支架。这有助于增强表面上的捕获探针反应性和效率，并使生物聚合物的沿表面拓扑定向从而提供改进的信噪比。

本发明碳纳米管应用的另一优势在于，他们能很快吸收很广波段内的激光能量，并且能够在真空中快速升温，然后更有效率和更有效果地将能量传递给所研究的样品。

根据本发明具体实施方案中，碳纳米管载入了氢，或在生长时作为结构缺陷引入了氢，从而提供激发态质子跃迁。

因此，本发明的一个方面就是设想了用于提供适用于分析物理特性的分析物离子的方法。该方法包括如下步骤：

a)提供具有碳纳米管的衬底表面；

b)向CNT衬底表面提供一定数量的样品，这些样品含有物理特性待确定的分析物；

c)向装载了分析物的衬底释放能量以提供离化分析物。

可以由辐射例如激光的形式提供该能量。

作为可用于本发明的工艺的实例，一旦在低压下离化，分析物离子就适用于分析以确定预期的物理特性。分析该分析物包括一种或多种物理方法，这些方法示意性地包括质谱分析、电磁波谱分析、色谱法以及技术人员已知的其他物理分析方法。

因此，根据本发明具体实施方案，设想了一种用于确定分析物离子物理性能的方法。该方法包括以下步骤：

a)提供具有碳纳米管的衬底表面；

b)向所获得的CNT衬底表面提供一定数量的样品，这些样品含有物理特性待确定的分析物；

c)向装载了分析物的衬底释放能量以提供离化分析物；以及

d)分析该离化分析物以确定其物理特性。

在一个具体实施方案中，被确定的物理特性是质量，使用上述所设想的用于测定分析物离子的物理性质的方法，通过质谱技术分析该分析物离子的质量电荷比(m/z)，其中该质谱分析技术包含但不限于MALDI-MS或SELDI-MS。

根据本发明的又一个方面，碳纳米管与类MALDI实验中的样品互相混合，即，以作为传统基体材料的替代品。该CNT诱导并增强了能量的吸收和输运过程，该过程导致样品或者样品种的分析物的蒸发。因此本发明也涉及用于经典MALDI分析的CNT悬浮液。

根据本发明的再一个方面，在MALDI中，碳纳米管和其他基体材料一起被用作添加材料。因此，本发明进一步涉及在MALDI中用作基体的混合物，该混合物既包括CNT悬浮液又包含常规基体材料。

本发明的另一方面涉及为分析提供离化分析物的设备。该设备可设有一种或多种衬底，这些衬底可以是碳纳米管衬底或者是涂覆了碳纳米管的衬底。该设备还具有能量源，例如辐射源。当该辐射源照射吸附了分析物的本发明衬底时，辐射会引起分析物的脱附和离化而用来分析。

本发明的另一个方面涉及包含CNT材料的衬底，可选地为涂覆了CNT的衬底，该CNT经过特殊改造以用于为分析提供离化分析物的设备，例如用于脱附/离化质谱分析设备。

因此，本发明涉及用于样品的物理分析的改良方法、设备和材料，更具体地用于样品的质谱分析。

更具体地，本发明涉及从用于诊断的血清、流体和组织样品中获得对诊断有用的质谱分析图样的改良方法。

根据本发明另一方面，本发明涉及使用本发明的碳纳米管产生的质谱分析图样。这些图样可以用出现CNT材料的特征峰来表征(当本发明的材料被用做传统基体时)，或者可以用一种特殊的曲线形状来表征，其中是由于分析物和本发明的CNT衬底之间的反应而产生该特殊曲线形状。因此本发明的又一个方面涉及存储于存储器中的数据结构，该数据结构包括使用本发明衬底而获得的图样。

将参照具体实施方案并参考特定图示描述本发明，但本发明不限于这些实施方案与图示，而只由权利要求限定。所示的图示仅是示意图，而非限制性的。在这些图示中，出于说明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大而未按比例绘制。在本说明书和权利要求中使用术语“包括”的场合中，并不排除还有其他元件或步骤。在提到单数名词时使用不定冠词或定冠词例如“一”、“一个”、“这个”的场合，包括多个该名词，除非特别声明了是其他情况。

权利要求中使用的术语“包括”不应被理解为限于随后所列的方法，并不排除还有其他的元件和步骤。因此，“包括方法A和B的器件”表达的范围不应限于只包括A和B两部分的器件。在本发明中这意味着，该器件有关部分只有A和B。

此外，在说明书和权利要求中，术语“第一”、“第二”、“第三”等只是用来区别相似的元件，而并不一定用来描述连续的或时间上的顺序。应该理解，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的，而且这里所描述的本发明实施方案可以按照除了这里描述或列举之外的其他顺序下工作。

此外，在说明书和权利要求中，术语“顶部”、“底部”、“在...上”、“在...下”等是为了方便描述，而不一定用来描述相对位置。应该理解，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的，而且这里所描述的本发明实施方案可以按照除了这里描述或列举之外的其他取向下工作。

本发明涉及将碳纳米管(CNT)用于分析化学分析物与/或生物分析物的方法与设备。

这里所使用的碳纳米管涉及包括直径为1至100nm的石墨薄层圆柱的结构。该碳纳米管的长度可达毫米量级。纳米管的种类(由其直径、长度、手性或扭曲定义)将决定其电学、热学及结构特性。本发明的纳米管包括单圆柱壁(SWNT)和多壁纳米管(MWNT)，其中多壁纳米管即指圆柱套在其它圆柱内，还包含诸如本领域中所描述的其他三维结构，包括但不限于‘碳纳米角’、‘碳纳米锥’和‘竹型碳纳米结构’。此外，在本发明上下文中，可以使用低缺陷密度且高缺陷结构的CNT。

碳纳米管可以通过不同的方法生长，所有这些方法都包括在本发明的范围内。适合的技术包括石墨的激光消融、石墨直流电弧放电生长或催化剂辅助的化学气相沉积工艺，例如热CVD或等离子体CVD工艺。然而，后一种技术，即CVD技术，尤其是微波等离子体CVD，在最近几年里已经成为生长纳米管最常用的技术。

在纳米材料的常规CVD生长技术中，形成至少包含衬底和催化剂层的叠层。该衬底可以是针对所需应用的任何合适的衬底。例如该催化剂层可以是金属层，例如Ni、Fe、Co或其它任何合适的金属。催化剂层的厚度将随后确定所形成的CNT的尺寸。可选地，在衬底和催化剂层之间可以提供第一缓冲层，从而阻止催化剂层和衬底之间的化学反应。该生长方法随后包括两个步骤：催化剂纳米颗粒形成步骤以及纳米材料生长步骤。在催化剂纳米颗粒形成步骤中，整个叠层被加热。可以通过等离子体方法实现该加热，其中该等离子体随后也用于纳米材料生长。备选地，也可以通过任何其他合适的热源来进行该加热，该热源为例如设于衬底下的电阻加热器，该电阻加热器设于与涂覆了第一催化剂层的侧相对立的一侧上。在该步骤中，催化剂层变形成催化剂纳米颗粒。衬底/缓冲层(可选的)/催化剂层的这类叠层的催化剂层构造，随后通过在后续的纳米材料生长步骤中，将该叠层暴露于例如微波等离子体的等离子体，由此导致CNT和其他纳米材料的结构化生长。通常，等离子体生长CNT可由气体混合物形成，该气体混合物包括碳载体(甲烷、乙炔等)、氢气和其他气体(氨气、氮气)。

纯化纳米管的方法已经在以下文献中有描述：H.Hiura等人，1995，Adv.Mater.7：275-276；J-M Bonard等人，1997，Adv.Mater.9：827-831；G.S.Dues ber g等人，1998，Chen.Commun.98：435-436.碳纳米管可以生长在不同衬底上，该衬底包括但不限于金属、硅、玻璃和塑料(Suh and Lee，1999，Appl.Phys.Let t.75：2047-2049；Hu等人，2001，Appl.Phys.Lett 79(19)：3083-3085；Hofmann等人，2003，Appl.Phys.Lett.83(22)：4661-4663)。而且，等离子体沉积技术允许CNT定向生长在支撑结构(衬底或探针)上，使得可以使样品沿表面拓扑定向生长以形成改进的信噪比并且有利于增强捕获探针的活性和效率。因此，根据本发明的具体实施方案，CNT是遵循择优取向被排列的(例如垂直于所述表面排列)。

使用根据本发明碳纳米管被设想成固定的衬底，或者被设想成衬底或探针的表面涂层，或者形式上为悬浮液以用于与待分析样品混合，以及其与常规基体的组合。常规基体包括但不限于2，5-二羟基苯甲酸、反肉桂酸或去哈尔满碱。该碳纳米管样品混合物于是可以应用于在脱附/离化分析(例如MALDI或SELDI)中的常规衬底或探针，包括但不限于硅、金属、惰性气体固体等形成的衬底。

根据本发明具体实施方案，碳纳米管通过有机化学反应被改性，从而例如增加捕获探针或引入极性。碳纳米管的化学改性或功能化的方法已经在本领域中得到描述，这些方法包含但不限于US20040018543、WO02/095099、WO02/060812、WO97/32571、TSANG S.C.等人(1995，J.Chem.Soc.Chem.Comm.17：1803-1804)、DAVIS J.J.等人(1998，Inorg.Chim.Acta 272：262-266)、以及Ni与Sinnott(2000，Physical Review B 61(24)：343-346)所描述的方法。根据本发明的化学改性包括附加一个或多个官能团，包括但不限于抗体、DNA链、RNA链、氨基、OH基及COOH基。

根据本发明，碳纳米管用于分析样品，特别用于探测样品中的分析物。样品可以是有机或无机化学合成物、生化合成物、肽、多肽、蛋白质、碳水化合物、类脂、核酸、细胞、细胞状结构、微生物或其混合物。蛋白质的具体示例包括但不限于可溶物、薄膜或跨膜蛋白质、酶、抗体、抗体片断。

根据本发明的具体实施方案，用于分析的样品取自人体、动物肌体或来自植物，且可选地在使用之前经过预处理(例如纯化)。在诊断分析样品中使用碳纳米管可确保结果的稳定性和可重复性的提高。因此，本发明涉及从血清、尿、脊髓液、淋巴、唾液或任何其他体液或者从组织样品(可选地经过加工)获得对于诊断有用的质谱分析图样的改良方法。

根据本发明的一个实施方案，样品被涂敷于碳纳米管衬底表面，然后被探测方法分析。更具体地，该分析涉及释放能量源到样品上，由此使样品中分析物带电，(选择性地)从衬底上释放出来且通常进入具有电场的真空中，其中该电场诱导该分析物穿过或朝探测器件运动。

样品的离化/气态形式可以通过从蒸发到离子束轰击的不同技术获得，这取决于所使用的样品及探测方法。可以使用不同类型的光源，例如(宽波段或特定颜色的)高功率LED、放电管(使用摄像闪光灯，可以将CNT点燃在氧气中燃烧)。备选能量源包括非光学能量源(例如电流，电子束，离子束等)。根据具体实施方案，本发明材料用作激光脱附/离化中的衬底表面。可在本发明的范围内设想不同种类的质谱分析，包括但不限于称为基体辅助激光脱附/离化(MALDI)和表面增强激光脱附/离化谱(SELDI)技术。更具体地，可以设想在MALDI或SELDI结合飞行时间(TOF)分析中使用本发明的CNT，以用于质谱分析(MS)。在脱附/离化技术中使用CNT可以归纳为首字母缩写词CANALDI(碳纳米管辅助激光脱附离化)。

根据本发明具体实施方案，尽量靠近衬底CNT表面施加交变或脉冲电势，以致使用激光脱附时实现特定分析物选择性地从该表面吸附或脱附。

样品可通过多种不同的方法涂敷于CNT衬底表面，包括但不限于从固体、液体或气体中吸附，或作为固体或液体直接涂敷于衬底表面。可选地，样品可通过化学分离方法被直接涂敷于衬底表面，该化学分离方法包含但不限于液相色谱、气相色谱和沉积薄膜色谱。

在本发明上下文中用于样品分析的探测器包括质谱法，特别是使用飞行时间(TOF)分析对种类进行鉴定。可选地，根据本发明，CNT被改性以选择样品或其分析物的不同电荷状态，CNT可用于现有技术的MALDI或SELDI，由此施加适当极性的电压。

根据另一实施方案，碳纳米管装载入氢以促进激发态质子的跃迁。可以在生产过程，例如在上述微波等离子体沉积过程中引入氢，或者可以在生产后通过化学反应，例如电化学改性或通过氢等离子体表面处理引入氢。对于单壁碳纳米管(SWNT)的情况中，通过氢的电化学改性是已知的，且可以使用例如KOH水溶液作电解液在电化学电解池中实现该电化学改性。SWNT以自组织SWNT片的形式被合并入电化学电解池作为阴极。然后进行长达几个小时的电解来产生质子，该质子随后被吸引到SWNT电极。SWNT电极需要在充电前被改性，改性的方法为通过在氩气内缓慢热处理方案或通过在低的水蒸汽压下温和氧化(Owens F.Iqbal Z.，Abstract of poster LP-11 at 23^rd，ArmyScience Conference，Dec 2-5，2002)。氢等离子体表面处理有以下作用。第一，金刚石碳合成物表面的悬挂键可以被原子氢化学终止，而且通常C-H键因不同的电负性而形成偶极子。第二，由于离子轰击，刻蚀工艺将产生大量缺陷并改变金刚石碳合成物材料的表面结构。

备选地，可以在本发明上下文中设想其他探测方法，包括基于抗原-抗体反应的探测方法、荧光探测方法、光学探测方法、放射探测方法、电学探测方法、化学探测方法、抗原-抗体反应探测方法及其组合。

通过结合附图可以理解下述描述，其中这些描述不是用于将本发明限制于所述具体实施方案。附图中：

图1为脱附-离化质谱分析(DI-MS)设备的示意图。

图2为适于在适于离化/脱附分析的典型设备上进行CANALDI的衬底的图示。

图3A示出了使用514nm激光辐射CNT的快速热学加热，图3B示出了相应的微波等离子体沉积的高度取向性多壁CNT。

示例1.脱附-离化设备

图1示出了可以使用本发明的脱附-离化设备的示意图，其中该设备为诸如DI-MS，例如MALDI设备或SELDI设备。该设备包括中空腔1，其中探针样品9放置在空腔1中。腔体通过真空泵7保持真空状态。能量源8被布置及定向，使得探针样品9上的分析物可以被离化。例如，能量源可以是激光，例如紫外激光。离化分析物被场发生器6产生的电场与/或磁场从探针样品中提取出来。例如，电压施加于串联排列的两个电极3、5之间。被加速的离化分析物随后在具有读取电子器件4的探测器2被探测。该探测器可以置成与探针样品有一定的距离，该读取电子器件可用于确定离化分析物的飞行时间。

本发明的任意CNT衬底表面可以放置到样品探针上，或者作为基体材料用在常规DI-MS例如MALDI设备中。

示例2.脱附-离化器件

图2示出了根据本发明实施方案用于脱附-离化设备中的载体。金属(铝)框架或支座覆盖了硅条，其中CNT按直径为2mm的圆形区域(黑色)的形式生长在硅条上。

示例3.激光辐射时CNT的热发射

通过微波等离子体化学气相沉积生长CNT样品。其他CNT生长方法，例如热化学气相沉积或者射频等离子体增强化学气相沉积也是可行的并得到定向CNT。

在硅衬底上使用2nm的铁催化剂层生长CNT。氢是以200sccm的速率被引入微波等离子体反应器。反应器压力保持在28mbar。衬底加热到600℃，并触发1kW 2.45GHz的微波等离子体。将10sccm甲烷加到反应器内的气相反应物，同时压力保持恒定。生长1分钟后，可生长5μm长的垂直排列的、导电CNT(见图3A所示)。

肽被固定在定向的、垂直排列CNT上，样品在真空中暴露于514nm激光。使激光功率增大超过阈值之后，来自CNT的热发射根据入射激光强度的8次幂而增加，表明该结构的相应极快的温度增加(如图3B所示)，其中该阈值是由材料、衬底及环境确定。快速加热导致生物聚合物有效蒸发而用于随后的质谱分析。

示例4.CNT-肽的分析

可购得的(Iljin Co，Korea)60μm长CNT用肽溶液浸溃，转移到常规96阱的MALDI-TOF衬底板中。混合物在真空中干燥并(在真空中)暴露于514nm激光。增加激光功率超过由材料、衬底及环境决定的阈值之后，热发射增加表明CNT/生物聚合物组合的极快温度上升。快速加热导致生物聚合物的有效蒸发以用于随后的质谱分析。

例5.存储于存储器器件中的质谱

使用本发明CNT产生的质谱图样，其特征在于存在CNT的特征峰(当本发明的材料被用作常规基体时)，或者其特征在于由分析物和CNT衬底材料之间的相互作用而产生的特殊线形。本发明另一方面涉及存储于存储器例如磁盘、固态存储器件如电脑的存储器或网络器件存储器、光学存储器件例如CD-ROM或者DVD-ROM，或者磁带存储器件中的数据结构，其中该数据结构包括使用本发明衬底所获得的图样。

应该理解，尽管在本说明书中已经描述了用于根据本发明的器件的优选实施方案、特殊构造和配置以及材料，但在不脱离本发明范围和精神的情况下可以进行形式和细节上的各种变化或修正。

Claims (30)

1.在脱附/离化分析方法中应用碳纳米管。

2.权利要求1的应用，其中所述碳纳米管被择优取向。

3.权利要求1或2的应用，其中所述碳纳米管被化学改性。

4.权利要求3的应用，其中所述化学改性涉及附加一种或多种官能团，该官能团包含不限于氨基、OH基和COOH基。

5.权利要求3或4的应用，其中所述碳纳米管通过引入氢化作用而被化学改性。

6.权利要求1到5中任一权利要求的应用，其中所述碳纳米管被用作固定衬底的表面或固定衬底涂层。

7.权利要求1到5中任一权利要求的应用，其中所述碳纳米管以悬浮液的形式使用。

8.权利要求1到7中任一权利要求的应用，其中所述方法为质谱分析。

9.权利要求1到8中任一权利要求的应用，其中所述碳纳米管由等离子体气相沉积获得。

10.一种分析样品的方法，包括步骤：(a)将样品放置在设有碳纳米管的衬底上；以及(b)通过探测装置分析所述样品。

11.一种分析样品的方法，包括步骤：(a)将样品和碳纳米管悬浮液的混合物涂敷到适用于脱附/离化分析的探针上；以及(b)通过探测装置分析所述样品。

12.根据权利要求10或11的方法，其中所述样品选自以下基团组成的组：有机化学合成物、无机化学合成物、生物化学合成物、细胞、微生物、肽、多肽、蛋白质、脂质、碳水化合物、核酸及其混合物。

13.权利要求10或11的方法，其中所述样品是取自人体、动物或植物的组织、流体或血清的生物样品。

14.根据权利要求10到13中任一权利要求的方法，其中所述碳纳米管附着在表面上，并且与所述表面垂直排列。

15.根据权利要求10到14中任一权利要求的方法，其中对碳纳米管表面施加电压。

16.根据权利要求10到15中任一权利要求的方法，其中所述碳纳米管被化学改性。

17.权利要求16的方法，其中所述化学改性包括附加一种或多种官能团，该官能团包含不限于氨基、OH基和COOH基。

18.权利要求16或17的方法，其中所述碳纳米管通过引入氢化作用而被化学改性。

19.用于脱附/离化分析的设备，包含：

设有碳纳米管的衬底；

能量源，其用于将能量导向衬底；以及

探测装置，其用于分析从所述衬底发射的物质。

20.权利要求19的设备，进一步包括将样品放置在设有碳纳米管的衬底上的装置。

21.权利要求19或20的设备，其中所述碳纳米管附着在表面上，且与所述表面垂直排列。

22.根据权利要求19到21中任一权利要求的设备，进一步包括对碳纳米管表面施加电压的装置。

23.根据权利要求19到22中任一权利要求的设备，其中所述碳纳米管被化学改性。

24.权利要求23的设备，其中所述化学改性包括附加一种或多种官能团，该官能团包含不限于氨基、OH基和COOH基。

25.根据权利要求23或24的设备，其中所述碳纳米管通过引入氢化作用而被化学改性。

26.一种适用于质谱分析设备的样品探针，其特征在于包含具有碳纳米管表面的衬底。

27.权利要求26的样品探针，其中所述碳纳米管被择优取向。

28.权利要求26或27的样品探针，其中所述碳纳米管被化学改性。

29.权利要求28的样品探针，其中所述化学改性涉及附加一种或多种官能团，该官能团包含不限于氨基、OH基和COOH基。

30.权利要求28或29的样品探针，其中所述碳纳米管通过引入氢化作用而被化学改性。

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