JP4984900B2 - Mass spectrometry using polymer-coated microparticles - Google Patents

Mass spectrometry using polymer-coated microparticles Download PDF

Info

Publication number
JP4984900B2
JP4984900B2 JP2007004614A JP2007004614A JP4984900B2 JP 4984900 B2 JP4984900 B2 JP 4984900B2 JP 2007004614 A JP2007004614 A JP 2007004614A JP 2007004614 A JP2007004614 A JP 2007004614A JP 4984900 B2 JP4984900 B2 JP 4984900B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fine particles
mass spectrometry
sample
ionization
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007004614A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008170326A (en
Inventor
光利 瀬藤
修 平
潔 小河
佳一 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2007004614A priority Critical patent/JP4984900B2/en
Publication of JP2008170326A publication Critical patent/JP2008170326A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4984900B2 publication Critical patent/JP4984900B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

本発明は、レーザー光を試料に照射してイオン化を行う際にイオン源となるポリマー被覆微粒子を用いる質量分析法に関する。   The present invention relates to a mass spectrometry method using polymer-coated fine particles that serve as an ion source when a sample is irradiated with laser light for ionization.

生化学、医療、ゲノム創薬などの分野においては、生体組織や細胞内のタンパク質などの構造解析を行いたいという要求が高い。こうした要求に応えるものとして、質量分析が挙げられる。質量分析装置は、試料に微小径のレーザーを照射し、その試料に分布する生体分子をイオン化し、発生したイオンの質量を分析するものである(非特許文献1)。   In fields such as biochemistry, medicine, and genomic drug discovery, there is a high demand for structural analysis of proteins in living tissues and cells. Mass spectrometry can be cited as a response to such a demand. A mass spectrometer irradiates a sample with a laser having a small diameter, ionizes biomolecules distributed in the sample, and analyzes the mass of the generated ions (Non-Patent Document 1).

こうした質量分析装置では分析を行うために試料を何らかの方法でイオン化する必要があるが、試料が生体試料であることを考えると、イオン化時の試料に与えるダメージを極力小さくすることが望ましい。また、分析対象のイオンが開裂しないような、いわゆるソフトなイオン化を行う必要がある。そうした点から、イオン化法としては、マトリクス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI)や2次イオン質量分析法(SIMS)の利用が考えられるが、一般にSIMSでは高いS/Nが得られるもののイオン化可能な質量数がたかだか1000程度である。また、生体分子の構造を決定するタンデム質量分析(MSn)も困難である。以上より、プロテオミクスなど分子量が大きな生体試料を対象とする分析では利用しにくい。 In such a mass spectrometer, it is necessary to ionize the sample by some method in order to perform analysis, but considering that the sample is a biological sample, it is desirable to minimize damage to the sample during ionization. Moreover, it is necessary to perform so-called soft ionization so that ions to be analyzed are not cleaved. From this point of view, the use of matrix-assisted laser desorption / ionization (MALDI) or secondary ion mass spectrometry (SIMS) can be considered as ionization methods, but in general, high S / N can be obtained with SIMS, but ionization is possible. The mass number is about 1000 at most. In addition, tandem mass spectrometry (MS n ) that determines the structure of biomolecules is also difficult. From the above, it is difficult to use for analysis of biological samples having a large molecular weight such as proteomics.

一方、MALDIは、レーザー光を吸収しにくい試料やタンパク質などレーザー光で損傷を受けやすい試料を分析するために、レーザー光を吸収し易くイオン化し易い物質をマトリクス(イオン化支援剤)として試料に予め混合しておき、これにレーザー光を照射することで試料をイオン化するものである。マトリクスの種類には、金属酸化物(コバルト系)とグリセリンを混合したものや、化学合成物質(以下、ケミカル)マトリクスなどがある。ケミカルマトリクスには、1,8-dihydroxy-9(10H)-anthracenone (Dithranol)、2-(4-hydroxy phenylazo) benzoic acid (HABA)、2,5-dihydroxybenzoic acid (DHBA)、α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA)、sinapinic acid (SA)が挙げられ、解析したい物質(タンパク、ペプチド、合成高分子)により選択して使用する。MSnも容易であり、構造解析に適している手法である。しかしながら、MALDIを用いて質量分析を行う場合には次のような問題がある。 On the other hand, MALDI analyzes a sample that is difficult to absorb laser light or a sample that is easily damaged by laser light, such as protein, so that a substance that easily absorbs laser light and is easily ionized is used as a matrix (ionization aid) in advance. The sample is ionized by mixing and irradiating it with laser light. Examples of the matrix include a mixture of a metal oxide (cobalt) and glycerin, a chemically synthesized substance (hereinafter referred to as chemical) matrix, and the like. The chemical matrix includes 1,8-dihydroxy-9 (10H) -anthracenone (Dithranol), 2- (4-hydroxyphenylazo) benzoic acid (HABA), 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHBA), α-cyano-4 -Hydroxycinnamic acid (CHCA) and sinapinic acid (SA) are listed, and they are selected according to the substance (protein, peptide, synthetic polymer) to be analyzed. MS n is also easy and suitable for structural analysis. However, when mass spectrometry is performed using MALDI, there are the following problems.

一般に、マトリクスは液体状態で滴下或いは噴射されることで試料上に塗布され、試料上の分析対象物質を取り込む。そして、乾燥されると分析対象物質を含んだ結晶粒が形成される。このときのマトリクスの結晶粒のサイズは一般に50μm程度以上である。分析対象物質はこのマトリクスの結晶粒の間に分散しているため、イオン化のためのレーザー光の照射径を小さくしても、このマトリクスの結晶粒径よりも高い空間分解能を得ることはできない。例えば人間の細胞内のタンパク質の分布を調べたいような場合、細胞の大きさは小さいものでは10〜30μm程度であるため、数μm程度の空間分解能が得られないと十分な結果を得ることができない。これに対し、MALDIにおいてマトリクスの結晶粒を小さくしてゆくことも技術的には可能であるが、そうするとイオン化効率が極端に低下し、有効な質量分析を行うことができなくなる。
また、マトリクスはナトリウム、カリウムなどの塩成分が混在しているとイオン化効率が低下するという問題を有していた。
In general, the matrix is applied onto a sample by being dropped or sprayed in a liquid state, and takes up an analyte to be analyzed on the sample. When dried, crystal grains containing the substance to be analyzed are formed. At this time, the size of the crystal grains of the matrix is generally about 50 μm or more. Since the substance to be analyzed is dispersed between the crystal grains of this matrix, even if the irradiation diameter of the laser beam for ionization is reduced, a spatial resolution higher than the crystal grain diameter of this matrix cannot be obtained. For example, when it is desired to examine the distribution of proteins in human cells, if the cell size is small, it is about 10 to 30 μm, so sufficient results cannot be obtained unless a spatial resolution of about several μm is obtained. . On the other hand, it is technically possible to reduce the crystal grains of the matrix in MALDI, but if so, the ionization efficiency is extremely lowered and effective mass spectrometry cannot be performed.
Further, the matrix has a problem that ionization efficiency is lowered when salt components such as sodium and potassium are mixed.

細胞内などの生体内物質をin vivo状態に近いまま解析が行えれば、情報が多く得られ、手技の簡便化に繋がる。このためには細胞内にマトリクスを存在させ、かつ細胞に毒性
を与えないことが重要である。しかし、このような取り組み、手法の確立はなされていない。
さらに、MALDIは、上記マトリクスの結晶粒のサイズの問題とは別に、マトリクスがバックグランドノイズとなるため、検出信号のS/N比を高くするのが難しいという問題を有しており、これを解消するためにマトリクスを利用しないレーザー脱離イオン化法が提案されている。例えば、特許文献2には多孔質シリコン(ポーラスシリコン)を基板としたDIOS(Desorption/ionization on silicon)と呼ばれるイオン化法が開発されている。この方法は、基板表面のナノレベルの微細な凹凸構造がイオン化に寄与していると考えられている。さらに、同様の凹凸構造を利用したレーザー脱離イオン化法として、多孔質シリコンの代わりに、カーボンアモルファス、Si/Geドットプレートなどを利用する方法も提案されている(例えば非特許文献2〜4など参照)。しかし、上記のようなマトリクスを使用せずにナノレベルの凹凸構造を利用したレーザー脱離イオン化法は、もともとマトリクス分子由来の妨害がマススペクトルに現れることを回避するために考え出されたものであり、細胞をかかる基板上に貼り付けても細胞内物質まで検出することは困難であった。
If an in vivo substance such as a cell can be analyzed while being close to the in vivo state, a lot of information can be obtained, which leads to a simplified procedure. For this purpose, it is important that a matrix exists in the cell and that the cell is not toxic. However, such efforts and methods have not been established.
Further, MALDI has a problem that it is difficult to increase the S / N ratio of the detection signal because the matrix becomes background noise apart from the problem of the crystal grain size of the matrix. In order to solve this problem, a laser desorption ionization method that does not use a matrix has been proposed. For example, Patent Document 2 discloses an ionization method called DIOS (desorption / ionization on silicon) using porous silicon as a substrate. In this method, it is considered that a nano-scale fine uneven structure on the substrate surface contributes to ionization. Furthermore, as a laser desorption / ionization method using the same concavo-convex structure, a method using a carbon amorphous, Si / Ge dot plate or the like instead of porous silicon has been proposed (for example, Non-Patent Documents 2 to 4). reference). However, the laser desorption ionization method using the nano level uneven structure without using the matrix as described above was originally devised in order to avoid interference from matrix molecules appearing in the mass spectrum. In addition, even when cells are attached to such a substrate, it is difficult to detect even intracellular substances.

発明者らは、既に直径1.3〜3nmの超ナノサイズの磁気超ナノ微粒子を機能化し、生きた細胞、組織内に導入する技術を有している(特許文献1、非特許文献5)が、この微粒子をレーザー照射用イオン化支援剤として使用することは知られていなかった。また、金属酸化物系のマトリクスは、粒径を最適化することで細胞内に導入することは可能と考えられるが、グリセリン存在下でなければマトリクス効果は望めない。グリセリンのような液体状物質を細胞内に導入するのは困難である。故に細胞内物質同定のためには細胞を破壊しなくてはならず、生きた状態での細胞内物質特定は困難であり、金属酸化物系マトリクスでは、細胞表面にグリセリンと混合したものを塗布して、細胞表面の膜タンパクなどの解析しか望めない。また、グリセリンを付加して解析しようとした場合、細胞内物質が希釈されるため、微量物質の検出は実質困難になる。また、二種類の物質を用いるために実験操作が煩雑になる。次に、ケミカルマトリクスは細胞内に導入することも困難であるため上記金属酸化物系マトリクスと同じ効果しか望めない。これらのことから、in vivoの情報を詳しく得ることは困難であった。   The inventors already have technology for functionalizing ultra-nano-sized magnetic ultra-nanoparticles having a diameter of 1.3 to 3 nm and introducing them into living cells and tissues (Patent Document 1, Non-Patent Document 5). However, it has not been known to use these fine particles as an ionization aid for laser irradiation. In addition, it is considered that a metal oxide matrix can be introduced into cells by optimizing the particle size, but the matrix effect cannot be expected unless glycerin is present. It is difficult to introduce a liquid substance such as glycerin into a cell. Therefore, in order to identify intracellular substances, cells must be destroyed, and it is difficult to identify intracellular substances in a living state. For metal oxide matrices, a mixture of glycerin is applied to the cell surface. Only the analysis of cell surface membrane proteins can be expected. In addition, when an attempt is made to analyze by adding glycerin, intracellular substances are diluted, making it difficult to detect trace substances. Moreover, since two kinds of substances are used, the experimental operation becomes complicated. Next, since it is difficult to introduce a chemical matrix into cells, only the same effect as the metal oxide matrix can be expected. For these reasons, it was difficult to obtain detailed in vivo information.

特願 2006-64689Japanese Patent Application 2006-64689 米国特許第6288390号公報US Pat. No. 6,288,390 内藤康秀、「生体試料を対象にした質量顕微鏡」、 J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., Vol. 53, No. 3, 2005, pp.125-132.Yasuhide Naito, “Mass Microscope for Biological Samples”, J. Mass Spectrom. Soc. Jpn., Vol. 53, No. 3, 2005, pp.125-132. 荒川、ほか2名、「ソフトレーザー脱離イオン化質量分析法(LDI−MS)の最近の進歩」、J. Mass. Spectrom. Soc. Jpn.、Vol.52、No.1、2004, pp.33-38Arakawa and two others, “Recent Advances in Soft Laser Desorption / Ionization Mass Spectrometry (LDI-MS)”, J. Mass. Spectrom. Soc. Jpn., Vol.52, No.1, 2004, pp.33 -38 森谷、ほか2名、「レーザー脱離イオン化におけるアモルファスカーボン基板の有用性」日本分析化学会第54年会(2005年)、研究発表番号:F2002Moriya and two others, “Usefulness of amorphous carbon substrates in laser desorption ionization”, 54th Annual Meeting of the Analytical Society of Japan (2005), Research Presentation Number: F2002 清野、ほか4名「ナノドット構造体をイオン化基板に利用した新規ソフトレーザー脱離イオン化−質量分析法の開発」第54回質量分析総合討論会(2006年)、ポスター番号:2P-P2-36Kiyono and 4 others "Development of a new soft laser desorption ionization-mass spectrometry method using nanodot structures as an ionization substrate" 54th General Assembly of Mass Spectrometry (2006), poster number: 2P-P2-36 森竹、平ほか6名「Functionalized Nano Magnetic Particles for an in vivo Delivery System」Journal of Nanoscience and Nanotechnology誌(2007年) Vol.7Moritake, Hira et al. “Functionalized Nano Magnetic Particles for an in vivo Delivery System” Journal of Nanoscience and Nanotechnology (2007) Vol.7

本発明の目的とするところは、既存マトリクスを用いずに分析対象物質を高効率でイオ
ン化でき、また既存マトリクスの結晶粒径よりも高い空間分解能で以て生細胞や組織などの試料に含まれる分析対象物質の解析を行うことができる質量分析方法及びそれに使用できる材料を提供することにある。
The object of the present invention is that the analyte can be ionized with high efficiency without using an existing matrix, and is included in a sample such as a living cell or tissue with a spatial resolution higher than the crystal grain size of the existing matrix. An object of the present invention is to provide a mass spectrometric method capable of analyzing an analysis target substance and a material that can be used therefor.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子は微粒子コアが金属酸化物であることからレーザーエネルギーを吸収することで、周辺にある解析対象物質のイオン化を支援するマトリクスライクな性質を有していることを見出した。また、金属酸化物コアの周りをシリカ(SiO2)ネットワークで覆っている微粒子を用いた場合、表面に露出している水酸基を利用して生体内物質(ペプチド、タンパク、核酸)との親和性が向上することに着目し、細胞内へ導入したときグリセロールを必要とせずマトリクスとしての効果が持てることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have a fine particle core coated with a polymer that absorbs laser energy because the fine particle core is a metal oxide. It has been found that it has matrix-like properties that support ionization of analysis target substances in the vicinity. In addition, when using fine particles with the metal oxide core covered with a silica (SiO 2 ) network, affinity for in vivo substances (peptides, proteins, nucleic acids) using hydroxyl groups exposed on the surface Focusing on the improvement, it was found that when introduced into cells, glycerol is not required and the effect as a matrix can be obtained.

また、極小の微粒子を用いた場合、既存マトリクス結晶粒のように空間分解能の制約が実質的になくなることを見出した。
さらにまた、微粒子自体はレーザー照射によりイオン化されることなく、分析対象物質のみをイオン化することを支援するため、バックグラウンドを上げることなく検出信号のS/N比を高くできることを見出し、本発明を完成させるに至った。
In addition, it was found that when extremely fine particles are used, the spatial resolution restriction is substantially eliminated as in the case of existing matrix crystal grains.
Furthermore, the present invention has found that the S / N ratio of the detection signal can be increased without increasing the background in order to assist in ionizing only the analysis target substance without ionizing the fine particle itself by laser irradiation. It came to complete.

すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)(a)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子と分析対象物質を近接させる工程、および
(b)レーザー照射を行うことにより前記微粒子の近傍の分析対象物質のイオン化を微粒子に支援させる工程、
を含むことを特徴とする質量分析法。
(2)(a)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子が修飾されている試料プレートに分析対象物質を付着させる工程、
(b)レーザー照射を行うことにより前記微粒子の近傍の分析対象物質のイオン化を微粒子に支援させる工程、および
を含むことを特徴とする質量分析法。
(3)分析対象物質を含む試料を用いて工程(a)を行う、(1)または(2)に記載の質量分析法。
(4)(a)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子を非ヒト検体に投与する工程、および
(b)レーザー照射を行うことにより前記微粒子の近傍の分析対象物質のイオン化を微粒子に支援させる工程、
を含むことを特徴とする質量分析法。
(5)(a)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子を細胞または組織に投与する工程、および
(b)レーザー照射を行うことにより前記微粒子の近傍の分析対象物質のイオン化を微粒子に支援させる工程、
を含むことを特徴とする質量分析法。
(6)50μm以下の径のレーザー光を集光してレーザー照射を行う、(1)〜(5)のいずれかに記載の質量分析法。
(7)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子を有効成分とする、質量分析用のレーザー照射用イオン化支援剤。
(8)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子が修飾されている質量分析用試料プレート。
(9)レーザー照射による分析対象物質のイオン化を支援するための質量分析用キットであって、(8)に記載のプレートを含み、該プレート上面で分析対象物質を含む試料を転
写により付着させ、プレート上面に付着した試料にレーザーを照射して分析対象物質を検出するためのキット。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
(1) (a) a step in which a fine particle whose polymer is coated on a core made of a metal oxide and a substance to be analyzed are brought close to each other, and (b) ionization of the substance to be analyzed in the vicinity of the fine particle by performing laser irradiation. The process of supporting
Including mass spectrometry.
(2) (a) attaching a substance to be analyzed to a sample plate in which a fine particle in which a polymer is coated on a core made of a metal oxide is modified;
(B) a step of allowing the fine particles to assist ionization of the analyte in the vicinity of the fine particles by performing laser irradiation, and a mass spectrometry method comprising the steps of:
(3) The mass spectrometry method according to (1) or (2), wherein the step (a) is performed using a sample containing a substance to be analyzed.
(4) (a) a step of administering fine particles having a metal oxide core coated with a polymer to a non-human specimen, and (b) performing ionization of an analyte in the vicinity of the fine particles by performing laser irradiation. The process of supporting
Including mass spectrometry.
(5) (a) a step of administering fine particles having a metal oxide core coated with a polymer to a cell or tissue, and (b) performing ionization of an analyte in the vicinity of the fine particles by performing laser irradiation. The process of supporting
Including mass spectrometry.
(6) The mass spectrometric method according to any one of (1) to (5), wherein laser light having a diameter of 50 μm or less is condensed and laser irradiation is performed.
(7) An ionization assisting agent for laser irradiation for mass spectrometry, comprising, as an active ingredient, fine particles having a metal oxide core coated with a polymer.
(8) A sample plate for mass spectrometry in which fine particles in which a core made of a metal oxide is coated with a polymer are modified.
(9) A mass spectrometry kit for supporting ionization of an analysis target substance by laser irradiation, including the plate according to (8), and attaching a sample containing the analysis target substance on the upper surface of the plate by transfer, A kit for detecting analytes by irradiating a sample attached to the upper surface of a plate with a laser.

以上のように本発明に係る微粒子は、微粒子コアに金属酸化物が使用されており、その周りをシリカなどのポリマーで被覆した形態を有する。シリカからなるポリマーの表面は構造上、水酸基を示すので親水的であり、分析対象物質との相互作用が良い。このことは、マトリクスと分析対象物質が接触しやすくなるため、分析対象物質のイオン化に必要なエネルギーを効率よくマトリクスから分析対象物質に転送でき、MALDI質量分析法において必須の材料となるマトリクスとしての使用に非常に適している。また、当該微粒子は、生きた細胞内にも取り込めることから、マトリクスを生きた細胞内に導入することになり、マトリクス含有細胞を解析することで細胞内物質を同定できる。さらに、既存の化学マトリクスを使用しないことで、検出信号のS/N比や感度が向上し、目的物質の検出の精度を高めることもできる。   As described above, the fine particles according to the present invention have a form in which a metal oxide is used for the fine particle core and the periphery thereof is coated with a polymer such as silica. The surface of the polymer made of silica is hydrophilic because it shows a hydroxyl group and has a good interaction with the substance to be analyzed. This makes it easier for the matrix and the analyte to come into contact, so that the energy required for ionization of the analyte can be efficiently transferred from the matrix to the analyte, and as a matrix that is an essential material in MALDI mass spectrometry. Very suitable for use. In addition, since the microparticles can be taken into living cells, the matrix is introduced into the living cells, and intracellular substances can be identified by analyzing the matrix-containing cells. Furthermore, by not using an existing chemical matrix, the S / N ratio and sensitivity of the detection signal can be improved, and the accuracy of detection of the target substance can be increased.

本発明に係る微粒子材料では、ナトリウム、カリウムなどの塩成分がサンプル中に混在していてもマトリクスとして機能する。通常、塩などの混入によりケミカルマトリクスなどは機能しなくなる。これにより、生体細胞の中の特定物質の分析なども可能となり、特に生命科学の分野において有用な情報を収集することができる。   The fine particle material according to the present invention functions as a matrix even if salt components such as sodium and potassium are mixed in the sample. Usually, the chemical matrix or the like does not function due to the mixing of salt or the like. This makes it possible to analyze specific substances in living cells, and can collect useful information particularly in the field of life science.

以下に本発明を詳細に説明するが、これらの記載は本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明の範囲を限定するものではない。 The present invention will be described in detail below, but these descriptions are examples (representative examples) of the embodiments of the present invention and do not limit the scope of the present invention.

(1)ポリマー被覆微粒子
まず、本発明の質量分析方法で使用する微粒子について説明する。
本発明の質量分析方法では、金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子を使用する。
ここで、金属酸化物としては、遷移金属または稀土類金属の酸化物が好ましく、より好ましくはNi、Fe、またはCoの酸化物であり、さらに好ましくはFeまたはCoの酸化物であり、特に好ましくはFeの酸化物である。
ポリマーとしては、ポリアリルアミン、ポリスチレン、ポリチオフェン、ポリアクリル酸、エチレングリコールグリシジルエステルとリジンの共重合体、シリカなどが挙げられるが、シリカが特に好ましい。
ポリマーで金属酸化物を被覆する方法としては、金属酸化物とポリマーの種類に応じて適宜選択すればよいが、湿式沈殿法(例えば、特開2003−252618号公報)が好ましい。
微粒子のサイズは質量分析に使用しうるサイズであればよいが、粒径が3nm以下、より好ましくは1.3〜3nmの超ナノ微粒子が望ましい。
また、微粒子の形状は、球状、針状、円盤状、楕円球状、棒状など、いかなる形状でもかまわないが、球状が好ましい。
(1) Polymer-coated fine particles First, the fine particles used in the mass spectrometry method of the present invention will be described.
In the mass spectrometry method of the present invention, fine particles in which a core made of a metal oxide is coated with a polymer are used.
Here, the metal oxide is preferably an oxide of a transition metal or a rare earth metal, more preferably an oxide of Ni, Fe, or Co, still more preferably an oxide of Fe or Co, and particularly preferably. Is an oxide of Fe.
Examples of the polymer include polyallylamine, polystyrene, polythiophene, polyacrylic acid, a copolymer of ethylene glycol glycidyl ester and lysine, and silica. Silica is particularly preferable.
The method of coating the metal oxide with the polymer may be appropriately selected according to the type of the metal oxide and the polymer, but a wet precipitation method (for example, JP-A-2003-252618) is preferable.
The size of the fine particles may be any size that can be used for mass spectrometry, but ultra-fine particles having a particle size of 3 nm or less, more preferably 1.3 to 3 nm are desirable.
The shape of the fine particles may be any shape such as a spherical shape, a needle shape, a disc shape, an elliptical sphere shape, or a rod shape, but a spherical shape is preferred.

この超ナノ微粒子は、湿式沈殿法を用いて調製するのが好ましい(特開2003−252618号公報)。例えば、以下の式(I)で与えられる超ナノ微粒子 [xM(OH)2・ySiO2]が挙げられる。ここで、xM(OH)2はコアを、ySiO2はシェルを表す。

Figure 0004984900
上記式中、Mは遷移金属または稀土類金属を示し、Ni、FeまたはCoが使用され、好まし
くはFeまたはCoであり、より好ましくはFeである。XはF, Cl, Br, Iから選ばれるハロゲン元素を示す。pは2または3、nは0から9までの整数、mは9または0である。xおよびyはともに1未満の正数である。磁性を発揮するコアおよびその表面修飾層としてのシェルの役割分担の観点から、x>y、かつ、x/yとしては、通常1〜100、好ましくは2〜20程度の範囲から選定される。
より具体的には、超ナノ微粒子 [xM(OH)2・ySiO2]の構造は、図1のように模式的に表すことができる。 These ultra-nanofine particles are preferably prepared using a wet precipitation method (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-252618). For example, ultranano fine particles [xM (OH) 2 · ySiO 2 ] given by the following formula (I) can be mentioned. Here, xM (OH) 2 represents a core and ySiO 2 represents a shell.
Figure 0004984900
In the above formula, M represents a transition metal or a rare earth metal, and Ni, Fe, or Co is used, preferably Fe or Co, and more preferably Fe. X represents a halogen element selected from F, Cl, Br, and I. p is 2 or 3, n is an integer from 0 to 9, and m is 9 or 0. x and y are both positive numbers less than 1. From the viewpoint of role sharing of the core exhibiting magnetism and the shell as the surface modification layer, x> y and x / y are usually selected from the range of about 1 to 100, preferably about 2 to 20.
More specifically, the structure of ultranano fine particles [xM (OH) 2 · ySiO 2 ] can be schematically represented as shown in FIG.

本発明の質量分析方法に使用される微粒子は金属酸化物を被覆するポリマーが表面処理されたものでもよい。表面処理を施すことで分析対象物質との親和性や細胞などへの導入効率を向上させることができる。
ポリマー表面に導入される官能基の種類は特に制限されないが、具体的には、水酸基、アミノ基、イソシアネート基またはメルカプト基などが挙げられる。
これらの官能基は、例えばシランカップリング剤を介して共有結合的に導入できる。
また、ポリマー表面に水酸基を導入するための処理としては、エタノールなどの有機溶媒による洗浄、UV洗浄(特開平1-146330号公報)、プラズマ処理、オートクレーブ処理等が挙げられる。
The fine particles used in the mass spectrometry method of the present invention may be those obtained by surface-treating a polymer that coats a metal oxide. By applying the surface treatment, the affinity with the substance to be analyzed and the efficiency of introduction into cells can be improved.
The type of functional group introduced into the polymer surface is not particularly limited, and specific examples include a hydroxyl group, an amino group, an isocyanate group, or a mercapto group.
These functional groups can be introduced covalently through, for example, a silane coupling agent.
Examples of the treatment for introducing a hydroxyl group on the polymer surface include washing with an organic solvent such as ethanol, UV washing (Japanese Patent Laid-Open No. 1-146330), plasma treatment, autoclave treatment, and the like.

(2)ポリマー被覆微粒子を用いた質量分析
本発明の質量分析方法においては、まず、上記微粒子に分析対象物質を近接させる工程を行う。
ここで、微粒子と分析対象物質はレーザー照射により分析対象物質がイオン化される程度に近接させればよく、例えば、微粒子の溶液を分析対象物質またはこれを含む試料の溶液と混合すること、あるいは、微粒子を担体に固定化し、そこに分析対象物質またはこれを含む試料を添加することにより近接させることができる。質量分析に供する場合の微粒子と分析対象物質の比は特に限定されないが、好ましくは1:10〜10:1、より好ましくは1:3〜3:1の重量比になるように調整することが望ましい。
(2) Mass spectrometry using polymer-coated fine particles In the mass spectrometric method of the present invention, first, a step of bringing a substance to be analyzed close to the fine particles is performed.
Here, the microparticles and the analysis target substance may be brought close to each other so that the analysis target substance is ionized by laser irradiation. For example, the microparticle solution is mixed with the analysis target substance or a sample solution containing the same, or The fine particles can be immobilized on a carrier and brought close to each other by adding a substance to be analyzed or a sample containing the same. The ratio of the fine particles to the analysis target substance in the case of mass spectrometry is not particularly limited, but it is preferably adjusted so that the weight ratio is 1:10 to 10: 1, more preferably 1: 3 to 3: 1. desirable.

分析対象物質の種類は特に制限されず、蛋白質、ペプチド、核酸、糖、脂質などの生体物質や、合成低分子化合物、合成ポリマーなどが挙げられる。
また、分析対象物質は必ずしも精製された物質である必要はなく、分析対象物質を含む試料をそのまま微粒子に添加することによって分析対象物質と微粒子を近接させてもよい。分析対象物質を含む試料としては、分析対象物質を含む、動物、植物または微生物などに由来する細胞や組織や体液、またはこれらからの抽出物などの生体試料が挙げられる。また、土壌や排水などから単離された試料であってもよい。
例えば、微粒子に細胞や組織の抽出物を添加し、細胞や組織中に含まれる分析対象物質の質量分析を行ってもよい。また、培養細胞や単離された組織を含む培地などの溶液中に微粒子を添加してインキュベートした後に、微粒子と分析対象物質を含む抽出物を回収して質量分析を行ってもよい。さらに、非ヒト検体に微粒子を投与した後に、微粒子と分析対象物質を含む抽出物を回収して質量分析を行ってもよい。ここで、非ヒト検体としては、例えば、マウスやラットなどの実験動物が挙げられる。
The type of the substance to be analyzed is not particularly limited, and examples thereof include biological substances such as proteins, peptides, nucleic acids, sugars, lipids, synthetic low molecular compounds, synthetic polymers, and the like.
Further, the analysis target substance is not necessarily a purified substance, and the analysis target substance and the fine particles may be brought close to each other by adding a sample containing the analysis target substance as it is to the fine particles. Examples of the sample containing the substance to be analyzed include biological samples such as cells, tissues and body fluids derived from animals, plants or microorganisms, or extracts from these, which contain the substance to be analyzed. Further, it may be a sample isolated from soil or drainage.
For example, a cell or tissue extract may be added to the fine particles, and mass analysis of the analysis target substance contained in the cells or tissue may be performed. Moreover, after adding microparticles | fine-particles to solutions, such as a culture medium containing a cultured cell or an isolated tissue, and incubating, the extract containing microparticles | fine-particles and a to-be-analyzed substance may be collect | recovered and mass spectrometry may be performed. Furthermore, after administering the microparticles to the non-human specimen, an extract containing the microparticles and the substance to be analyzed may be collected and subjected to mass spectrometry. Here, examples of the non-human specimen include laboratory animals such as mice and rats.

本発明の質量分析方法においては、微粒子が修飾(固定化)された試料プレートを使用し、これに分析対象物質またはそれを含む試料を付着させることにより分析対象物質を微粒子に近接させる工程を行ってもよい。例えば、膜などのシート上に用意した試料を試料プレートの上面に付着させ、試料を転写によりシートからプレートに移動させてプレート上に薄く付着させることが好ましい。このようにすれば、試料中に含まれる多くの分析対象物質を網羅的に質量分析することが可能である。なお、微粒子が修飾された試料プレート上に分析対象物質を塗布してもよい。
試料プレートへの微粒子の修飾は化学的結合による修飾であってもよいし、物理的結合
による修飾であってもよい。例えば、ITO(インジゥムシンオキサイド)シートなどにはDisuccinimidyl Glutarateなどの架橋剤を用いて修飾することができる。
In the mass spectrometric method of the present invention, a step of using a sample plate with modified (immobilized) microparticles, and bringing the analyte to be close to the microparticles by attaching the analyte or a sample containing the same to the sample plate is performed. May be. For example, it is preferable that a sample prepared on a sheet such as a film is attached to the upper surface of the sample plate, and the sample is transferred from the sheet to the plate by transfer to be attached thinly on the plate. In this way, it is possible to comprehensively perform mass analysis on many analytes contained in a sample. The analysis target substance may be applied on a sample plate in which fine particles are modified.
The modification of the fine particles to the sample plate may be a chemical bond modification or a physical bond modification. For example, an ITO (indium synoxide) sheet or the like can be modified using a cross-linking agent such as Disuccinimidyl Glutarate.

本発明の質量分析方法においては、次に、微粒子に近接させた分析対象物質、または微粒子と分析対象物質が付着したプレートにレーザー照射して分析対象物質のイオン化を微粒子に支援させる工程を行う。
照射するレーザー光は試料上での照射径が50μm以下になるように集光光学系により調整されることが好ましい。実際には、分析対象の試料が細胞であるような場合には、レーザー光の照射径を10μm以下に、例えば数μm程度まで絞ることが望ましい。レーザー照射装置は、通常のMALDI(マトリックス支援レーザー脱離イオン化)質量分析に使用される装置を使用することができ、例えば、TOF2(島津製作所)、UltraFlex(Bruker Daltonics社)、ABI4800(ABI社)などが使用できる。
In the mass spectrometric method of the present invention, next, a step of supporting the ionization of the analysis target substance on the fine particle by irradiating the analysis target substance close to the fine particle or a plate on which the fine particle and the analysis target substance are attached by laser irradiation is performed.
The laser light to be irradiated is preferably adjusted by a condensing optical system so that the irradiation diameter on the sample is 50 μm or less. Actually, when the sample to be analyzed is a cell, it is desirable to reduce the irradiation diameter of the laser light to 10 μm or less, for example, about several μm. As the laser irradiation apparatus, an apparatus used for ordinary MALDI (matrix-assisted laser desorption / ionization) mass spectrometry can be used. For example, TOF2 (Shimadzu Corporation), UltraFlex (Bruker Daltonics), ABI4800 (ABI) Etc. can be used.

金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子材料では、微粒子に接触した試料に微小径のレーザー光が当たると、微粒子がレーザー光を吸収し、その金属酸化物から構成されている微粒子のコアと試料との相互作用により試料分子をイオン化させる。したがって、この微粒子材料によれば、既存のマトリクス群から選択、使用を省略して質量分析を実行することができ、その分析対象物質のみのイオン化を支援することができる。
なお、検出は通常の質量分析に使用される検出装置を使用することができ、例えば、TOF2(島津製作所)、UltraFlex(Bruker Daltonics社)、ABI4800(ABI社)などが使用できる。
In the case of a fine particle material in which a polymer is coated on a core made of a metal oxide, when a laser beam with a small diameter hits a sample in contact with the fine particle, the fine particle absorbs the laser light, and the fine particle composed of the metal oxide The sample molecules are ionized by the interaction between the core and the sample. Therefore, according to this fine particle material, it is possible to perform mass analysis by omitting selection and use from an existing matrix group, and it is possible to support ionization of only the analysis target substance.
For detection, a detection device used for ordinary mass spectrometry can be used, and for example, TOF2 (Shimadzu Corporation), UltraFlex (Bruker Daltonics), ABI4800 (ABI) and the like can be used.

本発明の質量分析方法によれば、分析者はまず生きた試料から分析対象物質をとらえることができ、既存のマトリクスを用いずに質量分析を行ことができる。それによって、分析者が本当に解析したい物質のみの存在情報を得ることができ、既存の様々なマトリクス群から分析対象物質に合った物を探索する必要もなくなるため、測定に要する時間も節約することができる。   According to the mass spectrometric method of the present invention, an analyst can first grasp a substance to be analyzed from a living sample, and can perform mass spectrometry without using an existing matrix. As a result, the analyst can obtain the presence information of only the substance that he / she really wants to analyze, and it is not necessary to search for a substance suitable for the substance to be analyzed from various existing matrix groups, thus saving the time required for measurement. Can do.

本発明のレーザー照射用のイオン化支援剤は、上記の金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子を有効成分とし、質量分析に使用される。
本発明の試料プレートは、上記の金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆された微粒子が修飾されている質量分析用試料プレートである。試料プレートの材質はレーザー照射に耐えうるものであれば特に制限されないが、例えば、チタン、金コートされたスチール、ITOシートなどが挙げられる。
本発明のレーザー照射による分析対象物質のイオン化を支援するためのキットは、上記試料プレートを含み、該プレート上面で分析対象物質を含む試料を転写により付着させ、該試料にレーザーを照射して分析対象物質を検出するためのキットである。ここで、「転写により付着させ」とは、例えば、試料を膜などのシート上に用意し、それをプレートの上面に付着させてシートからプレートに移動させることなどの態様が挙げられる。本発明のキットは質量分析に好適に使用され、質量分析用のその他の試薬を含むものであってもよい。
The ionization assisting agent for laser irradiation according to the present invention comprises fine particles in which a polymer core is coated with a polymer, and is used for mass spectrometry.
The sample plate of the present invention is a sample plate for mass spectrometry in which fine particles obtained by coating a polymer on a core made of the above metal oxide are modified. The material of the sample plate is not particularly limited as long as it can withstand laser irradiation, and examples thereof include titanium, gold-coated steel, and ITO sheet.
A kit for supporting ionization of a substance to be analyzed by laser irradiation according to the present invention includes the above-described sample plate, a sample containing the substance to be analyzed is attached to the upper surface of the plate by transfer, and the sample is irradiated with a laser for analysis. A kit for detecting a target substance. Here, “attaching by transfer” includes, for example, a mode in which a sample is prepared on a sheet such as a film, and the sample is attached to the upper surface of the plate and moved from the sheet to the plate. The kit of the present invention is suitably used for mass spectrometry, and may contain other reagents for mass spectrometry.

次に本発明の具体的な実施例を示すが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。   Next, specific examples of the present invention will be shown, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1:超ナノ微粒子の調製(γ-Fe系)
微粒子は単分散に微粒子が得られる湿式沈殿法を用いた。調製に際して、FeCl2・4H2OとNa2SiO3・9H2Oを材料として採用しγ-Fe2O3超ナノ微粒子を調製した。
19.9gのFeCl2・4H2O(10 mM)と28.4gのNa2SiO3・9H2O(10 mM)を秤量し
それぞれ500mlの蒸留水に溶解させて、二つの水溶液を得た。室温で約5時間、充分攪拌しながら両者を混合させ反応を完結させた後、20分間遠心分離器に掛け上澄み液を捨て、蒸留水を注いで再分散させてから遠心分離器に掛け上澄み液を捨てる操作を数回繰り返し、沈殿物を洗浄した。ついで、約350Kに保持した恒温槽で乾燥後、乳鉢で微粉砕してからアルミナ製ボートに載置し、空気雰囲気中の電気炉にて、373〜1273Kの温度範囲で4〜10時間焼成して超ナノ微粒子を得た。下記の実施例3以降に用いた鉄系超ナノ微粒子は873Kでアニールしたものである。
Example 1: Preparation of ultra-nano fine particles (γ-Fe system)
For the fine particles, a wet precipitation method in which fine particles were obtained in a monodisperse manner was used. During the preparation, FeCl 2 .4H 2 O and Na 2 SiO 3 .9H 2 O were employed as materials to prepare γ-Fe 2 O 3 ultra-nano particles.
19.9 g of FeCl 2 .4H 2 O (10 mM) and 28.4 g of Na 2 SiO 3 .9H 2 O (10 mM) were weighed and dissolved in 500 ml of distilled water to obtain two aqueous solutions. . After mixing the two with sufficient agitation at room temperature for about 5 hours to complete the reaction, throw the supernatant into a centrifuge for 20 minutes, discard the supernatant, re-disperse it with distilled water, and then apply to the centrifuge to remove the supernatant. The operation of discarding was repeated several times to wash the precipitate. Next, after drying in a thermostatic bath maintained at about 350K, pulverizing in a mortar, placing on an alumina boat, and firing in an electric furnace in an air atmosphere at a temperature range of 373 to 1273K for 4 to 10 hours Ultra-fine particles were obtained. The iron-based ultra-nanoparticles used in Example 3 and below are those annealed at 873K.

実施例2:超ナノ微粒子の調製(Co系)
微粒子は単分散に微粒子が得られる湿式沈殿法を用いた。調製に際して、CoCl2・6H2OとNa2SiO3・9H2Oを材料として採用し超ナノ微粒子を調製した。
1.19gのCoCl2・6H2O(10 mM)と1.42gのNa2SiO3・9H2O(10 mM)を秤量しそれぞれ500mlの蒸留水に溶解させて、二つの水溶液を得た。室温で約10分、充分攪拌しながら両者を混合させ反応を完結させた後、20分間遠心分離器に掛け上澄み液を捨て、蒸留水を注いで再分散させてから遠心分離器に掛け上澄み液を捨てる操作を数回繰り返し、沈殿物を洗浄した。ついで、約350Kに保持した乾燥炉で乾燥後、乳鉢で微粉砕してからアルミナ製ボートに載置し、空気雰囲気中の電気炉にて、623〜973Kの温度範囲で10時間焼成してCo3O4超ナノ微粒子を得た。下記の実施例3以降に用いたコバルト系超ナノ微粒子は623Kでアニールしたものである。
Example 2: Preparation of ultra-nano fine particles (Co system)
For the fine particles, a wet precipitation method in which fine particles were obtained in a monodisperse manner was used. In preparation, CoCl 2 · 6H 2 O and Na 2 SiO 3 · 9H 2 O were used as materials to prepare ultra-nano particles.
1.19 g CoCl 2 .6H 2 O (10 mM) and 1.42 g Na 2 SiO 3 .9H 2 O (10 mM) were weighed and dissolved in 500 ml distilled water to obtain two aqueous solutions. About 10 minutes at room temperature, the two are mixed with sufficient agitation to complete the reaction. Then, the supernatant is poured into a centrifuge for 20 minutes, and the supernatant is discarded. After re-dispersing with distilled water, the supernatant is put into a centrifuge. The operation of discarding was repeated several times to wash the precipitate. Next, after drying in a drying furnace maintained at about 350K, finely pulverizing in a mortar and placing on an alumina boat, firing in an electric furnace in an air atmosphere at a temperature range of 623 to 973K for 10 hours, Co 3 O 4 ultra-nanoparticles were obtained. The cobalt-based ultra-nanoparticles used in Example 3 and later are those annealed at 623K.

実施例3: 微粒子表面への水酸基の導入
この微粒子の表面洗浄法としては、微粒子表面がシリカコートされているため、エタノール洗浄、もしくは、プラズマ処理、オートクレーブ処理のどれを用いてもよいが、エタノール洗浄、さらに好ましくはオートクレーブ処理が好ましい。
具体的には、エタノールを500μL用い、室温で1分穏やかに攪拌し、5,000rpmで3分間遠心分離を行い、上澄みを除去し、500μLの超純水で同様に3回洗浄を行った。その後、100℃で30分乾燥させ、完全に水分を除去した。
具体的には、微粒子粉末を耐熱瓶に入れて滅菌用のオートクレーブ装置で処理する。
Example 3: Introduction of hydroxyl group onto fine particle surface As the fine particle surface cleaning method, since the fine particle surface is silica-coated, either ethanol cleaning, plasma treatment or autoclave treatment may be used. Washing, more preferably autoclaving is preferred.
Specifically, 500 μL of ethanol was used, gently stirred at room temperature for 1 minute, centrifuged at 5,000 rpm for 3 minutes, the supernatant was removed, and washed with 500 μL of ultrapure water in the same manner three times. Then, it was dried at 100 ° C. for 30 minutes to completely remove moisture.
Specifically, the fine particle powder is put in a heat-resistant bottle and processed by an autoclave apparatus for sterilization.

実施例4:微粒子像の撮影
得られた超ナノ微粒子像を電子顕微鏡(JEM-1230:日本電子)により撮影した。加速電圧100kVでおこなった。
γ-Fe2O3超ナノ微粒子の場合 (図2)、粒子径は、3 nm (変動係数(C.V.)8%)であった。
Co3O4の場合(図3)、粒子径は、3.6 nm (C.V. 21%)であった。
Example 4: Photographing of Fine Particle Image The obtained ultra-nanofine particle image was photographed with an electron microscope (JEM-1230: JEOL). The acceleration voltage was 100kV.
In the case of γ-Fe 2 O 3 ultra-nanoparticles (FIG. 2), the particle size was 3 nm (coefficient of variation (CV) 8%).
In the case of Co 3 O 4 (FIG. 3), the particle size was 3.6 nm (CV 21%).

実施例5:超ナノ微粒子のマトリクス化(コア組成:γ-Fe2O3
γ-Fe2O3超ナノ微粒子飽和溶液、ペプチドサンプル(Substance P acetate salt hydrate;分子量 1346.7)を重量比で、2:1の割合で混合した物を(1)、水、ペプチドサンプル(Substance P acetate salt hydrate;分子量 1346.7)を重量比で、2:1の割合で混合した物を(2)(コントロール)とした。各サンプルを質量分析専用プレート(MTP 384 target plate ground steel T F; Bruker Daltonics社)に2μL滴下し真空乾燥させた。乾燥後、質量分析装置(Ultraflex; Bruker Daltonics)によりReflector Positiveモードでサンプル解析を行った。結果より、Substance P:1347.7(プロトン付加体[H+])、1369.7 (ナトリウム付加体[Na+])の質量電荷比(m/z)が得られた。微粒子非存在下ではサンプルをイオン化することはできなかった。S/N比は、Substance P+[H+]で 1220:1、Substance P+[Na+]で 195:1 (微粒子存在下:微粒子非存在下)である。Na+付加体のピークも同時に得られていることから、塩存在下でもサンプルのみイオン化を支援することが認められた。(図4)
Example 5: Matrix formation of ultra-fine nanoparticles (core composition: γ-Fe 2 O 3 )
γ-Fe 2 O 3 super-nanofine particle saturated solution, peptide sample (Substance P acetate salt hydrate; molecular weight 1346.7) mixed at a weight ratio of 2: 1 (1), water, peptide sample (Substance P A mixture of acetate salt hydrate (molecular weight 1346.7) at a weight ratio of 2: 1 was defined as (2) (control). 2 μL of each sample was dropped on a plate dedicated for mass spectrometry (MTP 384 target plate ground steel TF; Bruker Daltonics) and vacuum-dried. After drying, sample analysis was performed in a reflector positive mode using a mass spectrometer (Ultraflex; Bruker Daltonics). From the results, mass-to-charge ratios (m / z) of Substance P: 1347.7 (proton adduct [H + ]) and 1369.7 (sodium adduct [Na + ]) were obtained. In the absence of fine particles, the sample could not be ionized. S / N ratio, Substance P + [H +] at 1220: 1, Substance P + [ Na +] at 195: a: (particulate absence microparticles presence) 1. Since the peak of Na + adduct was also obtained at the same time, it was confirmed that only the sample supported ionization even in the presence of salt. (Fig. 4)

実施例6:超ナノ微粒子のマトリクス化(コア組成:γ-Fe2O3
γ-Fe2O3超ナノ微粒子飽和溶液、ペプチドサンプル(Bradykinin[1-7]; 分子量 756.4)を重量比で、2:1の割合で混合した物を(1)、水、ペプチドサンプル(Bradykinin[1-7]; 分子量 756.4)を重量比で、2:1の割合で混合した物を(2)(コントロール)とした。各サンプルを質量分析専用プレート(MTP 384 target plate ground steel T F; Bruker Daltonics社)に2μL滴下し真空乾燥させた。乾燥後、質量分析装置(Ultraflex; Bruker Daltonics)によりReflector Positiveモードでサンプル解析を行った。結果より、Bradykinin [1-7] +[H+]の質量電荷比(m/z)757.4が得られた。微粒子非存在下ではサンプルをイオン化することはできなかった。S/N比は、Bradykinin [1-7]で 130:1(微粒子存在下:微粒子非存在下)であることから、サンプルのイオン化を支援することが認められた。(図5)
Example 6: Matrix formation of ultra-nano fine particles (core composition: γ-Fe 2 O 3 )
γ-Fe 2 O 3 super-nanofine particle saturated solution, peptide sample (Bradykinin [1-7]; molecular weight 756.4) mixed at a weight ratio of 2: 1 (1), water, peptide sample (Bradykinin [1-7]; A mixture of molecular weight 756.4) at a weight ratio of 2: 1 was designated as (2) (control). 2 μL of each sample was dropped on a plate dedicated for mass spectrometry (MTP 384 target plate ground steel TF; Bruker Daltonics) and vacuum-dried. After drying, sample analysis was performed in a reflector positive mode using a mass spectrometer (Ultraflex; Bruker Daltonics). From the results, a mass-to-charge ratio (m / z) 757.4 of Bradykinin [1-7] + [H + ] was obtained. In the absence of fine particles, the sample could not be ionized. The S / N ratio was 130: 1 in Bradykinin [1-7] (in the presence of microparticles: in the absence of microparticles), which was confirmed to support ionization of the sample. (Fig. 5)

実施例7:超ナノ微粒子のマトリクス化(コア組成:Co3O4
Co3O4超ナノ微粒子飽和溶液、ペプチドサンプル(Substance P acetate salt hydrate;分子量 1346.7)を重量比で、2:1の割合で混合した物を(1)、水、ペプチドサンプル(Substance P acetate salt hydrate;分子量 1346.7)を重量比で、2:1の割合で混合した物を(2)(コントロール)とした。各サンプルを質量分析専用プレート(MTP 384 target plate ground steel T F; Bruker Daltonics社)に2μL滴下し真空乾燥させた。乾燥後、質量分析装置(Ultraflex; Bruker Daltonics)によりReflector Positiveモードでサンプル解析を行った。結果より、Substance P:1347.7(プロトン付加体[H+])、1369.7(ナトリウム付加体[Na+])の質量電荷比(m/z)が得られた。微粒子非存在下ではサンプルをイオン化することはできなかった。S/N比は、Substance P+[H+]で 99:1、Substance P+[Na+]で 44:1 (微粒子存在下:微粒子非存在下)である。Na+付加体のピークも同時に得られていることから、塩存在下でもサンプルのみイオン化を支援することが認められた。(図6)
Example 7: Matrix formation of ultra-nano fine particles (core composition: Co 3 O 4 )
Co 3 O 4 ultra-nano fine particle saturated solution, peptide sample (Substance P acetate salt hydrate; molecular weight 1346.7) mixed in a weight ratio of 2: 1 (1), water, peptide sample (Substance P acetate salt hydrate (molecular weight 1346.7) was mixed at a weight ratio of 2: 1 to make (2) (control). 2 μL of each sample was dropped on a plate dedicated for mass spectrometry (MTP 384 target plate ground steel TF; Bruker Daltonics) and vacuum-dried. After drying, sample analysis was performed in a reflector positive mode using a mass spectrometer (Ultraflex; Bruker Daltonics). From the results, mass-to-charge ratios (m / z) of Substance P: 1347.7 (proton adduct [H + ]) and 1369.7 (sodium adduct [Na + ]) were obtained. In the absence of fine particles, the sample could not be ionized. S / N ratio, Substance P + [H +] at 99: 1, Substance P + [ Na +] in 44: 1: (fine presence particulate absence). Since the peak of Na + adduct was also obtained at the same time, it was confirmed that only the sample supported ionization even in the presence of salt. (Fig. 6)

実施例8:超ナノ微粒子のマトリクス化(コア組成:Co3O4
Co3O4超ナノ微粒子飽和溶液、ペプチドサンプル(Bradykinin[1-7]; 分子量 756.4)を重量比で、2:1の割合で混合した物を(1)、水、ペプチドサンプル(Bradykinin[1-7];分子量 756.4)を重量比で、2:1の割合で混合した物を(2)(コントロール)とした。各サンプルを質量分析専用プレート(MTP 384 target plate ground steel T F; Bruker Daltonics社)に2μL滴下し真空乾燥させた。乾燥後、質量分析装置(Ultraflex; Bruker Daltonics)によりReflector Positiveモードでサンプル解析を行った。結果より、Bradykinin [1-7]:757.4の質量電荷比(m/z)が各々得られた。微粒子非存在下ではサンプルをイオン化することはできなかった。S/N比は、Bradykinin [1-7]で 376:1(微粒子存在下:微粒子非存在下)であることから、サンプルのイオン化を支援することが認められた。(図7)
Example 8: Matrix formation of ultra-nano fine particles (core composition: Co 3 O 4 )
Co 3 O 4 ultra-nanofine particle saturated solution, peptide sample (Bradykinin [1-7]; molecular weight 756.4) in a weight ratio of 2: 1 (1), water, peptide sample (Bradykinin [1 -7]; a molecular weight of 756.4) mixed at a weight ratio of 2: 1 was defined as (2) (control). 2 μL of each sample was dropped on a plate dedicated for mass spectrometry (MTP 384 target plate ground steel TF; Bruker Daltonics) and vacuum-dried. After drying, sample analysis was performed in a reflector positive mode using a mass spectrometer (Ultraflex; Bruker Daltonics). From the results, a mass-to-charge ratio (m / z) of Bradykinin [1-7]: 757.4 was obtained. In the absence of fine particles, the sample could not be ionized. The S / N ratio was 376: 1 (in the presence of microparticles: in the absence of microparticles) as determined by Bradykinin [1-7], and thus was confirmed to support ionization of the sample. (Fig. 7)

本発明の微粒子は、質量分析において必須のマトリクスとしての機能を有し、分析対象物質の種類によらずそのイオン化を支援する。さらにまた、細胞、組織内へ容易に取り込まれうるため、生細胞や組織などの試料に含まれる分析対象物質の解析に用いることができる。
The fine particles of the present invention have a function as an essential matrix in mass spectrometry, and support the ionization regardless of the type of analyte. Furthermore, since it can be easily taken into cells and tissues, it can be used for analysis of analysis target substances contained in samples such as living cells and tissues.

超ナノ微粒子の構造予想図Predicted structure of ultra-nano particles コア組成:γ-Fe2O3の超ナノ微粒子の電子顕微鏡図。Core composition: Electron micrograph of γ-Fe 2 O 3 ultra-fine particles. コア組成:γ-Co3O4の超ナノ微粒子の電子顕微鏡図。Core composition: Electron micrograph of ultra-fine particles of γ-Co 3 O 4 . コア組成:γ-Fe2O3のナノマトリクスとペプチドサンプル混合物のMSスペクトル。Core composition: MS spectrum of γ-Fe 2 O 3 nanomatrix and peptide sample mixture. コア組成:γ-Fe2O3のナノマトリクスとペプチドサンプル混合物のMSスペクトル。Core composition: MS spectrum of γ-Fe 2 O 3 nanomatrix and peptide sample mixture. コア組成:Co3O4のナノマトリクスとペプチドサンプル混合物のMSスペクトル。Core composition: MS spectrum of a Co 3 O 4 nanomatrix and peptide sample mixture. コア組成:Co3O4のナノマトリクスとペプチドサンプル混合物のMSスペクトル。Core composition: MS spectrum of a Co 3 O 4 nanomatrix and peptide sample mixture.

Claims (9)

(a)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆され、表面処理された微粒子と分析対象物質を近接させる工程、および
(b)レーザー照射を行うことにより前記微粒子の近傍の分析対象物質のイオン化を前記微粒子に支援させる工程、
を含むことを特徴とする質量分析法。
(A) a step in which a core made of a metal oxide is coated with a polymer , and the surface-treated fine particles and the analyte are brought close to each other; and (b) ionization of the analyte in the vicinity of the fine particles by performing laser irradiation. step of support to the fine particles,
Including mass spectrometry.
(a)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆され、表面処理された微粒子が修飾されている試料プレートに分析対象物質を付着させる工程、および
(b)レーザー照射を行うことにより前記微粒子の近傍の分析対象物質のイオン化を前記微粒子に支援させる工程、
を含むことを特徴とする質量分析法。
(A) a step of attaching an analyte to a sample plate in which a core made of a metal oxide is coated with a polymer and the surface-treated fine particles are modified; and (b) the vicinity of the fine particles by performing laser irradiation. step of the ionization of the analyte supported on the fine particles of,
Including mass spectrometry.
金属酸化物が遷移金属または希土類金属の酸化物である、請求項1または2に記載の質量分析法。The mass spectrometry method according to claim 1 or 2, wherein the metal oxide is an oxide of a transition metal or a rare earth metal. 分析対象物質を含む試料を用いて工程(a)を行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載の質量分析法。 The mass spectrometry method as described in any one of Claims 1-3 which performs a process (a) using the sample containing a to-be-analyzed substance. (a)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆され、表面処理された微粒子を非ヒト検体に投与する工程、
(b)非ヒト検体から微粒子および分析対象物質を含む抽出物を回収する工程、および
c)レーザー照射を行うことにより前記微粒子の近傍の分析対象物質のイオン化を前記微粒子に支援させる工程、
を含むことを特徴とする質量分析法。
(A) a step of administering to a non-human specimen fine particles having a metal oxide core coated with a polymer and surface-treated ;
(B) a step of supporting the ionization of analytes in the vicinity of the fine particles to the fine particles by a process for recovering an extract containing particulate and analytes from non-human subject, and (c) laser irradiation performed,
Including mass spectrometry.
(a)金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆され、表面処理された微粒子を細胞または組織に導入する工程、
(b)細胞または組織から微粒子および分析対象物質を含む抽出物を回収する工程、および
c)レーザー照射を行うことにより前記微粒子の近傍の分析対象物質のイオン化を前記
微粒子に支援させる工程、
を含むことを特徴とする質量分析法。
(A) a step of introducing into a cell or tissue microparticles coated with a polymer on a core made of a metal oxide and surface-treated ;
(B) supporting the ionization of analytes in the vicinity of the fine particles in the <br/> particles by performing step recovering the extract containing the microparticles and the analyte from the cells or tissue, and (c) laser irradiation The process of
Including mass spectrometry.
50μm以下の径のレーザー光となるように集光してレーザー照射を行う、請求項1〜のいずれか一項に記載の質量分析法。 The mass spectrometry method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the laser beam is condensed so as to be a laser beam having a diameter of 50 µm or less. 金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆され、表面処理された微粒子を有効成分とする、質量分析用のレーザー照射用イオン化支援剤。 An ionization assisting agent for laser irradiation for mass spectrometry, comprising as an active ingredient fine particles having a metal oxide core coated with a polymer and surface-treated . 金属酸化物からなるコアにポリマーが被覆され、表面処理された微粒子が修飾されている質量分析用試料プレート。 A sample plate for mass spectrometry, in which a core made of a metal oxide is coated with a polymer and the surface-treated fine particles are modified.
JP2007004614A 2007-01-12 2007-01-12 Mass spectrometry using polymer-coated microparticles Active JP4984900B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007004614A JP4984900B2 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Mass spectrometry using polymer-coated microparticles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007004614A JP4984900B2 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Mass spectrometry using polymer-coated microparticles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008170326A JP2008170326A (en) 2008-07-24
JP4984900B2 true JP4984900B2 (en) 2012-07-25

Family

ID=39698555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007004614A Active JP4984900B2 (en) 2007-01-12 2007-01-12 Mass spectrometry using polymer-coated microparticles

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4984900B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011004889A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 大日本塗料株式会社 Substrate for mass spectrometric analysis, process for producing same, and mass spectrometry
KR101321747B1 (en) * 2012-05-07 2013-10-28 한국표준과학연구원 Bio-chip for secondary ion mass spectroscopy and the fabrication method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6243562A (en) * 1985-08-21 1987-02-25 Shimadzu Corp Sample preparation and sample holder for laser ionizing mass spectrometer
JP2569570B2 (en) * 1987-06-19 1997-01-08 株式会社島津製作所 Solid chromatography mass spectrometry
NZ267842A (en) * 1993-05-28 1997-09-22 Baylor College Medicine Apparatus for measuring molecular mass (by mass spectrometry) in which the sample is ionised on the sample holder and desorbed therefrom by laser pulses
EP1036202B1 (en) * 1997-12-05 2002-05-02 Max-Planck-Gesellschaft Zur Förderung Der Wissenschaften E.V. Method for identifying nucleic acids by means of matrix-assisted laser desorption/ionisation mass spectrometry
DE10144250A1 (en) * 2001-08-31 2003-04-03 Fraunhofer Ges Forschung Improved mass spectrometric analysis using nanoparticles
CA2590009C (en) * 2004-12-23 2013-11-26 Micromass Uk Limited Mass spectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008170326A (en) 2008-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sekuła et al. Gold nanoparticle-enhanced target (AuNPET) as universal solution for laser desorption/ionization mass spectrometry analysis and imaging of low molecular weight compounds
Rubakhin et al. Imaging mass spectrometry: fundamentals and applications to drug discovery
Hua et al. Silver nanoparticles as matrix for laser desorption/ionization mass spectrometry of peptides
CN105929017B (en) Application of the molybdenum disulfide/nano-ag composite as matrix in Matrix-assisted laser desorption ionization detection
Kuzema Small-molecule analysis by surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry
Chang et al. Analysis of peptides and proteins affinity-bound to iron oxide nanoparticles by MALDI MS
Chen et al. Tip-enhanced photoinduced electron transfer and ionization on vertical silicon nanowires
JP4911704B2 (en) LDI plate manufacturing method
Shiea et al. Use of a water-soluble fullerene derivative as precipitating reagent and matrix-assisted laser desorption/ionization matrix to selectively detect charged species in aqueous solutions
Shastri et al. Synthesis, characterization and bifunctional applications of bidentate silver nanoparticle assisted single drop microextraction as a highly sensitive preconcentrating probe for protein analysis
Kailasa et al. Functionalized quantum dots with dopamine dithiocarbamate as the matrix for the quantification of efavirenz in human plasma and as affinity probes for rapid identification of microwave tryptic digested proteins in MALDI-TOF-MS
Hsu et al. Desorption ionization of biomolecules on metals
Lee et al. Nanoengineered micro gold shells for LDI-TOF analysis of small molecules
SG193811A1 (en) Identification of sample components
US8080784B2 (en) Ionization device
Muthu et al. Nanopost array laser desorption ionization mass spectrometry (NAPA-LDI MS): Gathering moss?
JP4984900B2 (en) Mass spectrometry using polymer-coated microparticles
Al-Hetlani et al. CeO2-CB nanocomposite as a novel SALDI substrate for enhancing the detection sensitivity of pharmaceutical drug molecules in beverage samples
CN106324072B (en) Application of iron oxide matrix in cerebrospinal fluid mass spectrometry
JP2012163548A (en) Information acquisition method
Obena et al. Iron oxide nanomatrix facilitating metal ionization in matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry
JP2010151727A (en) Substrate for mass spectrometry, method of manufacturing same, and method of mass spectrometry
Moritake et al. Magnetic nanoparticle-based mass spectrometry for the detection of biomolecules in cultured cells
Chen et al. Analysis of Biomolecules through Surface‐Assisted Laser, Desorption/Ionization Mass Spectrometry Employing Nanomaterials
CN106404887B (en) Zinc oxide zeolite composite material for analyzing small molecules and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090914

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110817

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110830

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20111026

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111031

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20111027

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120403

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120416

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4984900

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3