JP7421170B2 - Organic silica substrate and laser desorption/ionization mass spectrometry method using it - Google Patents

Organic silica substrate and laser desorption/ionization mass spectrometry method using it Download PDF

Info

Publication number
JP7421170B2
JP7421170B2 JP2021042719A JP2021042719A JP7421170B2 JP 7421170 B2 JP7421170 B2 JP 7421170B2 JP 2021042719 A JP2021042719 A JP 2021042719A JP 2021042719 A JP2021042719 A JP 2021042719A JP 7421170 B2 JP7421170 B2 JP 7421170B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
organic silica
organic
film
thin film
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
JP2021042719A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022142520A (en
Inventor
有理 佐々木
倫大 溝下
雅和 村瀬
康友 後藤
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.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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 Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
Priority to JP2021042719A priority Critical patent/JP7421170B2/en
Publication of JP2022142520A publication Critical patent/JP2022142520A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7421170B2 publication Critical patent/JP7421170B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

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

Description

本発明は、有機シリカ基板、及びそれを用いたレーザー脱離/イオン化質量分析方法に関し、より詳しくは、レーザー光を吸収可能な有機シリカ膜を備える有機シリカ基板、及びそれを用いたレーザー脱離/イオン化質量分析方法に関する。 The present invention relates to an organic silica substrate and a laser desorption/ionization mass spectrometry method using the same, and more specifically, an organic silica substrate equipped with an organic silica film capable of absorbing laser light, and a laser desorption method using the same. /Relating to ionization mass spectrometry method.

従来の一般的なレーザー脱離/イオン化質量分析においては、マトリックスと呼ばれる低分子量の有機物が測定対象物質と混合され、レーザー光照射時に前記マトリックスが測定対象物質の脱離/イオン化を支援することによって、質量分析を可能にしていた。しかしながら、前記マトリックスは、レーザー光照射より測定対象物質とともに脱離/イオン化するため、得られるマススペクトル(LDI-MSスペクトル)の低分子量域にマトリックス由来のシグナルが妨害ピークとして観測され、低分子量域の質量分析が困難となるという問題があった。 In conventional general laser desorption/ionization mass spectrometry, a low-molecular-weight organic substance called a matrix is mixed with the target substance, and when laser light is irradiated, the matrix supports the desorption/ionization of the target substance. , which made mass spectrometry possible. However, since the matrix is desorbed/ionized together with the substance to be measured by laser light irradiation, signals derived from the matrix are observed as interference peaks in the low molecular weight region of the obtained mass spectrum (LDI-MS spectrum). There was a problem in that mass spectrometry was difficult.

このため、マトリックスを使用しないレーザー脱離/イオン化質量分析方法が検討されている。例えば、特開2018-185200号公報(特許文献1)には、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有し、平均細孔径が5~50nmの細孔を有し、かつ、表面開口率が33~70%である有機シリカ多孔膜を備えるレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板が開示されている。このような有機シリカ基板を用いることによって、上記の問題が解決され、低分子量域の測定対象物質に対しても、レーザー脱離/イオン化質量分析が可能となった。 For this reason, laser desorption/ionization mass spectrometry methods that do not use a matrix are being considered. For example, Japanese Patent Application Publication No. 2018-185200 (Patent Document 1) describes a method that has an organic group capable of absorbing laser light in its skeleton, has pores with an average pore diameter of 5 to 50 nm, and has a surface aperture ratio. An organosilica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry is disclosed that includes an organosilica porous membrane having an organic silica porous film having a ionization ratio of 33 to 70%. By using such an organic silica substrate, the above problems have been solved, and laser desorption/ionization mass spectrometry has become possible even for substances to be measured in the low molecular weight range.

しかしながら、従来の有機シリカ基板を用いたレーザー脱離/イオン化質量分析においては、測定対象物質の検出感度が必ずしも十分に高いものではなく、より高感度のレーザー脱離/イオン化質量分析方法が求められている。そこで、特開2020-165707号公報(特許文献2)には、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格に有する有機シリカからなる有機シリカ薄膜と、該有機シリカ薄膜の表面上に積層された疎水層とを備えており、前記疎水層が脂肪族系の炭素骨格を主骨格とする疎水基及び前記有機シリカのシリカ骨格と共有結合可能な官能基を有する疎水性材料からなる層であり、かつ、前記疎水層の厚みが0.2~5.5nmであるレーザー脱離/イオン化質量分析用の有機シリカ基板が提案されており、この有機シリカ基板を用いることによって、より高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析を行うことが可能となることが記載されている。 However, in laser desorption/ionization mass spectrometry using conventional organic silica substrates, the detection sensitivity of target substances is not necessarily high enough, and a more sensitive laser desorption/ionization mass spectrometry method is required. ing. Therefore, Japanese Patent Application Laid-open No. 2020-165707 (Patent Document 2) discloses an organic silica thin film made of organic silica having an organic group capable of absorbing laser light in its skeleton, and a hydrophobic layer laminated on the surface of the organic silica thin film. the hydrophobic layer is a layer made of a hydrophobic material having a hydrophobic group having an aliphatic carbon skeleton as a main skeleton and a functional group capable of covalently bonding to the silica skeleton of the organic silica, and , an organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry in which the hydrophobic layer has a thickness of 0.2 to 5.5 nm has been proposed, and by using this organic silica substrate, laser desorption with higher sensitivity can be achieved. / It is described that it becomes possible to perform ionization mass spectrometry.

ところが、生体関連分子等の親水性の高い化合物をレーザー脱離/イオン化質量分析する場合には、特許文献2に記載の有機シリカ基板を用いても、測定対象分子物である高親水性化合物が有機シリカ基板の表面に均一に吸着せず、高親水性化合物を高感度で検出することが困難であった。 However, when performing laser desorption/ionization mass spectrometry on highly hydrophilic compounds such as bio-related molecules, even if the organic silica substrate described in Patent Document 2 is used, the highly hydrophilic compounds that are the molecules to be measured are It was difficult to detect highly hydrophilic compounds with high sensitivity because they were not uniformly adsorbed onto the surface of the organic silica substrate.

また、Sunia A.Traugerら、Anal.Chem.、2004年、第76巻、第15号、4484~4489頁(非特許文献1)には、多孔質シリコンを用いた脱離/イオン化質量分析において、多孔質シリコンの表面をシラン化合物で処理して親水基又は疎水基を導入することによって、測定対象分子が高感度で検出されることが記載されているが、多孔質シリコンの表面に親水性領域と疎水性領域とをバランスよく均一に形成するといった検討は記載されていない。 Also, Sunia A. Trauger et al., Anal. Chem. , 2004, Vol. 76, No. 15, pp. 4484-4489 (Non-Patent Document 1), in desorption/ionization mass spectrometry using porous silicon, the surface of porous silicon is treated with a silane compound. It has been reported that molecules to be measured can be detected with high sensitivity by introducing hydrophilic or hydrophobic groups into the surface of porous silicon. There is no mention of such consideration.

特開2018-185200号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-185200 特開2020-165707号公報Japanese Patent Application Publication No. 2020-165707

Sunia A.Traugerら、Anal.Chem.、2004年、第76巻、第15号、4484~4489頁Sunia A. Trauger et al., Anal. Chem. , 2004, Vol. 76, No. 15, pp. 4484-4489.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、生体関連分子等の高親水性化合物についても高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析することを可能にする有機シリカ基板、及びそれを用いたレーザー脱離/イオン化質量分析方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and includes an organic silica substrate that enables laser desorption/ionization mass spectrometry with high sensitivity even for highly hydrophilic compounds such as biologically related molecules. The object of the present invention is to provide a laser desorption/ionization mass spectrometry method using the same.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、レーザー光を吸収可能な有機基を骨格内に含有する有機シリカ膜を備えている有機シリカ基板において、前記骨格内にアミド基を導入し、さらに、疎水基を、前記アミド基と前記疎水基とが有機シリカ膜の表面において均一且つバランスよく配置されるように、導入することによって、生体関連分子等の高親水性化合物についても高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析することが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of extensive research to achieve the above object, the present inventors have discovered that an organic silica substrate equipped with an organic silica film containing an organic group capable of absorbing laser light in the skeleton has an amide structure in the skeleton. By introducing a group and further introducing a hydrophobic group so that the amide group and the hydrophobic group are arranged uniformly and in a well-balanced manner on the surface of the organic silica membrane, highly hydrophilic compounds such as bio-related molecules can be prepared. The present inventors have discovered that it is also possible to perform laser desorption/ionization mass spectrometry with high sensitivity, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の有機シリカ基板は、波長200~600nmの範囲内に極大吸収波長を有する有機基と前記有機基に結合しているアミド基とを骨格内に含有し、疎水基を更に有する有機シリカ膜を備えることを特徴とするものである。 That is, the organic silica substrate of the present invention contains an organic group having a maximum absorption wavelength within a wavelength range of 200 to 600 nm and an amide group bonded to the organic group in its skeleton, and further has a hydrophobic group. It is characterized by comprising a silica membrane.

本発明の有機シリカ基板においては前記疎水基が前記有機シリカ膜を構成するシロキサン結合のケイ素原子に結合していることが好ましく、さらに、前記有機基がナフタルイミド環であることが好ましく、また、前記有機シリカ膜が、表面に凹凸構造を有するもの、ナノファイバーからなるもの、及び微粒子からなるものからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 In the organic silica substrate of the present invention , it is preferable that the hydrophobic group is bonded to a silicon atom of a siloxane bond constituting the organic silica film, and further, it is preferable that the organic group is a naphthalimide ring, and It is preferable that the organic silica film is at least one selected from the group consisting of those having an uneven structure on the surface, those consisting of nanofibers, and those consisting of fine particles.

また、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析方法は、前記本発明の有機シリカ基板に測定対象分子を担持せしめて測定用試料を作製し、前記測定用試料にレーザー光を照射することにより、前記測定対象分子を前記有機シリカ基板から脱離させ、イオン化して質量分析することを特徴とする方法である。 Further, the laser desorption/ionization mass spectrometry method of the present invention includes preparing a measurement sample by supporting the molecule to be measured on the organic silica substrate of the present invention, and irradiating the measurement sample with laser light. This method is characterized in that the molecules to be measured are desorbed from the organic silica substrate, ionized, and subjected to mass spectrometry.

なお、本発明の有機シリカ基板を用いることによって、生体関連分子等の高親水性化合物についても高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析することが可能となる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明の有機シリカ基板は、レーザー光を吸収可能な有機基及びアミド基を骨格内に含有し、疎水基を更に含有する有機シリカ膜を備えるものである。この有機シリカ膜においては、図1に示すように、骨格内のレーザー光を吸収可能な有機基にアミド基が結合し、シロキサン結合のケイ素原子に疎水基が結合している。このため、有機シリカ膜の表面には、アミド基と疎水基とが均一かつバランスよく配置されている。このような有機シリカ膜の表面に、生体関連分子等の高親水性化合物を含有する試料溶液を滴下して測定用試料を作製すると、図2に示すように、疎水基の作用により試料溶液が濃縮されるとともに、高親水性化合物がアミド基に吸着するため、高親水性化合物は有機シリカ膜の表面に均一かつ高分散に担持される。そして、このような測定用試料を用いてレーザー脱離/イオン化質量分析を行うと、疎水基が有機シリカ膜の表面と高親水性化合物との相互作用を低減することによって高親水性化合物の脱離が促進され、さらに、有機シリカ膜の表面全体で高親水性化合物に相当するシグナルを検出することができるため、高親水性化合物を高感度で均一に検出することが可能となると推察される。 Although it is not necessarily clear why the use of the organic silica substrate of the present invention makes it possible to perform laser desorption/ionization mass spectrometry with high sensitivity on highly hydrophilic compounds such as bio-related molecules, the present invention They speculate as follows. That is, the organic silica substrate of the present invention includes an organic silica film containing an organic group capable of absorbing laser light and an amide group in its skeleton, and further containing a hydrophobic group. In this organic silica film, as shown in FIG. 1, an amide group is bonded to an organic group capable of absorbing laser light in the skeleton, and a hydrophobic group is bonded to a silicon atom of a siloxane bond. Therefore, amide groups and hydrophobic groups are arranged uniformly and in a well-balanced manner on the surface of the organic silica film. When a measurement sample is prepared by dropping a sample solution containing a highly hydrophilic compound such as a bio-related molecule onto the surface of such an organic silica membrane, as shown in Figure 2, the sample solution is absorbed by the action of the hydrophobic groups. Since the highly hydrophilic compound is concentrated and adsorbed to the amide group, the highly hydrophilic compound is supported on the surface of the organic silica membrane in a uniform and highly dispersed manner. When laser desorption/ionization mass spectrometry is performed using such a measurement sample, the hydrophobic groups reduce the interaction between the surface of the organosilica membrane and the highly hydrophilic compound, thereby allowing the desorption of the highly hydrophilic compound. It is inferred that it is possible to detect highly hydrophilic compounds uniformly with high sensitivity because separation is promoted and signals corresponding to highly hydrophilic compounds can be detected over the entire surface of the organosilica membrane. .

一方、レーザー光を吸収可能な有機基を有し、アミド基及び疎水基が存在しない有機シリカ膜の表面に、生体関連分子等の高親水性化合物を含有する試料溶液を滴下して測定用試料を作製すると、高親水性化合物を強く吸着するサイトが有機シリカ膜の表面に存在しないため、図3に示すように、高親水性化合物は凝集し、有機シリカ膜の表面に均一に担持させることができない。そのため、このような測定用試料を用いてレーザー脱離/イオン化質量分析を行うと、有機シリカ膜の表面の測定点によって高親水性化合物の担持量にバラツキがあるため、高親水性化合物に相当するシグナルの強度にもバラツキが生じ、高親水性化合物の検出強度は有機シリカ膜の表面で不均一となり、さらに、疎水基による高親水性化合物の脱離促進作用も受けられないため、高親水性化合物の検出感度は低くなると推察される。 On the other hand, a sample solution containing a highly hydrophilic compound such as a biologically relevant molecule is dropped onto the surface of an organic silica film that has an organic group capable of absorbing laser light and is free of amide groups and hydrophobic groups. When prepared, there are no sites on the surface of the organic silica membrane that strongly adsorb highly hydrophilic compounds, so as shown in Figure 3, the highly hydrophilic compounds aggregate and are uniformly supported on the surface of the organic silica membrane. I can't. Therefore, when performing laser desorption/ionization mass spectrometry using such a measurement sample, the amount of highly hydrophilic compounds supported varies depending on the measurement point on the surface of the organic silica membrane, so The intensity of the signal detected by the highly hydrophilic compound also varies, and the detection intensity of the highly hydrophilic compound becomes uneven on the surface of the organosilica membrane.Furthermore, since the hydrophobic group cannot promote the desorption of the highly hydrophilic compound, It is inferred that the detection sensitivity for sexual compounds will be lower.

また、レーザー光を吸収可能な有機基及びアミド基を有し、疎水基が存在しない有機シリカ膜の表面に、生体関連分子等の高親水性化合物を含有する試料溶液を滴下して測定用試料を作製すると、図4に示すように、高親水性化合物はアミド基に吸着するものの、親水性のアミド基の作用により試料溶液が有機シリカ膜の表面を広がるため、単位面積当たりの高親水性化合物の濃度が低くなる。そのため、このような測定用試料を用いてレーザー脱離/イオン化質量分析を行うと、有機シリカ膜の表面の測定点における高親水性化合物に相当するシグナルの強度が低く、疎水基による高親水性化合物の脱離促進作用も受けられないため、高親水性化合物の検出感度は低くなると推察される。 In addition, a sample solution containing a highly hydrophilic compound such as a biologically relevant molecule is dropped onto the surface of an organic silica film that has an organic group and an amide group that can absorb laser light and no hydrophobic groups. As shown in Figure 4, when a highly hydrophilic compound is adsorbed to the amide group, the sample solution spreads over the surface of the organosilica membrane due to the action of the hydrophilic amide group, resulting in a highly hydrophilic compound per unit area. The concentration of the compound is lower. Therefore, when laser desorption/ionization mass spectrometry is performed using such a measurement sample, the intensity of the signal corresponding to a highly hydrophilic compound at the measurement point on the surface of the organosilica membrane is low, indicating that the highly hydrophilic compound due to the hydrophobic group is It is presumed that the detection sensitivity of highly hydrophilic compounds will be low because the compound cannot be affected by the effect of promoting desorption of the compound.

さらに、レーザー光を吸収可能な有機基及び疎水基を有し、アミド基が存在しない有機シリカ膜の表面に、生体関連分子等の高親水性化合物を含有する試料溶液を滴下して測定用試料を作製すると、図5に示すように、疎水基の作用により試料溶液が濃縮されるものの、高親水性化合物が吸着可能なサイトが有機シリカ膜の表面に存在しないため、高親水性化合物は凝集し、有機シリカ膜の表面に均一に担持させることができない。そのため、このような測定用試料を用いてレーザー脱離/イオン化質量分析を行うと、疎水基により高親水性化合物の脱離が促進されるため、高親水性化合物は高感度で検出されるものの、有機シリカ膜の表面の測定点によって高親水性化合物の担持量にバラツキがあるため、高親水性化合物に相当するシグナルの強度にもバラツキが生じ、高親水性化合物の検出感度は有機シリカ膜の表面で不均一となると推察される。 Furthermore, a sample solution containing a highly hydrophilic compound such as a biologically relevant molecule is dropped onto the surface of an organic silica film that has an organic group capable of absorbing laser light and a hydrophobic group, but does not have an amide group, and a sample solution for measurement is prepared. As shown in Figure 5, when the sample solution is prepared, the sample solution is concentrated due to the action of the hydrophobic groups, but since there are no sites on the surface of the organic silica membrane where highly hydrophilic compounds can be adsorbed, the highly hydrophilic compounds do not aggregate. However, it cannot be uniformly supported on the surface of the organic silica film. Therefore, when laser desorption/ionization mass spectrometry is performed using such a measurement sample, the hydrophobic groups promote the desorption of highly hydrophilic compounds, so although highly hydrophilic compounds are detected with high sensitivity, Since the amount of highly hydrophilic compounds supported varies depending on the measurement point on the surface of the organic silica membrane, the intensity of the signal corresponding to the highly hydrophilic compound also varies, and the detection sensitivity of highly hydrophilic compounds is lower than that of the organic silica membrane. It is assumed that the surface becomes non-uniform.

本発明によれば、生体関連分子等の高親水性化合物についても高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform laser desorption/ionization mass spectrometry with high sensitivity even on highly hydrophilic compounds such as biologically relevant molecules.

本発明の有機シリカ基板を構成する有機シリカ膜の骨格構造を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the skeletal structure of an organic silica film constituting the organic silica substrate of the present invention. 本発明の有機シリカ基板の表面に高親水性化合物を担持させる態様を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment in which a highly hydrophilic compound is supported on the surface of an organic silica substrate of the present invention. 従来の有機シリカ基板の表面に高親水性化合物を担持させる態様を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a mode in which a highly hydrophilic compound is supported on the surface of a conventional organic silica substrate. 従来の有機シリカ基板の表面に高親水性化合物を担持させる態様を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a mode in which a highly hydrophilic compound is supported on the surface of a conventional organic silica substrate. 従来の有機シリカ基板の表面に高親水性化合物を担持させる態様を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a mode in which a highly hydrophilic compound is supported on the surface of a conventional organic silica substrate. 作製例2で作製した有機シリカ薄膜bの表面形状を示す原子間力顕微鏡写真である。3 is an atomic force microscope photograph showing the surface shape of organic silica thin film b produced in Production Example 2. 作製例3で調製したナノファイバー分散液におけるナノファイバーの状態を示す光学顕微鏡写真である。3 is an optical micrograph showing the state of nanofibers in the nanofiber dispersion prepared in Production Example 3. 作製例3で作製した乾燥塗膜の表面形状を示す走査型電子顕微鏡写真である。3 is a scanning electron micrograph showing the surface shape of the dried coating film produced in Production Example 3. 作製例3で作製した有機シリカ薄膜Cの表面形状を示す走査型電子顕微鏡写真である。3 is a scanning electron micrograph showing the surface shape of organic silica thin film C produced in Production Example 3. 比較作製例4で作製した有機シリカ薄膜gの表面形状を示す原子間力顕微鏡写真である。3 is an atomic force micrograph showing the surface shape of organic silica thin film g produced in Comparative Production Example 4. 実施例1で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜A、アンジオテンシンI)のマススペクトルを示すグラフである。1 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film A, angiotensin I) prepared in Example 1. 実施例2で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜B、アミロイドβ)のマススペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film B, amyloid β) prepared in Example 2. 実施例2で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜B、アミロイドβ)におけるアミロイドβのマッピングイメージを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a mapping image of amyloid β in the measurement sample (organic silica thin film B, amyloid β) prepared in Example 2. 実施例3で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜B、アミロイドβ)のマススペクトルを示すグラフである。3 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film B, amyloid β) prepared in Example 3. 実施例4で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜B、ホスファチジルコリン)のマススペクトルを示すグラフである。3 is a graph showing the mass spectrum of the measurement sample (organic silica thin film B, phosphatidylcholine) prepared in Example 4. 実施例5で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜B、インスリン)のマススペクトルを示すグラフである。3 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film B, insulin) prepared in Example 5. 実施例6で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜B、血漿溶液中のアミロイドβ)のマススペクトルを示すグラフである。3 is a graph showing the mass spectrum of the measurement sample (organic silica thin film B, amyloid β in plasma solution) prepared in Example 6. 実施例6で分析した血漿溶液のみの測定用試料(有機シリカ薄膜B)のマススペクトルを示すグラフである。3 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film B) consisting only of plasma solution analyzed in Example 6. 実施例7で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜C、アミロイドβ)のマススペクトルを示すグラフである。7 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film C, amyloid β) prepared in Example 7. 実施例8で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜C、インスリン)のマススペクトルを示すグラフである。7 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film C, insulin) prepared in Example 8. 実施例9で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜C、ベラパミルとホスファチジルコリンとアンジオテンシンIIとの混合物)のマススペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film C, a mixture of verapamil, phosphatidylcholine, and angiotensin II) prepared in Example 9. 実施例9で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜C、ベラパミルとホスファチジルコリンとアンジオテンシンIIとの混合物)のマススペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film C, a mixture of verapamil, phosphatidylcholine, and angiotensin II) prepared in Example 9. 実施例9で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜C、ベラパミルとホスファチジルコリンとアンジオテンシンIIとの混合物)のマススペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film C, a mixture of verapamil, phosphatidylcholine, and angiotensin II) prepared in Example 9. 比較例1で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜a、アミロイドβ)のマススペクトルを示すグラフである。1 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film a, amyloid β) prepared in Comparative Example 1. 比較例2で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜e、アミロイドβ)のマススペクトルを示すグラフである。2 is a graph showing a mass spectrum of a measurement sample (organic silica thin film e, amyloid β) prepared in Comparative Example 2. 実施例10で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜A、アミロイドβ)におけるアミロイドβのマッピングイメージを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a mapping image of amyloid β in the measurement sample (organic silica thin film A, amyloid β) prepared in Example 10. 比較例3で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜f、アミロイドβ)におけるアミロイドβのマッピングイメージを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a mapping image of amyloid β in a measurement sample (organic silica thin film f, amyloid β) prepared in Comparative Example 3. 実施例10で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜A)及び比較例3で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜f)におけるアミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナル強度の平均値を示すグラフである。This is a graph showing the average value of the signal intensity corresponding to the proton adduct of amyloid β in the measurement sample prepared in Example 10 (organic silica thin film A) and the measurement sample prepared in Comparative Example 3 (organic silica thin film f). be. 実施例11で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜D、アミロイドβ)におけるアミロイドβのマッピングイメージを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a mapping image of amyloid β in the measurement sample (organic silica thin film D, amyloid β) prepared in Example 11. 比較例4で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜h、アミロイドβ)におけるアミロイドβのマッピングイメージを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a mapping image of amyloid β in a measurement sample (organic silica thin film h, amyloid β) prepared in Comparative Example 4. 実施例11で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜D)及び比較例4で作製した測定用試料(有機シリカ薄膜h)におけるアミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナル強度の平均値を示すグラフである。This is a graph showing the average value of the signal intensity corresponding to the proton adduct of amyloid β in the measurement sample prepared in Example 11 (organic silica thin film D) and the measurement sample prepared in Comparative Example 4 (organic silica thin film h). be.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on its preferred embodiments.

〔有機シリカ基板〕
先ず、本発明の有機シリカ基板について説明する。本発明の有機シリカ基板は、波長200~600nmの範囲内に極大吸収波長を有する有機基及びアミド基を骨格内に含有し、疎水基を更に有する有機シリカ膜を備えるものである。
[Organic silica substrate]
First, the organic silica substrate of the present invention will be explained. The organic silica substrate of the present invention includes an organic silica film containing in its skeleton an organic group and an amide group having a maximum absorption wavelength within a wavelength range of 200 to 600 nm, and further having a hydrophobic group.

(有機シリカ膜)
本発明にかかる有機シリカ膜は、波長200~600nmの範囲内に極大吸収波長を有する有機基(以下、「レーザー光吸収性有機基」ともいう)を骨格内に含有するものである。レーザー光吸収性有機基の極大吸収波長が前記波長範囲内にあると、レーザー脱離/イオン化質量分析において照射するレーザー光を効率よく吸収することができる。一方、レーザー光吸収性有機基の極大吸収波長が前記下限未満の波長であると、レーザー脱離/イオン化質量分析において前記下限未満の波長のレーザー光を照射した場合に、測定対象分子や有機シリカ中の有機基が分解される場合があり、他方、レーザー光吸収性有機基の極大吸収波長が前記上限を超える波長であると、レーザー脱離/イオン化質量分析において前記上限を超える波長のレーザー光を照射しても、エネルギー不足により測定対象分子をイオン化できない場合がある。また、レーザー光吸収性有機基の極大吸収波長が存在する波長範囲としては、250~450nmが好ましく、300~400nmがより好ましい。
(Organic silica film)
The organic silica film according to the present invention contains in its skeleton an organic group having a maximum absorption wavelength within the wavelength range of 200 to 600 nm (hereinafter also referred to as "laser light absorbing organic group"). When the maximum absorption wavelength of the laser light absorbing organic group is within the above wavelength range, the laser light irradiated in laser desorption/ionization mass spectrometry can be efficiently absorbed. On the other hand, if the maximum absorption wavelength of the laser light-absorbing organic group is less than the lower limit, when irradiated with laser light with a wavelength less than the lower limit in laser desorption/ionization mass spectrometry, the molecule to be measured or the organic silica On the other hand, if the maximum absorption wavelength of the laser light-absorbing organic group exceeds the upper limit, laser light with a wavelength exceeding the upper limit may be used in laser desorption/ionization mass spectrometry. Even when irradiated with , it may not be possible to ionize the molecules to be measured due to insufficient energy. Further, the wavelength range in which the maximum absorption wavelength of the laser light absorbing organic group exists is preferably 250 to 450 nm, more preferably 300 to 400 nm.

このようなレーザー光吸収性有機基としては、レーザー光を効率よく吸収できるという観点から、炭素数10以上の芳香族炭化水素基を含有する有機基が好ましく、具体的には、ナフタルイミド環、トリフェニルアミン環、ピレン環、ジフェニルピレン環、テトラフェニルピレン環、ペリレン環、ペリレンビスイミド環、アクリドン環、メチルアクリドン環、スチリルベンゼン環、ジビニルベンゼン環、フルオレン環、クアテルフェニル環、アントラセン環、アクリジン環、フェニルピリジン環、ジビニルピリジン環、ポルフィン環、フタロシアニン環、ジケトピロロピロール環、ジチエニルベンゾチアゾール環等が挙げられる。このような炭素数10以上の芳香族炭化水素基を含有する有機基の中でも、レーザー光照射に対する化学的安定性の観点から、ナフタルイミド環、トリフェニルアミン環、ピレン環、ペリレン環、アクリドン環がより好ましく、ナフタルイミド環が更に好ましい。なお、このような炭素数10以上の芳香族炭化水素基を含有する有機基は、照射するレーザー光の波長に応じて適宜選択することができる。また、本発明にかかる有機シリカ膜は、このような炭素数10以上の芳香族炭化水素基を含有する有機基を1種単独で含んでいてもよいし、2種以上を含んでいてもよい。 As such a laser light absorbing organic group, an organic group containing an aromatic hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms is preferable from the viewpoint of being able to efficiently absorb laser light, and specifically, a naphthalimide ring, a naphthalimide ring, Triphenylamine ring, pyrene ring, diphenylpyrene ring, tetraphenylpyrene ring, perylene ring, perylene bisimide ring, acridone ring, methylacridone ring, styrylbenzene ring, divinylbenzene ring, fluorene ring, quaterphenyl ring, anthracene ring, acridine ring, phenylpyridine ring, divinylpyridine ring, porphine ring, phthalocyanine ring, diketopyrrolopyrrole ring, dithienylbenzothiazole ring, and the like. Among such organic groups containing aromatic hydrocarbon groups having 10 or more carbon atoms, naphthalimide rings, triphenylamine rings, pyrene rings, perylene rings, and acridone rings are preferred from the viewpoint of chemical stability against laser beam irradiation. is more preferred, and a naphthalimide ring is even more preferred. Note that such an organic group containing an aromatic hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms can be appropriately selected depending on the wavelength of the laser light to be irradiated. Further, the organic silica film according to the present invention may contain one type of such organic group containing an aromatic hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms, or may contain two or more types. .

本発明にかかる有機シリカ膜においては、レーザー光吸収性有機基が、有機シリカ膜の骨格内に含まれており、有機シリカ膜の主骨格中のケイ素(Si)に直接的又は間接的に(他の元素を介して)結合していることが好ましく、シロキサン結合を構成するケイ素(Si)に結合していることがより好ましい。また、本発明にかかる有機シリカ膜においては、1つのレーザー光吸収性有機基に対して2個以上のケイ素(Si)が結合していることが好ましい。1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているケイ素(Si)が1個の場合、レーザー光吸収性有機基の密度が低下するため、レーザー光の吸収強度が低下する傾向にある。一方、1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているケイ素(Si)の個数の上限としては特に制限はないが、6個以下が好ましく、4個以下がより好ましく、3個以下が特に好ましい。1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているケイ素(Si)の個数が前記上限を超えると、レーザー光吸収性有機基の割合が減少し、レーザー光の吸収効率が低下する傾向にある。 In the organic silica film according to the present invention, the laser light absorbing organic group is contained in the skeleton of the organic silica film, and is directly or indirectly attached to silicon (Si) in the main skeleton of the organic silica film. (via another element), and more preferably to silicon (Si) constituting a siloxane bond. Further, in the organic silica film according to the present invention, it is preferable that two or more silicon (Si) atoms are bonded to one laser light absorbing organic group. When only one silicon (Si) is bonded to one laser-absorbing organic group, the density of the laser-absorbing organic group decreases, so the absorption intensity of laser beam tends to decrease. On the other hand, the upper limit of the number of silicon (Si) molecules bonded to one laser light absorbing organic group is not particularly limited, but is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and particularly preferably 3 or less. . When the number of silicon (Si) bonded to one laser light absorbing organic group exceeds the above upper limit, the proportion of the laser light absorbing organic group decreases, and the laser light absorption efficiency tends to decrease.

前記有機シリカ膜においては、レーザー光吸収性有機基に対する前記有機シリカ膜を形成するケイ素の質量比([ケイ素の質量]/[レーザー光吸収性有機基])が0.05~0.50(より好ましくは0.10~0.40、更に好ましくは0.10~0.35、特に好ましくは0.15~0.35)の範囲内にあることが好ましい。前記質量比が前記下限未満になると、有機シリカ膜の架橋密度が低くなり、十分に硬化した有機シリカ膜が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、相対的にレーザー光吸収性有機基の密度が低下するため、レーザー光の吸収強度が低下する傾向にあり、また、有機シリカ膜の表面にナノインプリント等により凹凸構造を形成することが困難となる傾向にある。 In the organic silica film, the mass ratio of silicon forming the organic silica film to the laser light absorbing organic group ([mass of silicon]/[laser light absorbing organic group]) is 0.05 to 0.50 ( It is more preferably within the range of 0.10 to 0.40, still more preferably 0.10 to 0.35, particularly preferably 0.15 to 0.35). When the mass ratio is less than the lower limit, the crosslinking density of the organic silica film becomes low, and a sufficiently cured organic silica film tends to be difficult to obtain.On the other hand, when it exceeds the upper limit, the relative laser light absorption Since the density of organic groups decreases, the absorption intensity of laser light tends to decrease, and it also tends to become difficult to form an uneven structure on the surface of the organic silica film by nanoimprinting or the like.

本発明にかかる有機シリカ膜においては、アミド基が、有機シリカ膜の骨格内に含まれている。有機シリカ膜の骨格内にアミド基が存在することによって、レーザー脱離/イオン化質量分析において、有機シリカ膜表面への測定対象分子、特に、生体関連分子等の高親水性化合物の吸着性が向上し、測定対象分子を有機シリカ膜の表面全体に均一に担持することが可能となる。また、前記アミド基は、レーザー光吸収性有機基に直接的又は間接的に(他の元素を介して)結合していることが好ましい。これにより、アミド基が有機シリカ膜の骨格内に規則的に配置されるため、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子の吸着サイトが均質となり、測定対象分子に相当するシグナルの検出強度の均一性が向上する。さらに、本発明にかかる有機シリカ膜においては、1つのレーザー光吸収性有機基に対して1個以上のアミド基が結合していればよい。また、1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているアミド基の個数の上限としては特に制限はないが、6個以下が好ましく、4個以下がより好ましく、2個以下が特に好ましい。1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているアミド基の個数が前記上限を超えると、レーザー脱離/イオン化質量分析において、有機シリカ膜に担持された測定対象分子が脱離しにくくなる傾向にある。 In the organic silica membrane according to the present invention, an amide group is contained within the skeleton of the organic silica membrane. The presence of amide groups in the skeleton of organosilica membranes improves the adsorption of molecules to be measured on the organosilica membrane surface, especially highly hydrophilic compounds such as bio-related molecules, in laser desorption/ionization mass spectrometry. However, it becomes possible to uniformly support molecules to be measured on the entire surface of the organic silica film. Moreover, it is preferable that the amide group is bonded directly or indirectly (via another element) to the laser light absorbing organic group. As a result, the amide groups are regularly arranged within the skeleton of the organosilica membrane, so in laser desorption/ionization mass spectrometry, the adsorption sites for the analyte molecules become homogeneous, and the detection intensity of the signal corresponding to the analyte molecules becomes uniform. uniformity is improved. Furthermore, in the organic silica film according to the present invention, it is sufficient that one or more amide groups are bonded to one laser light absorbing organic group. Further, there is no particular upper limit to the number of amide groups bonded to one laser light absorbing organic group, but it is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and particularly preferably 2 or less. If the number of amide groups bonded to one laser light-absorbing organic group exceeds the above upper limit, the target molecule supported on the organic silica film tends to be difficult to desorb in laser desorption/ionization mass spectrometry. be.

本発明にかかる有機シリカ膜には、疎水基が含まれている。有機シリカ膜に疎水基が存在することによって、レーザー脱離/イオン化質量分析において、有機シリカ膜上に滴下された測定対象分子を含む試料溶液が濃縮されるため、測定対象分子が有機シリカ膜の表面に高密度に担持され、測定対象分子に相当するシグナルの強度が高くなる。また、有機シリカ膜の表面と測定対象分子との相互作用が低減されるため、測定対象分子の脱離が促進され、測定対象分子に相当するシグナルを高感度で検出することが可能となる。このような疎水基は、有機シリカ膜を構成するシロキサン結合のケイ素原子に結合していることが好ましい。これにより、有機シリカ膜表面において、疎水基とアミド基とがバランスよく均一に存在するため、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子が有機シリカ膜の表面に均一に担持され、測定対象分子に相当するシグナルを有機シリカ膜表面全体で検出することが可能となる。 The organic silica membrane according to the present invention contains hydrophobic groups. Due to the presence of hydrophobic groups in the organic silica membrane, the sample solution containing the molecules to be measured that is dropped onto the organic silica membrane is concentrated during laser desorption/ionization mass spectrometry. It is supported at high density on the surface, increasing the intensity of the signal corresponding to the molecule to be measured. Furthermore, since the interaction between the surface of the organic silica film and the molecules to be measured is reduced, the desorption of the molecules to be measured is promoted, making it possible to detect signals corresponding to the molecules to be measured with high sensitivity. It is preferable that such a hydrophobic group is bonded to a silicon atom of a siloxane bond constituting the organic silica film. As a result, hydrophobic groups and amide groups are uniformly present in a well-balanced manner on the surface of the organic silica membrane, so that molecules to be measured are uniformly supported on the surface of the organic silica membrane in laser desorption/ionization mass spectrometry. It becomes possible to detect signals corresponding to molecules on the entire surface of the organic silica membrane.

また、本発明にかかる有機シリカ膜において、疎水基とアミド基とのモル比(疎水基/アミド基)としては、4/1~0.5/1が好ましく、3/1~1/1がより好ましく、2/1~1.5/1が特に好ましい。疎水基/アミド基が前記下限未満になると、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜の表面に疎水性が十分に付与されないため、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子を含む試料溶液の濃縮効果や測定対象分子の脱離促進作用が十分に得られず、測定対象分子に相当するシグナルを高感度で検出できない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、レーザー脱離/イオン化質量分析において、有機シリカ膜表面への測定対象分子の吸着性が低下し、測定対象分子を有機シリカ膜の表面全体に均一に担持することが困難となる傾向にある。 Furthermore, in the organosilica membrane according to the present invention, the molar ratio of hydrophobic groups to amide groups (hydrophobic groups/amide groups) is preferably 4/1 to 0.5/1, and 3/1 to 1/1. More preferably, 2/1 to 1.5/1 is particularly preferred. If the hydrophobic group/amide group is less than the above lower limit, sufficient hydrophobicity will not be imparted to the surface of the organic silica film containing the laser light absorbing organic group and the amide group. The concentration effect of the sample solution containing the target molecule and the desorption promoting effect of the target molecule cannot be obtained sufficiently, and the signal corresponding to the target molecule cannot be detected with high sensitivity.On the other hand, if the above upper limit is exceeded, In laser desorption/ionization mass spectrometry, the adsorption of molecules to be measured on the surface of an organic silica membrane tends to decrease, making it difficult to support molecules to be measured uniformly over the entire surface of the organic silica membrane.

このような疎水基としては、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜に疎水性を付与できる基であれば特に制限はなく、例えば、アルキル基、アルキニル基、アルケニル基、フッ素原子含有基、フッ素原子以外のハロゲン原子含有基、アルコキシ基、芳香環等が挙げられる。 Such hydrophobic groups are not particularly limited as long as they can impart hydrophobicity to the organic silica film containing a laser light-absorbing organic group and an amide group, and include, for example, alkyl groups, alkynyl groups, alkenyl groups, Examples thereof include a fluorine atom-containing group, a halogen atom-containing group other than a fluorine atom, an alkoxy group, and an aromatic ring.

前記アルキル基、アルキニル基及びアルケニル基の炭素数としては、それぞれ、1~40が好ましく、1~30がより好ましく、1~20が特に好ましい。アルキル基、アルキニル基及びアルケニル基の炭素数が前記上限を超えると、アルキル基、アルキニル基又はアルケニル基を有する有機シラン化合物を入手することが困難になるとともに、立体障害が大きく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にアルキル基、アルキニル基又はアルケニル基を導入する際に、アルキル基、アルキニル基又はアルケニル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しにくくなるため、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜に十分な疎水性を付与できず、また、有機シリカ膜においてレーザー光吸収性有機基の密度が低下してレーザー光の吸収性能が低下する傾向にある。また、前記アルキル基、アルキニル基及びアルケニル基は直鎖状のものであっても、分岐鎖状のものであってもよいが、立体障害が小さく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にアルキル基、アルキニル基又はアルケニル基を導入する際に、アルキル基、アルキニル基又はアルケニル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しやすいという観点から、直鎖状のものが好ましい。 The number of carbon atoms in each of the alkyl group, alkynyl group and alkenyl group is preferably 1 to 40, more preferably 1 to 30, particularly preferably 1 to 20. When the number of carbon atoms in the alkyl group, alkynyl group, and alkenyl group exceeds the above upper limit, it becomes difficult to obtain an organic silane compound having an alkyl group, an alkynyl group, or an alkenyl group, and steric hindrance is large, resulting in laser light absorption. When introducing an alkyl group, an alkynyl group, or an alkenyl group into an organosilica film containing an organic group and an amide group, the reaction of an organosilane compound having an alkyl group, an alkynyl group, or an alkenyl group becomes difficult to proceed. Sufficient hydrophobicity cannot be imparted to an organic silica film containing a light-absorbing organic group and an amide group, and the density of laser light-absorbing organic groups in the organic silica film decreases, resulting in a decrease in laser light absorption performance. There is a tendency to Further, the alkyl group, alkynyl group, and alkenyl group may be linear or branched, but they have little steric hindrance and can be used to form a laser-absorbing organic group and an amide group. When introducing an alkyl group, an alkynyl group, or an alkenyl group into the containing organosilica film, a linear one is preferable from the viewpoint that the reaction of an organosilane compound having an alkyl group, an alkynyl group, or an alkenyl group proceeds easily. .

このようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。アルキニル基としては、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基等が挙げられる。アルケニル基としては、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基等が挙げられる。また、これらのアルキル基、アルキニル基及びアルケニル基には、グリシドキシ基等の複素環基が置換していてもよい。 Examples of such alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, and cyclohexyl groups. Examples of the alkynyl group include an ethynyl group, a propynyl group, a butynyl group, a pentynyl group, a hexynyl group, a heptynyl group, an octynyl group, and the like. Examples of the alkenyl group include ethenyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, heptenyl group, octenyl group, and the like. Further, these alkyl groups, alkynyl groups and alkenyl groups may be substituted with a heterocyclic group such as a glycidoxy group.

前記フッ素原子含有基としては、例えば、フルオロアルキル基、フルオロエーテル基等が挙げられる。前記フルオロアルキル基は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたアルキル基であり、直鎖状のものであっても、分岐鎖状のものであってもよいが、立体障害が小さく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にフルオロアルキル基を導入する際に、フルオロアルキル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しやすいという観点から、直鎖状のものが好ましい。 Examples of the fluorine atom-containing group include a fluoroalkyl group and a fluoroether group. The fluoroalkyl group is an alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and may be linear or branched, but may be sterically hindered. When introducing a fluoroalkyl group into an organic silica film containing a small, laser-absorbing organic group and an amide group, a straight-chain Preferably.

フルオロアルキル基の炭素数(アルキル鎖の炭素数)としては、1~16が好ましく、2~10がより好ましく、3~8が特に好ましい。フルオロアルキル基の炭素数が前記上限を超えると、立体障害が大きく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にフルオロアルキル基を導入する際に、フルオロアルキル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しにくいため、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜に十分な疎水性を付与できず、また、有機シリカ膜においてレーザー光吸収性有機基の密度が低下してレーザー光の吸収性能が低下する傾向にある。 The number of carbon atoms in the fluoroalkyl group (the number of carbon atoms in the alkyl chain) is preferably 1 to 16, more preferably 2 to 10, particularly preferably 3 to 8. If the number of carbon atoms in the fluoroalkyl group exceeds the above upper limit, steric hindrance will be large, and when introducing a fluoroalkyl group into an organic silica film containing a laser light absorbing organic group and an amide group, Because the reaction of the silane compound is difficult to proceed, sufficient hydrophobicity cannot be imparted to the organic silica film containing laser light absorbing organic groups and amide groups, and the density of the laser light absorbing organic groups in the organic silica film There is a tendency that the absorption performance of laser light decreases.

このようなフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基(CF-)、ペンタフルオロエチル基(CF-CF-)、ヘプタフルオロプロピル基(CF-CF-CF-)等の水素原子の全部がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基;2,2,2-トリフルオロエチル基(CF-CH-)、3,3,3-トリフルオロプロピル基(CF-CH-CH-)、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基(CF-CF-CH-)、3,3,4,4,4-ペンタフルオロブチル基(CF-CF-CH-CH-)、3,3,4-トリフルオロブチル基(F-CH-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシル基(CF-CF-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチル基(CF-CF-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル基(CF-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)等の水素原子の少なくとも一部がフッ素原子で置換されたフルオロアルキル基が挙げられる。これらのフルオロアルキル基の中でも、フルオロアルキル基を含有する有機シラン化合物が入手しやすく、また、フルオロアルキル基を含有する有機シラン化合物の反応制御が容易であるという観点から、3,3,3-トリフルオロプロピル基(CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシル基(CF-CF-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチル基(CF-CF-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル基(CF-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)がより好ましく、疎水化の効果が十分に発現し、反応時に立体障害による影響を受けにくいという観点から、3,3,3-トリフルオロプロピル基、1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシル基が特に好ましい。 Examples of such fluoroalkyl groups include trifluoromethyl group (CF 3 -), pentafluoroethyl group (CF 3 -CF 2 -), heptafluoropropyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -), etc. Perfluoroalkyl group in which all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms; 2,2,2-trifluoroethyl group (CF 3 -CH 2 -), 3,3,3-trifluoropropyl group (CF 3 - CH 2 -CH 2 -), 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group (CF 3 -CF 2 -CH 2 -), 3,3,4,4,4-pentafluorobutyl group (CF 3 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 3,3,4-trifluorobutyl group (F-CH 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H, 1H, 2H, 2H-nonafluoro Hexyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluorooctyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodecyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 Examples include fluoroalkyl groups in which at least some of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, such as -CH 2 -CH 2 -). Among these fluoroalkyl groups, 3,3,3- Trifluoropropyl group (CF 3 -CH 2 -CH 2 -), 1H, 1H, 2H, 2H-nonafluorohexyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H , 1H, 2H, 2H-tridecafluorooctyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluoro A decyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -) is more preferable, since the hydrophobizing effect is sufficiently expressed, and during the reaction From the viewpoint of being less susceptible to steric hindrance, 3,3,3-trifluoropropyl group and 1H,1H,2H,2H-nonafluorohexyl group are particularly preferred.

前記フルオロエーテル基としては、例えば、下記式(i):
-O-(R-O)- (i)
〔式中、Rはアルキル基又はフルオロアルキル基を表し、Rはフルオロアルキレン基を表し、kは1以上の整数である。〕
で表される構造を有する基が挙げられる。
As the fluoroether group, for example, the following formula (i):
R 1 -O-(R 2 -O) k - (i)
[In the formula, R 1 represents an alkyl group or a fluoroalkyl group, R 2 represents a fluoroalkylene group, and k is an integer of 1 or more. ]
Examples include a group having a structure represented by:

前記Rであるアルキル基及びフルオロアルキル基は、直鎖状のものであっても、分岐鎖状のものであってもよいが、立体障害が小さく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にフルオロエーテル基を導入する際に、フルオロエーテル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しやすいという観点から、直鎖状のものが好ましい。このようなアルキル基及びフルオロアルキル基の炭素数(アルキル鎖の炭素数)としては、1~16が好ましく、1~10がより好ましく、1~8が特に好ましい。アルキル基及びフルオロアルキル基の炭素数が前記上限を超えると、立体障害が大きく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にフルオロエーテル基を導入する際に、フルオロエーテル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しにくいため、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜に十分な疎水性を付与できず、また、有機シリカ膜においてレーザー光吸収性有機基の密度が低下してレーザー光の吸収性能が低下する傾向にある。 The alkyl group and fluoroalkyl group that are R 1 may be linear or branched, but they have little steric hindrance and are suitable for laser light absorbing organic groups and amide groups. When introducing a fluoroether group into an organic silica film containing a fluoroether group, a linear one is preferable from the viewpoint that the reaction of an organic silane compound having a fluoroether group proceeds easily. The number of carbon atoms in such alkyl groups and fluoroalkyl groups (the number of carbon atoms in the alkyl chain) is preferably 1 to 16, more preferably 1 to 10, and particularly preferably 1 to 8. If the number of carbon atoms in the alkyl group and fluoroalkyl group exceeds the above upper limit, steric hindrance will be large, and when a fluoroether group is introduced into an organic silica film containing a laser light-absorbing organic group and an amide group, the fluoroether group Because the reaction of the organosilane compound having a laser-absorbing organic group with The density of the group decreases, and the laser light absorption performance tends to decrease.

このようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。フルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基(CF-)、ペンタフルオロエチル基(CF-CF-)、ヘプタフルオロプロピル基(CF-CF-CF-)等の水素原子の全部がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基;2,2,2-トリフルオロエチル基(CF-CH-)、3,3,3-トリフルオロプロピル基(CF-CH-CH-)、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル基(CF-CF-CH-)、3,3,4,4,4-ペンタフルオロブチル基(CF-CF-CH-CH-)、3,3,4-トリフルオロブチル基(F-CH-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシル基(CF-CF-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチル基(CF-CF-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル基(CF-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)等の水素原子の少なくとも一部がフッ素原子で置換されたフルオロアルキル基が挙げられる。これらのアルキル基及びフルオロアルキル基の中でも、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜に十分に疎水性を付与できるという観点から、パーフルオロアルキル基が好ましく、立体障害が小さく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にフルオロエーテル基を導入する際に、フルオロエーテル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しやすいという観点から、トリフルオロメチル基(CF-)、ペンタフルオロエチル基(CF-CF-)、ヘプタフルオロプロピル基(CF-CF-CF-)がより好ましい。 Examples of such alkyl groups include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, and cyclohexyl groups. Examples of fluoroalkyl groups include all hydrogen atoms such as trifluoromethyl group (CF 3 -), pentafluoroethyl group (CF 3 -CF 2 -), heptafluoropropyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -), etc. is substituted with a fluorine atom; 2,2,2-trifluoroethyl group (CF 3 -CH 2 -), 3,3,3-trifluoropropyl group (CF 3 -CH 2 -CH 2 -), 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group (CF 3 -CF 2 -CH 2 -), 3,3,4,4,4-pentafluorobutyl group (CF 3 -CF 2 - CH 2 -CH 2 -), 3,3,4-trifluorobutyl group (F-CH 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H,1H,2H,2H-nonafluorohexyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H, 1H, 2H, 2H-tridecafluorooctyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -) CH 2 -CH 2 -), 1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodecyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH Examples include fluoroalkyl groups in which at least some of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, such as 2- ). Among these alkyl groups and fluoroalkyl groups, perfluoroalkyl groups are preferred from the viewpoint of imparting sufficient hydrophobicity to the organic silica film containing a laser light absorbing organic group and an amide group, and have low steric hindrance. When introducing a fluoroether group into an organic silica film containing a laser light-absorbing organic group and an amide group, trifluoromethyl groups ( More preferred are CF 3 -), pentafluoroethyl group (CF 3 -CF 2 -), and heptafluoropropyl group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -).

前記Rであるフルオロアルキレン基は、直鎖状のものであっても、分岐鎖状のものであってもよいが、立体障害が小さく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にフルオロエーテル基を導入する際に、フルオロエーテル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しやすいという観点から、直鎖状のものが好ましい。このようなフルオロアルキレン基の炭素数(アルキレン鎖の炭素数)としては、1~16が好ましく、1~10がより好ましく、1~8が特に好ましい。フルオロアルキレン基の炭素数が前記上限を超えると、立体障害が大きく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にフルオロエーテル基を導入する際に、フルオロエーテル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しにくいため、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜に十分な疎水性を付与できず、また、有機シリカ膜においてレーザー光吸収性有機基の密度が低下してレーザー光の吸収性能が低下する傾向にある。 The fluoroalkylene group that is R 2 may be linear or branched, but it has low steric hindrance and contains a laser light absorbing organic group and an amide group. When introducing a fluoroether group into an organic silica film, a linear one is preferable from the viewpoint that the reaction of an organic silane compound having a fluoroether group proceeds easily. The number of carbon atoms in such a fluoroalkylene group (the number of carbon atoms in the alkylene chain) is preferably 1 to 16, more preferably 1 to 10, and particularly preferably 1 to 8. If the number of carbon atoms in the fluoroalkylene group exceeds the above upper limit, steric hindrance will be large, and when introducing a fluoroether group into an organic silica film containing a laser light absorbing organic group and an amide group, Because the reaction of the silane compound is difficult to proceed, sufficient hydrophobicity cannot be imparted to the organic silica film containing laser light absorbing organic groups and amide groups, and the density of the laser light absorbing organic groups in the organic silica film There is a tendency that the absorption performance of laser light decreases.

このようなフルオロアルキレン基としては、ジフルオロメチレン基(-CF-)、テトラフルオロエチレン基(-CF-CF-)、ヘキサフルオロプロピレン基(-CF-CF-CF-)、オクタフルオロブチレン基(-CF-CF-CF-CF-)、1-トリフルオロメチル-1-フルオロメチレン基(-CF(CF)-)、2-トリフルオロメチル-1,1,2-トリフルオロエチレン基(-CF(CF)-CF-)、3-トリフルオロメチル-1,1,2,2,3-ペンタフルオロプロピル基(-CF(CF)-CF-CF-)、2-トリフルオロメチル-1,1,2,3,3-ペンタフルオロプロピル基(-CF-CF(CF)-CF-)等の水素原子の全部がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基;2,2-ジフルオロエチレン基(-CF-CH-)、3,3-ジフルオロプロピレン基(-CF-CH-CH-)、2,2,3,3-テトラフルオロプロピレン基(-CF-CF-CH-)、3-トリフルオロメチル-3-フルオロプロピレン基(-CF(CF)-CH-CH-)、3,3-ジフルオロブチレン基(-CH-CF-CH-CH-)、3,3,4,4-テトラフルオロブチレン基(-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-オクタフルオロヘキシレン基(-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-ドデカフルオロオクチレン基(-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)、1H,1H,2H,2H-ヘキサデカフルオロデシレン基(CF-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CF-CH-CH-)等の水素原子の少なくとも一部がフッ素原子で置換されたフルオロアルキレン基が挙げられる。これらのフルオロアルキレン基の中でも、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜に十分に疎水性を付与でき、また、立体障害が小さく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にフルオロエーテル基を導入する際に、フルオロエーテル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しやすいという観点から、ジフルオロメチレン基(-CF-)、テトラフルオロエチレン基(-CF-CF-)、ヘキサフルオロプロピレン基(-CF-CF-CF-)、オクタフルオロブチレン基(-CF-CF-CF-CF-)、1-トリフルオロメチル-1-フルオロメチレン基(-CF(CF)-)、2,2-ジフルオロエチレン基(-CF-CH-)、3-トリフルオロメチル-3-フルオロプロピレン基(-CF(CF)-CH-CH-)、3,3-ジフルオロブチレン基(-CH-CF-CH-CH-)、3,3,4,4-テトラフルオロブチレン基(-CF-CF-CH-CH-)が好ましい。 Such fluoroalkylene groups include difluoromethylene group (-CF 2 -), tetrafluoroethylene group (-CF 2 -CF 2 -), hexafluoropropylene group (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -), Octafluorobutylene group (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -), 1-trifluoromethyl-1-fluoromethylene group (-CF(CF 3 )-), 2-trifluoromethyl-1,1 , 2-trifluoroethylene group (-CF(CF 3 )-CF 2 -), 3-trifluoromethyl-1,1,2,2,3-pentafluoropropyl group (-CF(CF 3 )-CF 2 -CF 2 -), 2-trifluoromethyl-1,1,2,3,3-pentafluoropropyl group (-CF 2 -CF(CF 3 )-CF 2 -), etc., all of the hydrogen atoms are fluorine atoms perfluoroalkylene group substituted with; 2,2-difluoroethylene group (-CF 2 -CH 2 -), 3,3-difluoropropylene group (-CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 2,2, 3,3-tetrafluoropropylene group (-CF 2 -CF 2 -CH 2 -), 3-trifluoromethyl-3-fluoropropylene group (-CF(CF 3 )-CH 2 -CH 2 -), 3, 3-difluorobutylene group (-CH 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 3,3,4,4-tetrafluorobutylene group (-CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H , 1H, 2H, 2H-octafluorohexylene group (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H, 1H, 2H, 2H-dodecafluorooctylene group (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 1H, 1H, 2H, 2H-hexadecafluorodecylene group (CF 3 -CF 2 -CF 2 -CF Examples include fluoroalkylene groups in which at least some of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, such as 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -). Among these fluoroalkylene groups, it is possible to impart sufficient hydrophobicity to an organic silica film containing a laser light-absorbing organic group and an amide group, and also has low steric hindrance. When introducing a fluoroether group into an organic silica film containing a difluoromethylene group (-CF 2 -), a tetrafluoroethylene group (- CF 2 -CF 2 -), hexafluoropropylene group (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -), octafluorobutylene group (-CF 2 -CF 2 -CF 2 -CF 2 -), 1-trifluoromethyl -1-fluoromethylene group (-CF(CF 3 )-), 2,2-difluoroethylene group (-CF 2 -CH 2 -), 3-trifluoromethyl-3-fluoropropylene group (-CF(CF 3 )-CH 2 -CH 2 -), 3,3-difluorobutylene group (-CH 2 -CF 2 -CH 2 -CH 2 -), 3,3,4,4-tetrafluorobutylene group (-CF 2 - CF 2 --CH 2 --CH 2 --) is preferred.

前記式(i)中のkとしては、1~100が好ましく、1~40がより好ましい。kが前記上限を超えると、フルオロエーテル基を含有する有機シラン化合物の反応制御が困難となる傾向にある。また、kが2以上の場合に前記式(i)中に複数存在するRは同じものであっても異なるものであってもよい。 In the formula (i), k is preferably 1 to 100, more preferably 1 to 40. When k exceeds the above upper limit, reaction control of the organic silane compound containing a fluoroether group tends to become difficult. Furthermore, when k is 2 or more, a plurality of R 2 's in the formula (i) may be the same or different.

前記フッ素原子以外のハロゲン原子含有基としては、フッ素原子の代わりに他のハロゲン原子が含まれる点を除いて前記フッ素原子含有基と同様の構造を有するものが挙げられる。このようなフッ素原子以外のハロゲン原子含有基としては、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基、フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化エーテル基、フッ素原子以外のハロゲン原子が挙げられる。 Examples of the halogen atom-containing group other than the fluorine atom include those having the same structure as the fluorine atom-containing group except that another halogen atom is included instead of the fluorine atom. Examples of such groups containing halogen atoms other than fluorine atoms include halogenated alkyl groups containing halogen atoms other than fluorine atoms, halogenated ether groups containing halogen atoms other than fluorine atoms, and halogen atoms other than fluorine atoms.

前記フッ素原子以外のハロゲン原子を含むハロゲン化アルキル基は、水素原子の一部又は全部がフッ素原子以外のハロゲン原子で置換されたアルキル基であり、直鎖状のものであっても、分岐鎖状のものであってもよいが、立体障害が小さく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にハロゲン化アルキル基を導入する際に、ハロゲン化アルキル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しやすいという観点から、直鎖状のものが好ましい。 The halogenated alkyl group containing a halogen atom other than a fluorine atom is an alkyl group in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with a halogen atom other than a fluorine atom, and even if it is a linear one, it is a branched one. However, when introducing a halogenated alkyl group into an organic silica film that has low steric hindrance and contains a laser light absorbing organic group and an amide group, an organic silane having a halogenated alkyl group is used. From the viewpoint that the reaction of the compound progresses easily, linear ones are preferable.

このようなハロゲン化アルキル基のハロゲン原子としては、汎用性の高さ、安定性及び再現性の観点から、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が好ましく、塩素原子、臭素原子がより好ましく、塩素原子が特に好ましい。また、このような、ハロゲン化アルキル基の炭素数としては1~5が好ましく、1~4がより好ましく、1~3が特に好ましい。ハロゲン化アルキル基の炭素数が前記上限を超えると、立体障害が大きく、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜にハロゲン化アルキル基を導入する際に、ハロゲン化アルキル基を有する有機シラン化合物の反応が進行しにくいため、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜に十分な疎水性を付与できず、また、有機シリカ膜においてレーザー光吸収性有機基の密度が低下してレーザー光の吸収性能が低下する傾向にある。 The halogen atom of such a halogenated alkyl group is preferably a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, more preferably a chlorine atom or a bromine atom, from the viewpoint of versatility, stability, and reproducibility. is particularly preferred. Further, the number of carbon atoms in such a halogenated alkyl group is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 4, and particularly preferably 1 to 3. If the number of carbon atoms in the halogenated alkyl group exceeds the above upper limit, steric hindrance will be large, and when introducing the halogenated alkyl group into an organic silica film containing a laser light absorbing organic group and an amide group, the halogenated alkyl group Because the reaction of the organosilane compound having a laser-absorbing organic group with The density of the group decreases, and the laser light absorption performance tends to decrease.

このようなハロゲン化アルキル基としては、例えば、トリクロロメチル基(CCl-)、トリブロモメチル基(CBr-)、ペンタクロロエチル基(CCl-CCl-)、ペンタブロモエチル基(CBr-CBr-)、1,1-ジクロロエチル基(CH-CCl-)、1,1-ジブロモエチル基(CH-CBr-)等の水素原子の全部がハロゲン原子で置換されたパーハロゲン化アルキル基;クロロメチル基(Cl-CH-)、ブロモメチル基(Br-CH-)、2-クロロエチル基(Cl-CH-CH-)、2-ブロモエチル基(Br-CH-CH-)、3-クロロプロピル基(Cl-CH-CH-CH-)、3-ブロモプロピル基(Br-CH-CH-CH-)、3,3,4,4,4-ペンタクロロブチル基(CCl-CCl-CH-CH-)、3,3,4,4,4-ペンタブロモブチル基(CBr-CBr-CH-CH-)等の水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換されたハロゲン化アルキル基が挙げられる。また、前記ハロゲン化エーテル基としては、例えば、2-クロロメチルオキシエチル基(Cl-CH-O-CH-CH-)が挙げられる。 Examples of such halogenated alkyl groups include trichloromethyl group (CCl 3 -), tribromomethyl group (CBr 3 -), pentachloroethyl group (CCl 3 -CCl 2 -), pentabromoethyl group (CBr 3 -CBr 2 -), 1,1-dichloroethyl group (CH 3 -CCl 2 -), 1,1-dibromoethyl group (CH 3 -CBr 2 -), etc., all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms. perhalogenated alkyl groups; chloromethyl group (Cl-CH 2 -), bromomethyl group (Br-CH 2 -), 2-chloroethyl group (Cl-CH 2 -CH 2 -), 2-bromoethyl group (Br- CH 2 -CH 2 -), 3-chloropropyl group (Cl-CH 2 -CH 2 -CH 2 -), 3-bromopropyl group (Br-CH 2 -CH 2 -CH 2 -), 3,3, 4,4,4-pentachlorobutyl group (CCl 3 -CCl 2 -CH 2 -CH 2 -), 3,3,4,4,4-pentabromobutyl group (CBr 3 -CBr 2 -CH 2 -CH Examples include halogenated alkyl groups in which at least some of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, such as 2- ). Furthermore, examples of the halogenated ether group include 2-chloromethyloxyethyl group (Cl-CH 2 -O-CH 2 -CH 2 -).

前記アルコキシ基としては、プロポキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、アリルオキシ基等が挙げられる。また、前記芳香環としては、フェニル基、1-ナフチル基、ベンジル基、スチリル基等が挙げられる。 Examples of the alkoxy group include propoxy group, t-butoxy group, pentyloxy group, and allyloxy group. Further, examples of the aromatic ring include a phenyl group, a 1-naphthyl group, a benzyl group, a styryl group, and the like.

このような疎水基の中でも、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜により高い疎水性を付与でき、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子が有機シリカ膜の表面に高密度に担持され、かつ、測定対象分子の脱離が促進されるという観点から、アルキル基、フルオロアルキル基、フェニル基が好ましく、アルキル基、フルオロアルキル基がより好ましい。 Among these hydrophobic groups, organic silica membranes containing laser light-absorbing organic groups and amide groups can be imparted with higher hydrophobicity, and in laser desorption/ionization mass spectrometry, molecules to be measured are From the viewpoint of being supported at high density on the molecule and promoting the elimination of the molecule to be measured, alkyl groups, fluoroalkyl groups, and phenyl groups are preferable, and alkyl groups and fluoroalkyl groups are more preferable.

本発明にかかる有機シリカ膜は、表面に凹凸構造を有するもの、ナノファイバーからなるもの、及び微粒子からなるものからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの有機シリカ膜は、表面積が大きいため、レーザー脱離/イオン化質量分析において、有機シリカ膜表面への測定対象分子の担持量が増大し、測定対象分子に相当するシグナルの強度が高くなる。 The organic silica film according to the present invention is preferably at least one selected from the group consisting of those having an uneven structure on the surface, those consisting of nanofibers, and those consisting of fine particles. Since these organic silica membranes have a large surface area, in laser desorption/ionization mass spectrometry, the amount of molecules to be measured on the surface of the organic silica membrane increases, and the intensity of the signal corresponding to the molecules to be measured increases.

表面に凹凸構造を有する有機シリカ膜としては、柱状の空隙部からなる細孔が形成された多孔構造を表面に有する有機シリカ膜、柱状体が配列されたピラーナノアレイ構造を表面に有する有機シリカ膜が挙げられる。なお、ここでいう「柱状」は、略円柱、略多角柱等の、いわゆる、柱状のもののほか、略円錐状、略多角錐状等のような、両端部の大きさ(直径、長さ等)が異なる形状のものも包含する概念である。 Examples of organic silica films having an uneven structure on the surface include organic silica films having a porous structure on the surface in which pores consisting of columnar voids are formed, and organic silica films having on the surface a pillar nanoarray structure in which columnar bodies are arranged. Examples include membranes. Note that "column shape" here refers to so-called column shapes such as a substantially circular column and a substantially polygonal column, as well as the size of both ends (diameter, length, etc.) such as a substantially conical shape, a substantially polygonal pyramid shape, etc. ) is a concept that also includes those with different shapes.

前記多孔構造において、細孔の平均直径としては、5~1000nmが好ましく、5~500nmがより好ましく、5~300nmが特に好ましい。細孔の平均直径が前記下限未満になると、分子量の大きな分子を細孔の壁面や膜表面に吸着させることが困難となり、多孔構造による表面積の増大効果が十分に得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、有機シリカ膜の表面積が十分に増大しない傾向にある。また、細孔の平均深さとしては、20~1500nmがより好ましく、50~500nmが更に好ましい。細孔の平均深さが前記下限未満になると、有機シリカ膜の表面積が十分に増大しない傾向にある。他方、細孔の平均深さが前記上限を超えると、レーザー脱離/イオン化質量分析において、レーザー光を照射しても、細孔内の深部に担持された測定対象分子を脱離、イオン化することが困難となる傾向にある。さらに、隣接する細孔の中心間距離の平均値としては、20~1000nmが好ましく、20~500nmがより好ましく、20~300nmが更に好ましい。隣接する細孔の中心間距離の平均値が前記下限未満になると、多孔構造を形成する際に用いるモールドの作製が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、有機シリカ膜の表面積が十分に増大しない傾向にある。 In the porous structure, the average diameter of the pores is preferably 5 to 1000 nm, more preferably 5 to 500 nm, particularly preferably 5 to 300 nm. If the average diameter of the pores is less than the lower limit, it becomes difficult to adsorb molecules with large molecular weights to the walls of the pores or the membrane surface, and the effect of increasing the surface area due to the porous structure tends to be insufficient. If the above upper limit is exceeded, the surface area of the organic silica film tends not to increase sufficiently. Further, the average depth of the pores is more preferably 20 to 1500 nm, and even more preferably 50 to 500 nm. When the average depth of the pores is less than the above lower limit, the surface area of the organic silica film tends not to increase sufficiently. On the other hand, if the average depth of the pore exceeds the above upper limit, in laser desorption/ionization mass spectrometry, even when irradiated with laser light, target molecules supported deep within the pore will be desorbed and ionized. This tends to be difficult. Further, the average distance between the centers of adjacent pores is preferably 20 to 1000 nm, more preferably 20 to 500 nm, even more preferably 20 to 300 nm. If the average distance between the centers of adjacent pores is less than the lower limit, it tends to be difficult to fabricate a mold used to form a porous structure, while if it exceeds the upper limit, the surface area of the organic silica film will decrease. tends not to increase sufficiently.

また、前記ピラーナノアレイ構造において、隣接する柱状体との間隔(隣接する柱状体の壁面間の距離)の平均値としては、5~500nmが好ましく、5~400nmがより好ましく、5~250nmが特に好ましい。隣接する柱状体との間隔の平均値が前記下限未満になると、分子量の大きな分子を柱状体の壁面に吸着させることが困難となり、多孔構造による表面積の増大効果が十分に得られない傾向にある。他方、隣接する柱状体との間隔の平均値が前記上限を超えると、有機シリカ膜の表面積が十分に増大しない傾向にある。また、柱状体の平均高さとしては、20~1500nmがより好ましく、50~500nmが更に好ましい。柱状体の平均高さが前記下限未満になると、有機シリカ膜の表面積が十分に増大しない傾向にある。他方、柱状体の平均高さが前記上限を超えると、レーザー脱離/イオン化質量分析において、レーザー光を照射しても、柱状体間の空隙の深部に担持された測定対象分子を脱離、イオン化することが困難となる傾向にある。さらに、柱状体の断面の平均直径としては、10~1000nmが好ましく、10~500nmがより好ましく、10~300nmが特に好ましい。柱状体の断面の平均直径が前記下限未満になると、ピラーナノアレイ構造を形成する際に用いるモールドの作製が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、有機シリカ膜の表面積が十分に増大しない傾向にある。また、隣接する柱状体の断面の中心間距離の平均値としては、20~1000nmが好ましく、20~500nmがより好ましく、20~300nmが更に好ましい。隣接する柱状体の断面の中心間距離の平均値が前記下限未満になると、ピラーナノアレイ構造を形成する際に用いるモールドの作製が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、有機シリカ膜の表面積が十分に増大しない傾向にある。 Further, in the pillar nanoarray structure, the average value of the distance between adjacent columnar bodies (distance between wall surfaces of adjacent columnar bodies) is preferably 5 to 500 nm, more preferably 5 to 400 nm, and 5 to 250 nm. Particularly preferred. When the average value of the distance between adjacent columnar bodies is less than the above lower limit, it becomes difficult to adsorb molecules with a large molecular weight to the wall surfaces of the columnar bodies, and the effect of increasing the surface area due to the porous structure tends to be insufficient. . On the other hand, if the average value of the distance between adjacent columnar bodies exceeds the above upper limit, the surface area of the organic silica film tends not to increase sufficiently. Further, the average height of the columnar bodies is more preferably 20 to 1500 nm, and even more preferably 50 to 500 nm. When the average height of the columnar bodies is less than the lower limit, the surface area of the organic silica film tends not to increase sufficiently. On the other hand, if the average height of the columnar bodies exceeds the above-mentioned upper limit, even if laser light is irradiated in laser desorption/ionization mass spectrometry, the molecules to be measured supported deep in the voids between the columnar bodies will be desorbed. It tends to be difficult to ionize. Furthermore, the average diameter of the cross section of the columnar bodies is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 10 to 500 nm, and particularly preferably 10 to 300 nm. If the average diameter of the cross section of the columnar bodies is less than the lower limit, it tends to be difficult to fabricate a mold used to form a pillar nanoarray structure, whereas if it exceeds the upper limit, the surface area of the organic silica film is insufficient. It tends not to increase. Further, the average distance between the centers of the cross sections of adjacent columnar bodies is preferably 20 to 1000 nm, more preferably 20 to 500 nm, and even more preferably 20 to 300 nm. If the average distance between the centers of the cross-sections of adjacent columnar bodies is less than the lower limit, it tends to be difficult to fabricate a mold used to form a pillar nanoarray structure.On the other hand, if it exceeds the upper limit, organic The surface area of the silica film tends not to increase sufficiently.

なお、前記多孔構造の細孔の平均直径及び平均深さ、並びに隣接する細孔の中心間距離の平均値や、前記ピラーナノアレイ構造の隣接する柱状体との間隔の平均値、柱状体の平均高さ、柱状体の断面の平均直径、及び隣接する柱状体の断面の中心間距離の平均値は、原子間力顕微鏡を用いて測定することができる。 In addition, the average diameter and average depth of the pores in the porous structure, the average distance between the centers of adjacent pores, the average value of the distance between adjacent columnar bodies in the pillar nanoarray structure, and the average value of the distance between adjacent columnar bodies, The average height, the average diameter of the cross sections of the columnar bodies, and the average distance between the centers of the cross sections of adjacent columnar bodies can be measured using an atomic force microscope.

このような有機シリカ膜表面の凹凸構造は、ナノインプリントにより効率よく形成することができる。例えば、ピラーアレイ構造を有するモールドを用いてナノインプリントを行うことによって、有機シリカ膜の表面に柱状の空隙部からなる細孔が形成された多孔構造が形成される。また、柱状の空隙部からなる細孔が形成された多孔構造を有するモールドを用いてナノインプリントを行うことによって、有機シリカ膜の表面にピラーナノアレイ構造が形成される。このようなナノインプリントは特に制限はなく、従来公知の方法を採用することができる。 Such an uneven structure on the surface of an organic silica film can be efficiently formed by nanoimprinting. For example, by performing nanoimprinting using a mold having a pillar array structure, a porous structure in which pores consisting of columnar voids are formed on the surface of an organic silica film is formed. Further, by performing nanoimprinting using a mold having a porous structure in which pores consisting of columnar voids are formed, a pillar nanoarray structure is formed on the surface of the organic silica film. Such nanoimprinting is not particularly limited, and conventionally known methods can be employed.

前記ナノファイバーからなる有機シリカ膜としては、有機シリカ膜を構成する有機シリカ(すなわち、レーザー光吸収性有機基及びアミド基を骨格内に含有し、疎水基を更に有する有機シリカ)のナノファイバーの集合体や積層体が挙げられる。このようなナノファイバーの断面の平均直径としては、5~800nmが好ましく、10~500nmがより好ましく、20~300nmが特に好ましい。ナノファイバーの断面の平均直径が前記下限未満になると、タンパク質等の比較的かさ高い分子を有効に吸着することができない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、表面積が十分に増大してないため、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子の吸着量が低下する傾向にある。また、ナノファイバーの平均アスペクト比としては、3~1000が好ましく、4~500がより好ましく、5~100が特に好ましい。ナノファイバーの平均アスペクト比が前記下限未満になると、合成時にナノファイバーを回収することが難しく、生産性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、均質な有機シリカ薄膜を形成することが難しく、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子を均質に担持することが困難となる傾向にある。なお、ナノファイバーの断面の平均直径及び平均アスペクト比は、原子間力顕微鏡を用いて測定することができる。 The organic silica film made of nanofibers is made of nanofibers of organic silica (that is, organic silica containing a laser light absorbing organic group and an amide group in the skeleton and further having a hydrophobic group) constituting the organic silica film. Examples include aggregates and laminates. The average cross-sectional diameter of such nanofibers is preferably 5 to 800 nm, more preferably 10 to 500 nm, and particularly preferably 20 to 300 nm. If the average cross-sectional diameter of the nanofibers is less than the lower limit, it tends to be unable to effectively adsorb relatively bulky molecules such as proteins; on the other hand, if it exceeds the upper limit, the surface area is not sufficiently increased. Therefore, in laser desorption/ionization mass spectrometry, the adsorption amount of target molecules tends to decrease. Further, the average aspect ratio of the nanofibers is preferably 3 to 1000, more preferably 4 to 500, and particularly preferably 5 to 100. If the average aspect ratio of the nanofibers is less than the above lower limit, it will be difficult to recover the nanofibers during synthesis, and productivity will tend to decrease; on the other hand, if it exceeds the above upper limit, it will be difficult to form a homogeneous organic silica thin film. It tends to be difficult to homogeneously support molecules to be measured in laser desorption/ionization mass spectrometry. Note that the average diameter and average aspect ratio of the cross section of the nanofibers can be measured using an atomic force microscope.

前記微粒子からなる有機シリカ膜としては、有機シリカ膜を構成する有機シリカ(すなわち、レーザー光吸収性有機基及びアミド基を骨格内に含有し、疎水基を更に有する有機シリカ)の微粒子の集合体が挙げられる。このような微粒子の平均直径としては、10~2500nmが好ましく、20~1000nmがより好ましく、50~800nmが特に好ましい。微粒子の平均直径が前記下限未満になると、合成時に微粒子を溶液から回収することが難しく、生産性が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、表面積増大の効果が低下し、粒子間空隙により試料溶液が流出する傾向にある。なお、微粒子の平均直径は、原子間力顕微鏡を用いて測定することができる。 The organic silica film made of fine particles is an aggregate of fine particles of organic silica (i.e., organic silica containing a laser light absorbing organic group and an amide group in its skeleton and further having a hydrophobic group) constituting the organic silica film. can be mentioned. The average diameter of such fine particles is preferably 10 to 2,500 nm, more preferably 20 to 1,000 nm, and particularly preferably 50 to 800 nm. If the average diameter of the fine particles is less than the lower limit, it will be difficult to recover the fine particles from the solution during synthesis, and productivity will tend to decrease.On the other hand, if it exceeds the upper limit, the effect of increasing the surface area will decrease, and The sample solution tends to flow out due to the voids. Note that the average diameter of the fine particles can be measured using an atomic force microscope.

本発明にかかる有機シラン膜の平均厚みとしては、20~2000nmが好ましく、50~1000nmがより好ましく、100~500nmが特に好ましい。有機シラン膜の平均厚みが前記下限未満になると、レーザー脱離/イオン化質量分析において、レーザー光を照射しても、有機シラン膜がレーザー光を十分に吸収できず、測定対象分子の脱離/イオン化効率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、レーザー脱離/イオン化質量分析において、分析に関与しない膜の割合が増加し、コストが増大する傾向にあるとともに、基材との密着性が低下する傾向にある。 The average thickness of the organic silane film according to the present invention is preferably 20 to 2000 nm, more preferably 50 to 1000 nm, and particularly preferably 100 to 500 nm. If the average thickness of the organosilane film is less than the lower limit, the organosilane film will not be able to absorb enough laser light even when irradiated with laser light in laser desorption/ionization mass spectrometry, and the molecules to be measured will be desorbed/ Ionization efficiency tends to decrease, and on the other hand, when the above upper limit is exceeded, the proportion of the membrane that does not participate in analysis increases in laser desorption/ionization mass spectrometry, which tends to increase costs and increases the risk of interference with the substrate. Adhesion tends to decrease.

(有機シリカ基板)
本発明の有機シリカ基板は、このような有機シリカ膜を備えるものであり、通常、基材上に有機シリカ膜を形成することによって得られるものであるが、これに限定されるものではない。前記基材としては、有機シリカ膜を支持することができるものであれば特に制限はなく、例えば、シリコン基材(Si基材)、ITO基材、FTO基材、石英基材、ガラス基材、各種金属基材、各種薄膜基材等のシリカ膜を製造する際に用いられる公知の基材を適宜利用することができるが、本発明の有機シリカ基板をレーザー脱離/イオン化質量分析に用いる場合には、ステンレス鋼、シリコン基材、ITO基材、ZnO基材、SnO基材、FTO基等の導電性基材が好ましい。また、このような基材の形状としては特に制限はないが、平板状が好ましい。
(Organic silica substrate)
The organic silica substrate of the present invention includes such an organic silica film, and is usually obtained by forming an organic silica film on a base material, but is not limited thereto. The base material is not particularly limited as long as it can support the organic silica film; for example, silicon base material (Si base material), ITO base material, FTO base material, quartz base material, glass base material. , various metal substrates, various thin film substrates, and other known substrates used in producing silica films can be used as appropriate; however, the organic silica substrate of the present invention can be used for laser desorption/ionization mass spectrometry. In this case, conductive base materials such as stainless steel, silicon base material, ITO base material, ZnO base material, SnO base material, FTO base material, etc. are preferable. Further, the shape of such a base material is not particularly limited, but a flat plate shape is preferable.

このような本発明の有機シリカ基板は、例えば、以下の方法により製造することができる。すなわち、先ず、レーザー光吸収性有機基及びアミド基を骨格内に含有する有機シラン化合物(好ましくは、アルコキシシラン化合物)を部分的に重合せしめてゾル溶液を調製し、このゾル溶液を用いて前記基材の表面に塗膜を形成した後、これを硬化せしめることによって、前記基材上にレーザー光吸収性有機基及びアミド基を骨格内に含有する有機シリカ膜が形成される。 Such an organic silica substrate of the present invention can be manufactured, for example, by the following method. That is, first, a sol solution is prepared by partially polymerizing an organic silane compound (preferably an alkoxysilane compound) containing a laser light absorbing organic group and an amide group in its skeleton, and this sol solution is used to After forming a coating film on the surface of a base material, it is cured to form an organic silica film containing a laser light absorbing organic group and an amide group in its skeleton on the base material.

前記有機シラン化合物におけるレーザー光吸収性有機基は、前述した有機シリカ膜におけるレーザー光吸収性有機基に対応するものである。このレーザー光吸収性有機基は、前記有機シラン化合物の骨格内に含まれるものであり、前記有機シラン化合物の主骨格中のケイ素(Si)に直接的又は間接的に(他の元素を介して)結合していることが好ましく、シリル基(更に好ましくは、アルコキシシリル基)を構成するケイ素(Si)に結合していることがより好ましい。また、前記有機シラン化合物においては、1つのレーザー光吸収性有機基に対して2個以上のシリル基(より好ましくは、アルコキシシリル基)が結合していることが好ましい。1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているシリル基が1個の場合、レーザー光吸収性有機基の密度が低下するため、レーザー光の吸収強度が低下する傾向にある。一方、1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているシリル基の個数の上限としては特に制限はないが、6個以下が好ましく、4個以下がより好ましく、3個以下が特に好ましい。1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているシリル基の個数が前記上限を超えると、レーザー光吸収性有機基の割合が減少し、レーザー光の吸収効率が低下する傾向にある。 The laser light absorbing organic group in the organic silane compound corresponds to the laser light absorbing organic group in the organic silica film described above. This laser light absorbing organic group is contained in the skeleton of the organic silane compound, and is directly or indirectly attached to silicon (Si) in the main skeleton of the organic silane compound (via other elements). ) is preferably bonded, and more preferably bonded to silicon (Si) constituting a silyl group (more preferably an alkoxysilyl group). Further, in the organic silane compound, it is preferable that two or more silyl groups (more preferably alkoxysilyl groups) are bonded to one laser light absorbing organic group. When the number of silyl groups bonded to one laser light absorbing organic group is one, the density of the laser light absorbing organic group decreases, and therefore the absorption intensity of laser light tends to decrease. On the other hand, the upper limit of the number of silyl groups bonded to one laser light absorbing organic group is not particularly limited, but is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and particularly preferably 3 or less. When the number of silyl groups bonded to one laser light absorbing organic group exceeds the above upper limit, the proportion of the laser light absorbing organic groups decreases, and the laser light absorption efficiency tends to decrease.

また、このような有機シラン化合物においては、レーザー光吸収性有機基に対する前記有機シラン化合物を形成するケイ素の質量比([ケイ素の質量]/[レーザー光吸収性有機基])が0.05~0.50(より好ましくは0.10~0.40、更に好ましくは0.10~0.35、特に好ましくは0.15~0.35)の範囲内にあることが好ましい。前記質量比が前記下限未満になると、有機シリカ膜の架橋密度が低くなり、十分に硬化した有機シリカ膜が得られない傾向にあり、他方、前記上限を超えると、相対的にレーザー光吸収性有機基の密度が低下するため、レーザー光の吸収強度が低下する傾向にあり、また、有機シリカ膜の表面にナノインプリント等により凹凸構造を形成することが困難となる傾向にある。 In addition, in such an organosilane compound, the mass ratio of silicon forming the organosilane compound to the laser light-absorbing organic group ([mass of silicon]/[laser light-absorbing organic group]) is 0.05 to It is preferably within the range of 0.50 (more preferably 0.10 to 0.40, still more preferably 0.10 to 0.35, particularly preferably 0.15 to 0.35). When the mass ratio is less than the lower limit, the crosslinking density of the organic silica film becomes low, and a sufficiently cured organic silica film tends to be difficult to obtain.On the other hand, when it exceeds the upper limit, the relative laser light absorption Since the density of organic groups decreases, the absorption intensity of laser light tends to decrease, and it also tends to become difficult to form an uneven structure on the surface of the organic silica film by nanoimprinting or the like.

前記有機シラン化合物におけるアミド基は、前述した有機シリカ膜におけるアミド基に対応するものである。このアミド基は、前記有機シラン化合物の骨格内に含まれている。前記有機シラン化合物の骨格内にアミド基が存在することによって、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子、特に、生体関連分子等の高親水性化合物の吸着性が向上し、測定対象分子を表面全体に均一に担持することが可能な有機シリカ膜を得ることができる。また、前記アミド基は、レーザー光吸収性有機基に直接的又は間接的に(他の元素を介して)結合していることが好ましい。アミド基がレーザー光吸収性有機基に結合している有機シラン化合物を用いることによって、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子を有機シリカ基板から効率よく脱離させ、イオン化することを可能な有機シリカ膜を得ることができる。さらに、前記有機シラン化合物においては、1つのレーザー光吸収性有機基に対して1個以上のアミド基が結合していればよい。また、1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているアミド基の個数の上限としては特に制限はないが、6個以下が好ましく、4個以下がより好ましく、2個以下が特に好ましい。1つのレーザー光吸収性有機基に結合しているアミド基の個数が前記上限を超えると、レーザー脱離/イオン化質量分析において、有機シリカ膜に担持された測定対象分子が脱離しにくくなる傾向にある。 The amide group in the organosilane compound corresponds to the amide group in the organosilica film described above. This amide group is contained within the skeleton of the organosilane compound. The presence of an amide group in the skeleton of the organosilane compound improves the adsorption of molecules to be measured, particularly highly hydrophilic compounds such as bio-related molecules, in laser desorption/ionization mass spectrometry, and the molecules to be measured are improved. It is possible to obtain an organic silica film that can uniformly support the entire surface of the organic silica film. Moreover, it is preferable that the amide group is bonded directly or indirectly (via another element) to the laser light absorbing organic group. By using an organosilane compound in which an amide group is bonded to a laser-absorbing organic group, it is possible to efficiently desorb and ionize target molecules from an organosilica substrate in laser desorption/ionization mass spectrometry. An organic silica film can be obtained. Furthermore, in the organic silane compound, one or more amide groups may be bonded to one laser light absorbing organic group. Further, there is no particular upper limit to the number of amide groups bonded to one laser light absorbing organic group, but it is preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and particularly preferably 2 or less. If the number of amide groups bonded to one laser light-absorbing organic group exceeds the above upper limit, the target molecule supported on the organic silica film tends to be difficult to desorb in laser desorption/ionization mass spectrometry. be.

前記ゾル溶液(コロイド溶液)は、レーザー光吸収性有機基及びアミド基を骨格内に含有する有機シラン化合物を部分的に重合せしめて得られるものである。このようなゾル溶液は、前記有機シラン化合物を用いる以外は、シリカ構造体を製造する分野において、いわゆるゾル-ゲル法として知られる公知の方法を採用することにより適宜形成することができる。なお、このようなゾル溶液は、前記有機シラン化合物を部分的に加水分解及び縮合反応せしめて得られる部分重合物を含む溶液であることが好ましい。このような溶液に利用する溶媒としては、特に制限されず、いわゆるゾル-ゲル法に用いられる公知の溶媒を適宜利用でき、例えば、メタノール、エタノール、メトキシエタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、アセトン、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、1,4-ジオキサン、アセトニトリル等の有機溶媒が挙げられる。このような溶媒の中でも室温付近での揮発性及び有機化合物の高い溶解性の観点から、メトキシエタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、1,4-ジオキサン、テトラヒドロフランが好ましい。 The sol solution (colloidal solution) is obtained by partially polymerizing an organic silane compound containing a laser-absorbing organic group and an amide group in its skeleton. Such a sol solution can be appropriately formed by employing a known method known as the so-called sol-gel method in the field of manufacturing silica structures, except for using the organic silane compound. Note that such a sol solution is preferably a solution containing a partial polymer obtained by partially hydrolyzing and condensing the organic silane compound. The solvent used for such a solution is not particularly limited, and any known solvent used in the so-called sol-gel method can be used as appropriate, such as methanol, ethanol, methoxyethanol, 1-propanol, isopropanol, acetone, and tetrahydrofuran. , N,N-dimethylformamide, 1,4-dioxane, acetonitrile, and other organic solvents. Among such solvents, methoxyethanol, 1-propanol, isopropanol, 1,4-dioxane, and tetrahydrofuran are preferred from the viewpoint of volatility near room temperature and high solubility of organic compounds.

また、このようなゾル溶液を調製する際に、前記有機シラン化合物を部分的に重合せしめるための諸条件(温度や反応時間)は特に制限されず、用いる有機シラン化合物の種類に応じて、例えば、反応温度を0~100℃程度、反応時間は5分~24時間程度としてもよい。また、このような部分的な重合を効率よく進行せしめるといった観点からは、酸触媒を利用することが好ましい。このような酸触媒としては、塩酸、硝酸、硫酸といった鉱酸等が挙げられる。 Further, when preparing such a sol solution, the conditions (temperature and reaction time) for partially polymerizing the organosilane compound are not particularly limited, and may vary depending on the type of the organosilane compound used, for example. The reaction temperature may be about 0 to 100°C, and the reaction time may be about 5 minutes to 24 hours. Further, from the viewpoint of efficiently advancing such partial polymerization, it is preferable to use an acid catalyst. Examples of such acid catalysts include mineral acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid.

このようなゾル溶液を調製するための方法としては、例えば、前記有機シラン化合物と前記溶媒と前記酸触媒とを含む溶液を準備し、かかる溶液を室温(20~28℃、好ましくは25℃)で0.25~12時間程度撹拌することによって、前記有機シラン化合物を部分的に重合(部分加水分解および部分重縮合)させて、ゾル溶液を調製する方法を採用してもよい。このように撹拌して反応させる場合において、前記撹拌時間が前記下限未満になると、シリル基の加水分解反応が不十分となり、製膜後の膜の硬化反応が進行し難い傾向にある。 As a method for preparing such a sol solution, for example, a solution containing the organosilane compound, the solvent, and the acid catalyst is prepared, and the solution is heated at room temperature (20 to 28°C, preferably 25°C). A method may be employed in which the organic silane compound is partially polymerized (partial hydrolysis and partial polycondensation) by stirring for about 0.25 to 12 hours to prepare a sol solution. In such a case where the reaction is carried out by stirring, if the stirring time is less than the lower limit, the hydrolysis reaction of the silyl group becomes insufficient, and the curing reaction of the film after film formation tends to be difficult to proceed.

なお、前記ゾル溶液には、最終的に得られる有機シリカ膜を前述の条件を満たすものとすることが可能であれば、前記有機シラン化合物以外の他の有機シラン化合物(例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシランといったテトラアルコキシシラン等)を更に含有させてもよい。 The sol solution may contain organic silane compounds other than the organic silane compound (for example, tetramethoxysilane, Tetraalkoxysilanes such as tetraethoxysilane and tetrabutoxysilane) may also be included.

また、ゾル溶液としては、溶媒中の前記有機シラン化合物の含有量が0.2~20質量%であることが好ましく、0.5~7質量%であることがより好ましい。このような有機シラン化合物の含有量が前記下限未満になると、厚みを制御しながら均一膜を製造することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ゾル溶液中において反応を制御することが困難となり、安定なゾル溶液を調製することが困難となる傾向にある。 Further, in the sol solution, the content of the organic silane compound in the solvent is preferably 0.2 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 7% by mass. If the content of such organosilane compounds is less than the above lower limit, it tends to be difficult to manufacture a uniform film while controlling the thickness, whereas if it exceeds the above upper limit, it becomes difficult to control the reaction in the sol solution. It tends to be difficult to prepare a stable sol solution.

さらに、このようなゾル溶液としては、溶媒中の前記有機シラン化合物の含有量が2~200g/Lであることが好ましく、5~150g/Lであることがより好ましい。このような有機シラン化合物の含有量が前記下限未満になると、厚みを制御しながら均一膜を製造することが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、ゾル溶液中において反応を制御することが困難となり、安定なゾル溶液を調製することが困難となる傾向にある。 Further, in such a sol solution, the content of the organic silane compound in the solvent is preferably 2 to 200 g/L, more preferably 5 to 150 g/L. If the content of such organosilane compounds is less than the above lower limit, it tends to be difficult to manufacture a uniform film while controlling the thickness, whereas if it exceeds the above upper limit, it becomes difficult to control the reaction in the sol solution. It tends to be difficult to prepare a stable sol solution.

また、このようなゾル溶液は、前記有機シラン化合物を部分的に重合せしめて形成した後、製造時のコンタミネーション防止及びより高い平滑性の確保の観点から、メンブレンフィルター等で濾過した後に製膜に利用することが好ましい。 In addition, such a sol solution is formed by partially polymerizing the organic silane compound, and then filtered with a membrane filter or the like to form a film from the viewpoint of preventing contamination during production and ensuring higher smoothness. It is preferable to use it for

また、上記のゾル溶液から得られる塗膜の形成方法は特に制限されず、ゾル溶液を、型にキャストする方法や各種コーティング方法で基材に塗布する方法が好適に採用される。さらに、このようなコーティング方法としては、公知の方法(例えば、バーコーター、ロールコーター、グラビアコーターなどを用いて塗布する方法、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレーコーティング等といった方法)を適宜採用することができる。 Moreover, the method of forming a coating film obtained from the above-mentioned sol solution is not particularly limited, and methods of casting the sol solution into a mold or applying it to a substrate by various coating methods are suitably employed. Further, as such a coating method, a known method (for example, a method of coating using a bar coater, a roll coater, a gravure coater, etc., a method of dip coating, a spin coating, a spray coating, etc.) may be adopted as appropriate. can.

また、このようなゾル溶液から得られる膜(未硬化又は半硬化)の厚みとしては、0.1~100μmであることが好ましく、0.1~25μmであることがより好ましい。このような膜の厚みが前記下限未満になると、基板全面において膜の厚みを均等に保つことが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、流動や液だれによって膜厚にむらができ易い傾向にある。 Further, the thickness of the film (uncured or semi-cured) obtained from such a sol solution is preferably 0.1 to 100 μm, more preferably 0.1 to 25 μm. If the thickness of such a film is less than the above lower limit, it tends to be difficult to maintain the film thickness uniformly over the entire surface of the substrate, whereas if it exceeds the above upper limit, the film thickness may become uneven due to flow or dripping. It tends to be easy to do.

このような塗膜を硬化させる方法としては、用いた有機シラン化合物の種類に応じて、その加水分解及び縮合反応が進行するような条件を適宜採用すればよく、その温度や加熱時間等は特に制限されないが、25~150℃程度の温度で1~48時間程度の時間加熱せしめることが好ましい。このように加熱することで、前記有機シラン化合物及び/又は前記有機シラン化合物の部分重合物の加水分解及び縮合反応を更に進行せしめることが可能となり、これにより、前記ゾル溶液から得られる塗膜を硬化せしめて前記有機シリカ膜を形成することが可能となる。なお、このような硬化工程においては、残留するアルコキシ基の加水分解や膜の硬化をより効率よく進行せしめるために、前記塗膜を、上記温度範囲(25~150℃)で加熱しながら1~48時間程度、塩酸の蒸気に暴露することが好ましい。このような塩酸の蒸気の暴露により、塗膜の表面のみならず、内部における反応促進が可能となり、残留するアルコキシ基の加水分解や膜の硬化をより効率よく進行せしめることが可能となると共に、得られる膜の表面に水酸基を露出させることも可能となる。 As a method for curing such a coating film, it is sufficient to appropriately adopt conditions that allow the hydrolysis and condensation reactions to proceed depending on the type of organic silane compound used, and the temperature, heating time, etc. are particularly determined. Although not limited, it is preferable to heat at a temperature of about 25 to 150° C. for a period of about 1 to 48 hours. By heating in this way, it becomes possible to further advance the hydrolysis and condensation reaction of the organosilane compound and/or the partial polymer of the organosilane compound, thereby improving the coating film obtained from the sol solution. It becomes possible to form the organic silica film by curing. In addition, in such a curing step, in order to more efficiently hydrolyze the remaining alkoxy groups and harden the film, the coating film is heated in the above temperature range (25 to 150°C) and heated for 1 to 150°C. Preferably, the exposure to hydrochloric acid vapor is for about 48 hours. Such exposure to hydrochloric acid vapor makes it possible to promote reactions not only on the surface of the coating film but also inside it, making it possible to more efficiently hydrolyze the remaining alkoxy groups and harden the film. It also becomes possible to expose hydroxyl groups on the surface of the resulting membrane.

また、このような方法において、有機シリカ膜の表面に凹凸構造を形成する場合には、前記ゾル溶液を用いて塗膜を形成した後、硬化する前に、その塗膜にナノインプリントにより凹凸構造を形成し、その後、硬化せしめることが好ましい。 In addition, when forming an uneven structure on the surface of an organic silica film in such a method, after forming a coating film using the sol solution and before curing, the uneven structure is formed on the coating film by nanoimprinting. Preferably, it is formed and then cured.

さらに、ナノファイバーからなる有機シリカ膜を形成する場合には、1分子中に2個以上のアミド基を有する前記有機シラン化合物を用いることが好ましい。このような1分子中に2個以上のアミド基を有する有機シラン化合物を部分的に重合せしめると、分子がスタッキングして一次元的な結晶成長が促進され、ナノファイバー形状の前記有機シラン化合物の部分重合物が生成する。このナノファイバー形状の前記有機シラン化合物の部分重合物は、硬化せしめて有機シリカを形成した場合でも、その形状を維持しており、有機シリカナノファイバーからなる有機シリカ膜が得られる。 Furthermore, when forming an organic silica film made of nanofibers, it is preferable to use the aforementioned organic silane compound having two or more amide groups in one molecule. When such organosilane compounds having two or more amide groups in one molecule are partially polymerized, the molecules stack and one-dimensional crystal growth is promoted, resulting in nanofiber-shaped organosilane compounds. A partially polymerized product is formed. This nanofiber-shaped partial polymer of the organic silane compound maintains its shape even when it is cured to form organic silica, and an organic silica film made of organic silica nanofibers is obtained.

また、微粒子からなる有機シリカ膜を形成する場合には、スピンコート法、スプレー噴霧法、ディップコーティング法等の公知の粒子積層技術を適宜採用することができる。 Further, when forming an organic silica film made of fine particles, known particle lamination techniques such as spin coating, spray atomization, and dip coating can be appropriately employed.

次に、このようにして形成した、レーザー光吸収性有機基及びアミド基を骨格内に含有する有機シリカ膜に、疎水基を含有する有機シラン化合物を接触させることによって、疎水基を導入することができる。 Next, a hydrophobic group is introduced by bringing an organic silane compound containing a hydrophobic group into contact with the thus formed organic silica film containing a laser light absorbing organic group and an amide group in the skeleton. Can be done.

前記疎水基を含有する有機シラン化合物における疎水基は、前述した有機シリカ膜における疎水基に対応するものである。前記有機シリカ膜に、前記疎水基を含有する有機シラン化合物を接触させると、前記有機シリカ膜を構成するシロキサン結合のケイ素原子と前記疎水基を含有する有機シラン化合物のシリル基とが反応して、レーザー光吸収性有機基及びアミド基を骨格内に含有し、前記疎水基を更に含有する有機シリカ膜が得られる。前記有機シリカ膜に、前記疎水基を含有する有機シラン化合物を接触させる方法としては特に制限はなく、例えば、前記有機シリカ膜に前記疎水基を含有する有機シラン化合物を含有する溶液を塗布する方法、前記有機シリカ膜を前記疎水基を含有する有機シラン化合物を含有する溶液に浸漬する方法、前記有機シリカ膜に前記疎水基を含有する有機シラン化合物の蒸気を曝露させる方法等、従来公知の方法が挙げられる。 The hydrophobic group in the organic silane compound containing a hydrophobic group corresponds to the hydrophobic group in the organic silica film described above. When the organosilane compound containing the hydrophobic group is brought into contact with the organosilica film, the silicon atoms of the siloxane bonds constituting the organosilica film react with the silyl groups of the organosilane compound containing the hydrophobic group. , an organic silica film containing a laser light absorbing organic group and an amide group in its skeleton and further containing the hydrophobic group is obtained. There is no particular limitation on the method of bringing the organic silane compound containing a hydrophobic group into contact with the organic silica film, for example, a method of applying a solution containing the organic silane compound containing a hydrophobic group to the organic silica film. , a method of immersing the organic silica film in a solution containing the organic silane compound containing the hydrophobic group, a method of exposing the organic silica film to the vapor of the organic silane compound containing the hydrophobic group, and other conventionally known methods. can be mentioned.

レーザー光吸収性有機基及びアミド基を骨格内に含有する有機シリカ膜に疎水基を導入する際の疎水基とアミド基とのモル比(疎水基/アミド基)としては、4/1~0.5/1が好ましく、3/1~1/1がより好ましく、2/1~1.5/1が特に好ましい。疎水基/アミド基が前記下限未満になると、レーザー光吸収性有機基とアミド基とを含有する有機シリカ膜の表面に疎水性が十分に付与されないため、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子を含む試料溶液の濃縮効果や測定対象分子の脱離促進作用を発現し、測定対象分子に相当するシグナルを高感度で検出することが可能な有機シリカ膜を得ることが困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、レーザー脱離/イオン化質量分析において、測定対象分子の吸着性が高く、測定対象分子を表面全体に均一に担持することが可能な有機シリカ膜を得ることが困難となる傾向にある。 When introducing a hydrophobic group into an organic silica film containing a laser light-absorbing organic group and an amide group in its skeleton, the molar ratio of the hydrophobic group to the amide group (hydrophobic group/amide group) is 4/1 to 0. .5/1 is preferred, 3/1 to 1/1 is more preferred, and 2/1 to 1.5/1 is particularly preferred. If the hydrophobic group/amide group is less than the above lower limit, sufficient hydrophobicity will not be imparted to the surface of the organic silica film containing the laser light absorbing organic group and the amide group. It tends to be difficult to obtain an organic silica membrane that has the effect of concentrating the sample solution containing the target molecule and the effect of promoting the desorption of the target molecule, making it possible to detect signals corresponding to the target molecule with high sensitivity. On the other hand, if the upper limit is exceeded, an organic silica film with high adsorption properties for molecules to be measured and capable of uniformly supporting molecules to be measured over the entire surface can be obtained in laser desorption/ionization mass spectrometry. tends to be difficult.

このような疎水基を含有する有機シラン化合物としては、例えば、アルキルシラン化合物、アルキニルシラン化合物、アルケニルシラン化合物、フッ素原子含有シラン化合物、フッ素原子以外のハロゲン原子含有シラン化合物、アルコキシシラン化合物、芳香環含有シラン化合物等が挙げられる。 Examples of organic silane compounds containing such hydrophobic groups include alkylsilane compounds, alkynylsilane compounds, alkenylsilane compounds, silane compounds containing fluorine atoms, silane compounds containing halogen atoms other than fluorine atoms, alkoxysilane compounds, and aromatic rings. Examples include containing silane compounds.

アルキルシラン化合物におけるアルキル基は、前述した有機シリカ膜におけるアルキル基に対応するものであり、アルキニルシラン化合物におけるアルキニル基は、前述した有機シリカ膜におけるアルキニル基に対応するものであり、アルケニルシラン化合物におけるアルケニル基は、前述した有機シリカ膜におけるアルキニル基に対応するものである。また、フッ素原子含有シラン化合物におけるフッ素原子含有基は、前述した有機シリカ膜におけるフッ素原子含有基に対応するものであり、フッ素原子以外のハロゲン原子含有シラン化合物におけるフッ素原子以外のハロゲン原子含有基は、前述した有機シリカ膜におけるフッ素原子以外のハロゲン原子含有基に対応するものであり、アルコキシシラン化合物におけるアルコキシ基は、前述した有機シリカ膜におけるアルコキシ基に対応するものであり、芳香環含有シラン化合物における芳香環は、前述した有機シリカ膜における芳香環に対応するものである。 The alkyl group in the alkylsilane compound corresponds to the alkyl group in the organic silica film described above, and the alkynyl group in the alkynylsilane compound corresponds to the alkynyl group in the organic silica film described above. The alkenyl group corresponds to the alkynyl group in the organic silica film described above. Furthermore, the fluorine atom-containing group in the fluorine atom-containing silane compound corresponds to the fluorine atom-containing group in the organic silica film described above, and the halogen atom-containing group other than the fluorine atom in the silane compound containing a halogen atom other than the fluorine atom corresponds to the fluorine atom-containing group in the organic silica film described above. , corresponds to the halogen atom-containing group other than fluorine atom in the above-mentioned organic silica film, and the alkoxy group in the alkoxysilane compound corresponds to the alkoxy group in the above-mentioned organic silica film, and the aromatic ring-containing silane compound The aromatic ring corresponds to the aromatic ring in the organic silica film described above.

前記アルキルシラン化合物としては、例えば、メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン、8-グリシドキシオクチルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン等のアルキルアルコキシシランが挙げられる。前記アルケニルシラン化合物としては、例えば、7-オクテニルトリメトキシシラン等のアルケニルアルコキシシランが挙げられる。 Examples of the alkylsilane compound include alkylalkoxysilanes such as methoxytrimethylsilane, ethoxytrimethylsilane, 8-glycidoxyoctyltrimethoxysilane, and cyclohexyltrimethoxysilane. Examples of the alkenylsilane compound include alkenylalkoxysilanes such as 7-octenyltrimethoxysilane.

前記フッ素原子含有シラン化合物としては、例えば、トリメトキシ(3,3,3-トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシ(1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシル)シラン、トリエトキシ(1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチル)シラン、トリエトキシ(1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル)シラン等のフルオロアルキルアルコキシシラン;3,3,3-トリフルオロプロピルジメチルクロロシラン、(ヘプタデカフルオロ-1,1,2,2-テトラヒドロデシル)ジメチルクロロシラン等のフルオロアルキルジアルキルクロロシランが挙げられる。 Examples of the fluorine atom-containing silane compound include trimethoxy(3,3,3-trifluoropropyl)silane, trimethoxy(1H,1H,2H,2H-nonafluorohexyl)silane, and triethoxy(1H,1H,2H,2H). 3,3,3-trifluoropropyldimethylchlorosilane, (heptadecafluoro-1, Examples include fluoroalkyldialkylchlorosilanes such as 1,2,2-tetrahydrodecyl)dimethylchlorosilane.

前記フッ素原子以外のハロゲン原子含有シラン化合物としては、例えば、トリメチルクロロシラン、トリエチルクロロシラン、トリプロピルクロロシラン等のトリアルキルクロロシラン;オクタデシルトリクロロシラン等のアルキルトリクロロシラン;2-クロロエチルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン等のクロロアルキルトリアルコキシシランが挙げられる。前記アルコキシシラン化合物としては、例えば、トリエトキシ(イソブチル)シラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等が挙げられる。前記芳香環含有シラン化合物としては、例えば、ジメトキシジフェニルシラン、トリメトキシフェニルシラン、ベンジルトリエトキシシラン、トリメトキシ(4-ビニルフェニル)シランが挙げられる。 Examples of the silane compounds containing halogen atoms other than fluorine atoms include trialkylchlorosilanes such as trimethylchlorosilane, triethylchlorosilane, and tripropylchlorosilane; alkyltrichlorosilanes such as octadecyltrichlorosilane; 2-chloroethyltrimethoxysilane, 3-chlorosilane, and the like; Examples include chloroalkyltrialkoxysilanes such as propyltrimethoxysilane. Examples of the alkoxysilane compound include triethoxy(isobutyl)silane, hexyltriethoxysilane, decyltriethoxysilane, and octadecyltrimethoxysilane. Examples of the aromatic ring-containing silane compound include dimethoxydiphenylsilane, trimethoxyphenylsilane, benzyltriethoxysilane, and trimethoxy(4-vinylphenyl)silane.

〔レーザー脱離/イオン化質量分析方法〕
次に、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析方法について説明する。本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析方法は、前記本発明の有機シリカ基板に測定対象分子を担持せしめて測定用試料を作製し、前記測定用試料にレーザー光を照射することにより、前記測定対象分子を前記有機シリカ基板から脱離させ、イオン化して質量分析する方法である。前記本発明の有機シリカ基板を用いることによって、測定対象分子を高感度で検出することができる。
[Laser desorption/ionization mass spectrometry method]
Next, the laser desorption/ionization mass spectrometry method of the present invention will be explained. In the laser desorption/ionization mass spectrometry method of the present invention, a measurement sample is prepared by supporting a molecule to be measured on the organic silica substrate of the present invention, and the measurement sample is irradiated with a laser beam. This is a method in which target molecules are desorbed from the organic silica substrate, ionized, and subjected to mass spectrometry. By using the organic silica substrate of the present invention, molecules to be measured can be detected with high sensitivity.

本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析方法においては、先ず、前記本発明の有機シリカ基板に、レーザー脱離/イオン化質量分析において測定対象となる試料(測定対象分子を含む試料)を担持させる。次に、前記測定対象分子を含む試料を担持した有機シリカ基板に、レーザー光を照射する。これにより、前記測定対象分子を、有機シリカ基板から脱離させ、イオン化して質量分析することが可能となる。 In the laser desorption/ionization mass spectrometry method of the present invention, first, a sample to be measured in laser desorption/ionization mass spectrometry (a sample containing a molecule to be measured) is supported on the organic silica substrate of the present invention. Next, the organic silica substrate supporting the sample containing the molecule to be measured is irradiated with laser light. This allows the molecules to be measured to be desorbed from the organic silica substrate, ionized, and subjected to mass spectrometry.

本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析方法を適用することが可能な前記測定対象分子を含む試料としては特に制限はないが、本発明の有機シリカ基板を用いることによって、親和性の高い化合物を高感度で検出できるという観点から、アミノ酸、タンパク質、糖、リン脂質、ホルモン、核酸、及びそれらの代謝産物等の生体関連分子が適している。 There is no particular restriction on the sample containing the analyte molecule to which the laser desorption/ionization mass spectrometry method of the present invention can be applied, but by using the organic silica substrate of the present invention, compounds with high affinity can be detected. Bio-related molecules such as amino acids, proteins, sugars, phospholipids, hormones, nucleic acids, and their metabolites are suitable from the viewpoint that they can be detected with high sensitivity.

また、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析方法に用いられるレーザー光としては特に制限はなく、例えば、窒素レーザー(波長:337nm)、YAGレーザー3倍波(波長:355nm)、NdYAGレーザー(波長:256nm)、炭酸ガスレーザー(波長:9400nm及び10600nm)等が挙げられる。レーザー光の照射条件(照射強度、照射時間等)としては特に制限はなく、測定対象分子に応じて、公知の質量分析条件の中から最適となる条件を適宜選択して設定すればよい。 Furthermore, there are no particular limitations on the laser light used in the laser desorption/ionization mass spectrometry method of the present invention, and examples include nitrogen laser (wavelength: 337 nm), YAG laser triple harmonic (wavelength: 355 nm), NdYAG laser (wavelength: 355 nm), :256 nm), carbon dioxide laser (wavelength: 9400 nm and 10600 nm), and the like. There are no particular restrictions on the laser light irradiation conditions (irradiation intensity, irradiation time, etc.), and the optimum conditions may be appropriately selected from known mass spectrometry conditions depending on the molecule to be measured.

さらに、本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析方法における質量分析のためのイオンの分離検出方法としては特に制限はなく、二重収束法、四重極収束法(四重極(Q)フィルター法)、タンデム型四重極(QQ)法、イオントラップ法、飛行時間(TOF)法等を採用することができる。 Furthermore, there are no particular limitations on the method for separating and detecting ions for mass spectrometry in the laser desorption/ionization mass spectrometry method of the present invention, such as double focusing method, quadrupole focusing method (quadrupole (Q) filter method). ), tandem quadrupole (QQ) method, ion trap method, time of flight (TOF) method, etc. can be employed.

本発明のレーザー脱離/イオン化質量分析方法においては、前記有機シリカ基板の表面にアミド基と疎水基とがバランスよく均一に存在しているため、測定対象分子が前記有機シリカ基板の表面全体に高濃度で均一に担持され、前記測定対象分子同士の凝集が抑制される。また、前記疎水基の作用により、レーザー照射後の前記測定対象分子の脱離が促進され、イオン化しやすくなる。これらの結果、レーザー光照射による前記測定対象分子の脱離/イオン化が促進され、前記測定対象分子に相当するシグナルが強くなり、シグナル/ノイズ(S/N)比が高くなるため、高い検出感度での質量分析が可能になる。 In the laser desorption/ionization mass spectrometry method of the present invention, since amide groups and hydrophobic groups are uniformly present in a well-balanced manner on the surface of the organic silica substrate, the molecules to be measured are distributed over the entire surface of the organic silica substrate. It is uniformly supported at a high concentration, and aggregation of the molecules to be measured is suppressed. Furthermore, the action of the hydrophobic group promotes the desorption of the analyte molecule after laser irradiation, making it easier to ionize it. As a result, the desorption/ionization of the analyte molecules by laser light irradiation is promoted, the signal corresponding to the analyte molecules becomes stronger, and the signal/noise (S/N) ratio becomes higher, resulting in high detection sensitivity. mass spectrometry becomes possible.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(合成例1)
先ず、窒素雰囲気下、1,8-ナフタル酸無水物(5.95g、30.0mmol)、N-アセチルエチレンジアミン(8.17g、80.0mmol)及びジメチルアセトアミド(DMAc、120ml)を混合し、得られた混合物を125℃で17時間加熱しながら攪拌して、下記式:
(Synthesis example 1)
First, under a nitrogen atmosphere, 1,8-naphthalic anhydride (5.95 g, 30.0 mmol), N-acetylethylenediamine (8.17 g, 80.0 mmol) and dimethylacetamide (DMAc, 120 ml) were mixed to obtain a mixture. The resulting mixture was stirred while heating at 125°C for 17 hours, and the following formula:

で表される反応を行った。得られた溶液を室温まで冷却した後、水(350ml)を添加して攪拌し、生成した沈殿物を吸引ろ過により回収し、真空乾燥して固体成分を得た(収量:7.18g、収率:85%)。 The reaction represented by was performed. After cooling the resulting solution to room temperature, water (350 ml) was added and stirred, and the resulting precipitate was collected by suction filtration and vacuum dried to obtain a solid component (yield: 7.18 g, rate: 85%).

得られた固体成分を重クロロホルム(CDCl)に溶解し、NMR測定装置(日本電子株式会社製「JNM-ECX400P」)を用いてH-NMRスペクトルを測定して同定し、アミド基が結合したナフタルイミド化合物〔NI(amide)〕であることを確認した。その結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl,δ in ppm):1.90(s,3H)、3.65(m,2H)、4.40(m,2H)、6.23(bs,1H)、7.76(m,2H)、8.22(m,2H),8.60(m,2H)。
The obtained solid component was dissolved in deuterated chloroform (CDCl 3 ), and the 1 H-NMR spectrum was measured and identified using an NMR measuring device (JNM-ECX400P manufactured by JEOL Ltd.), and the amide group was bonded. It was confirmed that it was a naphthalimide compound [NI (amide)]. The results are shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 , δ in ppm): 1.90 (s, 3H), 3.65 (m, 2H), 4.40 (m, 2H), 6.23 (bs, 1H), 7 .76 (m, 2H), 8.22 (m, 2H), 8.60 (m, 2H).

次に、窒素雰囲気下、アミド基が結合したナフタルイミド化合物〔NI(amide)〕(4.00g、14.17mmol)、カルボニルジヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム〔RuH(CO)(PPh〕(322mg、0.35mmol)及びメシチレン(100ml)を混合し、さらにトリイソプロポキシビニルシラン(13.4ml、11.6g、50.0mmol)を添加し、得られた混合物を160℃で3時間加熱しながら攪拌して、下記式: Next, under a nitrogen atmosphere, a naphthalimide compound [NI(amide)] (4.00 g, 14.17 mmol) with an amide group bonded to it, carbonyldihydridotris(triphenylphosphine)ruthenium [RuH 2 (CO) (PPh 3 ) 3 ] (322 mg, 0.35 mmol) and mesitylene (100 ml) were mixed, triisopropoxyvinylsilane (13.4 ml, 11.6 g, 50.0 mmol) was added, and the resulting mixture was heated at 160°C for 3 Stir while heating for an hour, then use the following formula:

で表される反応を行った。得られた溶液を室温まで冷却した後、中性シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/1(v/v)→クロロホルム/エタノール=3/1(v/v))を用いて、アミド基が結合したナフタルイミド環を含有する有機シラン化合物を含むフラクションを分離、回収した。このフラクションからロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、残渣を冷ヘキサンを用いて再結晶させた。得られた結晶を吸引ろ過により回収し、冷ヘキサンで洗浄した後、真空乾燥して固体成分を得た(収量:9.70g、収率:92%)。 The reaction represented by was performed. After cooling the obtained solution to room temperature, using neutral silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform/hexane = 1/1 (v/v) → chloroform/ethanol = 3/1 (v/v)) A fraction containing an organic silane compound containing a naphthalimide ring to which an amide group was bonded was separated and collected. After removing the solvent from this fraction using a rotary evaporator, the residue was recrystallized using cold hexane. The obtained crystals were collected by suction filtration, washed with cold hexane, and then vacuum dried to obtain a solid component (yield: 9.70 g, yield: 92%).

得られた固体成分を重クロロホルム(CDCl)に溶解し、NMR測定装置(日本電子株式会社製「JNM-ECX400P」)を用いてH-NMRスペクトルを測定して同定し、アミド基が結合したナフタルイミド化合物とトリイソプロポキシビニルシランとの反応生成物〔NI(amide)-Si(IP)〕であることを確認した。その結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl,δ in ppm):1.04(m,4H)、1.24(d,J=6.0Hz,36H)、1.91(s,3H)、3.51(m,4H)、3.64(m,2H)、4.30(m,6H)、4.43(m,2H)、6.60(bs,1H)、7.55(d,J=8.4Hz,2H)、8.02(d,J=8.4Hz,2H)。
The obtained solid component was dissolved in deuterated chloroform (CDCl 3 ), and the 1 H-NMR spectrum was measured and identified using an NMR measuring device (JNM-ECX400P manufactured by JEOL Ltd.), and the amide group was bonded. It was confirmed that the product was a reaction product [NI(amide)-Si(IP)] between the naphthalimide compound and triisopropoxyvinylsilane. The results are shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 , δ in ppm): 1.04 (m, 4H), 1.24 (d, J = 6.0Hz, 36H), 1.91 (s, 3H), 3.51 ( m, 4H), 3.64 (m, 2H), 4.30 (m, 6H), 4.43 (m, 2H), 6.60 (bs, 1H), 7.55 (d, J=8 .4Hz, 2H), 8.02 (d, J=8.4Hz, 2H).

(合成例2)
先ず、窒素雰囲気下、1,8-ナフタル酸無水物(5.95g、30.0mmol)、ピリジン(60ml)及びエチレンジアミン(60ml)を混合し、得られた混合物を110℃で72時間加熱しながら攪拌して、下記式:
(Synthesis example 2)
First, 1,8-naphthalic anhydride (5.95 g, 30.0 mmol), pyridine (60 ml) and ethylenediamine (60 ml) were mixed under a nitrogen atmosphere, and the resulting mixture was heated at 110°C for 72 hours. Stir and use the following formula:

で表される反応を行った。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて大部分のピリジン及びエチレンジアミンを除去した後、残渣を冷アセトニトリルを用いて再結晶させた。得られた結晶を吸引ろ過により回収し、真空乾燥して固体成分を得た(収量:5.10g、収率:71%)。 The reaction represented by was performed. After removing most of the pyridine and ethylenediamine from the resulting solution using a rotary evaporator, the residue was recrystallized using cold acetonitrile. The obtained crystals were collected by suction filtration and dried under vacuum to obtain a solid component (yield: 5.10 g, yield: 71%).

得られた固体成分を重クロロホルム(CDCl)に溶解し、NMR測定装置(日本電子株式会社製「JNM-ECX400P」)を用いてH-NMRスペクトルを測定して同定し、N-(2-アミノエチル)-1,8-ナフタルイミドであることを確認した。その結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl,δ in ppm):3.08(t,J=6.6Hz,2H)、4.29(t,J=6.6Hz,2H)、7.76(m,2H)、8.22(m,2H)、8.61(m,2H)。
The obtained solid component was dissolved in deuterated chloroform (CDCl 3 ), and identified by measuring the 1 H-NMR spectrum using an NMR measuring device (JNM-ECX400P manufactured by JEOL Ltd.). -aminoethyl)-1,8-naphthalimide. The results are shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 , δ in ppm): 3.08 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 4.29 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 7.76 (m, 2H ), 8.22 (m, 2H), 8.61 (m, 2H).

次に、窒素雰囲気下、N-(2-アミノエチル)-1,8-ナフタルイミド(2.40g、10.0mmol)、コハク酸(0.53g、4.50mmol)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP、48.9mg、0.40mmol)及びジクロロメタン(40ml)を混合し、さらに1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC、3.50g、18.3mmol)を添加し、得られた混合物を室温で3日間攪拌して、下記式: Next, under a nitrogen atmosphere, N-(2-aminoethyl)-1,8-naphthalimide (2.40 g, 10.0 mmol), succinic acid (0.53 g, 4.50 mmol), 4-dimethylaminopyridine ( DMAP, 48.9 mg, 0.40 mmol) and dichloromethane (40 ml) were mixed, and 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC, 3.50 g, 18.3 mmol) was added. , the resulting mixture was stirred at room temperature for 3 days and the following formula:

で表される反応を行った。得られた懸濁液にエタノール(150ml)を添加して1時間攪拌した後、不溶性の固体成分を吸引ろ過により回収した。この固体成分をアセトニトリルに再分散させ、70℃で5分間加熱しながら攪拌した。得られた懸濁液を室温まで冷却した後、不溶性の固体成分を吸引ろ過により回収し、真空乾燥した(収量:1.81g、収率:71%)。 The reaction represented by was performed. After adding ethanol (150 ml) to the resulting suspension and stirring for 1 hour, insoluble solid components were collected by suction filtration. This solid component was redispersed in acetonitrile and stirred while heating at 70° C. for 5 minutes. After the resulting suspension was cooled to room temperature, insoluble solid components were collected by suction filtration and vacuum dried (yield: 1.81 g, yield: 71%).

得られた固体成分を重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO-d)に溶解し、NMR測定装置(日本電子株式会社製「JNM-ECX400P」)を用いてH-NMRスペクトルを測定して同定し、アミド基が結合したナフタルイミドの二量体〔NI(amide)-d〕であることを確認した。その結果を以下に示す。なお、メチレンのピークのうちの1つがDMSOのピーク(δ~3.3ppm)とオーバーラップしていると考えられる。
H-NMR(DMSO-d,δ in ppm):2.06(s,4H)、4.10(m,4H)、7.85(m,4H)、7.91(m,2H)、8.45(m,8H)。
The obtained solid component was dissolved in deuterated dimethyl sulfoxide (DMSO-d 6 ), and the 1 H-NMR spectrum was measured using an NMR measuring device (JNM-ECX400P manufactured by JEOL Ltd.) for identification. It was confirmed that the product was a naphthalimide dimer [NI(amide)-d] to which an amide group was bonded. The results are shown below. Note that one of the methylene peaks is thought to overlap with the DMSO peak (δ ~ 3.3 ppm).
1 H-NMR (DMSO-d 6 , δ in ppm): 2.06 (s, 4H), 4.10 (m, 4H), 7.85 (m, 4H), 7.91 (m, 2H) , 8.45 (m, 8H).

次に、窒素雰囲気下、アミド基が結合したナフタルイミドの二量体〔NI(amide)-d〕(0.62g、1.10mmol)、カルボニルジヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム〔RuH(CO)(PPh〕(55.1mg、0.06mmol)及びジメチルアセトアミド(DMAc、20ml)を混合し、さらにトリイソプロポキシビニルシラン(2.35ml、2.05g、8.80mmol)を添加し、得られた混合物を160℃で3時間加熱しながら攪拌して、下記式: Next, under a nitrogen atmosphere, a naphthalimide dimer [NI(amide)-d] (0.62 g, 1.10 mmol) with an amide group bonded to it, carbonyldihydridotris(triphenylphosphine)ruthenium [RuH 2 ( CO)(PPh3) 3 ] (55.1 mg, 0.06 mmol) and dimethylacetamide (DMAc, 20 ml) were mixed, and further triisopropoxyvinylsilane (2.35 ml, 2.05 g, 8.80 mmol) was added. The resulting mixture was stirred while heating at 160°C for 3 hours, and the following formula:

で表される反応を行った。得られた溶液からロータリーエバポレーターを用いて大部分のDMAcを除去した後、残渣を酢酸エチル(10ml)と混合し、さらにヘキサン(150ml)を添加し、得られた混合物を冷蔵庫で12時間冷却した。得られた結晶を吸引ろ過により回収し、冷ヘキサンで洗浄した後、真空乾燥して固体成分を得た(収量:1.22g、収率:74%)。 The reaction represented by was performed. After removing most of the DMAc from the resulting solution using a rotary evaporator, the residue was mixed with ethyl acetate (10 ml), further hexane (150 ml) was added, and the resulting mixture was cooled in a refrigerator for 12 hours. . The obtained crystals were collected by suction filtration, washed with cold hexane, and then vacuum dried to obtain a solid component (yield: 1.22 g, yield: 74%).

得られた固体成分を重クロロホルム(CDCl)に溶解し、NMR測定装置(日本電子株式会社製「JNM-ECX400P」)を用いてH-NMRスペクトルを測定して同定し、アミド基が結合したナフタルイミドの二量体とトリイソプロポキシビニルシランとの反応生成物〔NI(amide)-d-Si(IP)〕であることを確認した。その結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl,δ in ppm):1.03(m,8H)、1.23(d,J=6.0Hz,72H)、2.40(s,4H)、3.50(m,12H)、4.28(m,12H)、4.34(m,4H)、6.69(bs,2H)、7.53(d,J=8.4Hz,4H)、7.99(d,J=8.4Hz,4H)。
The obtained solid component was dissolved in deuterated chloroform (CDCl 3 ), and the 1 H-NMR spectrum was measured and identified using an NMR measuring device (JNM-ECX400P manufactured by JEOL Ltd.), and the amide group was bonded. It was confirmed that the product was a reaction product [NI(amide)-d-Si(IP)] between the naphthalimide dimer and triisopropoxyvinylsilane. The results are shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 , δ in ppm): 1.03 (m, 8H), 1.23 (d, J=6.0Hz, 72H), 2.40 (s, 4H), 3.50 ( m, 12H), 4.28 (m, 12H), 4.34 (m, 4H), 6.69 (bs, 2H), 7.53 (d, J=8.4Hz, 4H), 7.99 (d, J=8.4Hz, 4H).

(比較合成例1)
先ず、窒素雰囲気下、1,8-ナフタル酸無水物(2.97g、15.0mmol)、3-アミノペンタン(3.49g、40.0mmol)及びピリジン(20.0ml)を混合し、110℃で60時間加熱しながら攪拌して、下記式:
(Comparative synthesis example 1)
First, 1,8-naphthalic anhydride (2.97 g, 15.0 mmol), 3-aminopentane (3.49 g, 40.0 mmol) and pyridine (20.0 ml) were mixed under a nitrogen atmosphere, and the mixture was heated at 110°C. The following formula:

で表される反応を行った。得られた溶液を室温まで冷却した後、1M塩酸(100ml)を添加して攪拌し、生成した沈殿物を吸引ろ過により回収した。得られた沈殿物を水洗した後、アセトニトリル(50ml)を添加し、60℃で1時間加熱しながら攪拌し、得られた溶液を-20℃で一晩静置した。その後、沈殿物を吸引ろ過により回収し、-20℃のアセトニトリルで洗浄した後、真空乾燥して固体成分を得た(収量:3.82g、収率:95%)。 The reaction represented by was performed. After the resulting solution was cooled to room temperature, 1M hydrochloric acid (100 ml) was added and stirred, and the resulting precipitate was collected by suction filtration. After washing the obtained precipitate with water, acetonitrile (50 ml) was added and stirred while heating at 60°C for 1 hour, and the obtained solution was left standing at -20°C overnight. Thereafter, the precipitate was collected by suction filtration, washed with acetonitrile at -20°C, and then dried under vacuum to obtain a solid component (yield: 3.82 g, yield: 95%).

得られた固体成分を重クロロホルム(CDCl)に溶解し、NMR測定装置(日本電子株式会社製「JNM-ECX400P」)を用いてH-NMRスペクトルを測定して同定し、前記式で表される化合物(Pe-NI)であることを確認した。その結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl,δ in ppm):0.91(t,J=7.3Hz,6H)、2.26(m,2H)、5.06(m,1H)、7.76(dd,J=7.3,8.2Hz,2H)、8.21(d,J=8.2Hz,2H)、8.58(d,J=7.3Hz,2H)。
The obtained solid component was dissolved in deuterated chloroform (CDCl 3 ), and identified by measuring the 1 H-NMR spectrum using an NMR measuring device (JNM-ECX400P manufactured by JEOL Ltd.). It was confirmed that it was a compound (Pe-NI). The results are shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 , δ in ppm): 0.91 (t, J=7.3Hz, 6H), 2.26 (m, 2H), 5.06 (m, 1H), 7.76 ( dd, J = 7.3, 8.2 Hz, 2H), 8.21 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 8.58 (d, J = 7.3 Hz, 2H).

次に、窒素雰囲気下、前記(Pe-NI)(1.00g、3.74mmol)、カルボニルジヒドリドトリス(トリフェニルホスフィン)ルテニウム〔RuH(CO)(PPh〕(91.8mg、0.10mmol)及びメシチレン(20ml)を混合し、100℃に加熱して均一な溶液を得た。この溶液にトリイソプロポキシビニルシラン(4.65g、20.0mmol)を添加し、160℃で5時間加熱しながら攪拌して、下記式: Next, under a nitrogen atmosphere, the above (Pe-NI) (1.00 g, 3.74 mmol), carbonyldihydridotris(triphenylphosphine)ruthenium [RuH 2 (CO) (PPh 3 ) 3 ] (91.8 mg, (0.10 mmol) and mesitylene (20 ml) were mixed and heated to 100°C to obtain a homogeneous solution. Triisopropoxyvinylsilane (4.65 g, 20.0 mmol) was added to this solution, stirred while heating at 160°C for 5 hours, and the following formula:

で表される反応を行った。得られた溶液を室温まで冷却した後、中性シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/ヘキサン=1/1(v/v)→クロロホルムのみ→クロロホルム/エタノール=40/3(v/v))を用いて精製し、ナフタルイミド環含有有機シラン化合物を含むフラクションを得た。このフラクションからロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、残渣をクロロホルム(100ml)に溶解させた後、金属捕捉剤(SiliCycle社製「SiliaMetS(R)DMT」)(10g)を添加し、室温で3日間攪拌して残留RuH(CO)(PPhを除去した。その後、吸引ろ過により前記金属捕捉剤を除去し、さらに、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒を除去した後、真空乾燥して固体成分を得た(収量:2.72g、収率:99%)。 The reaction represented by was performed. After cooling the obtained solution to room temperature, neutral silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform/hexane = 1/1 (v/v) → chloroform only → chloroform/ethanol = 40/3 (v/v)) A fraction containing a naphthalimide ring-containing organosilane compound was obtained. After removing the solvent from this fraction using a rotary evaporator, the residue was dissolved in chloroform (100 ml), and a metal scavenger ("SiliaMetS (R) DMT" manufactured by SiliCycle) (10 g) was added. The remaining RuH 2 (CO) (PPh 3 ) 3 was removed by stirring for 3 days. Thereafter, the metal trapping agent was removed by suction filtration, and the solvent was removed using a rotary evaporator, followed by vacuum drying to obtain a solid component (yield: 2.72 g, yield: 99%).

得られた固体成分を重クロロホルム(CDCl)に溶解し、NMR測定装置(日本電子株式会社製「JNM-ECX400P」)を用いてH-NMRスペクトル測定を測定して同定し、前記(Pe-NI)とトリイソプロポキシビニルシランとの反応生成物(Pe-NI-Si(IP))であることを確認した。その結果を以下に示す。
H-NMR(CDCl,δ in ppm):0.88(t,J=7.4Hz,6H)、1.07(m,4H)、1.24(d,J=6.2Hz,36H)、1.87(m,2H)、2.23(m,2H)、3.49(m,4H)、4.32(sep,J=6.2Hz,6H)、5.06(m,1H)、7.53(d,J=8.3Hz,2H)、7.96(d,J=8.3Hz,2H)。
The obtained solid component was dissolved in deuterated chloroform (CDCl 3 ), and identified by 1 H-NMR spectrum measurement using an NMR measuring device (JNM-ECX400P manufactured by JEOL Ltd.). -NI) and triisopropoxyvinylsilane (Pe-NI-Si(IP)). The results are shown below.
1 H-NMR (CDCl 3 , δ in ppm): 0.88 (t, J = 7.4Hz, 6H), 1.07 (m, 4H), 1.24 (d, J = 6.2Hz, 36H ), 1.87 (m, 2H), 2.23 (m, 2H), 3.49 (m, 4H), 4.32 (sep, J=6.2Hz, 6H), 5.06 (m, 1H), 7.53 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.96 (d, J = 8.3 Hz, 2H).

(比較作製例1)
合成例1で得られたNI(amide)-Si(IP)(90mg)をエタノール(0.99ml)とジエチレングリコールモノメチルエーテル(0.01ml)との混合溶液に溶解し、さらに2M塩酸(12μl)を添加し、室温で20分間攪拌してゾル溶液を調製した。このゾル溶液をメンブレンフィルターでろ過した後、シリコン基材上にスピンコート(1500rpmで3秒間)し、室温で乾燥させて、アミド基が結合したナフタルイミド環を有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜aを備える有機シリカ基板を作製した。
(Comparative production example 1)
NI(amide)-Si(IP) (90 mg) obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in a mixed solution of ethanol (0.99 ml) and diethylene glycol monomethyl ether (0.01 ml), and 2M hydrochloric acid (12 μl) was added. and stirred at room temperature for 20 minutes to prepare a sol solution. After filtering this sol solution through a membrane filter, it was spin-coated onto a silicon substrate (1500 rpm for 3 seconds) and dried at room temperature. An organic silica substrate provided with a silica thin film a was produced.

(作製例1)
密閉可能なテフロン(登録商標)製容器に、比較作製例1と同様にして作製した、アミド基が結合したナフタルイミド環を有する有機シリカ薄膜aを備える有機シリカ基板とトリメトキシ(1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシル)シラン(25μl)が入ったガラス瓶とを入れ、前記テフロン(登録商標)製容器を密閉した。この容器をアルゴン雰囲気下、150℃で1時間加熱して有機シリカ薄膜aに疎水基としてノナフルオロヘキシル基を導入し、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜Aを備える有機シリカ基板を得た。
(Preparation example 1)
In a sealable Teflon (registered trademark) container, an organic silica substrate comprising an organic silica thin film a having a naphthalimide ring to which an amide group is bonded, prepared in the same manner as in Comparative Preparation Example 1, and trimethoxy (1H, 1H, 2H) , 2H-nonafluorohexyl) silane (25 μl) was placed therein, and the Teflon (registered trademark) container was sealed. This container was heated at 150°C for 1 hour in an argon atmosphere to introduce a nonafluorohexyl group as a hydrophobic group into the organic silica thin film a. An organic silica substrate having a smooth organic silica thin film A was obtained.

(作製例2)
先ず、作製例1と同様にしてゾル溶液を調製した。このゾル溶液をメンブレンフィルターでろ過した後、シリコン基材上にスピンコート(1500rpmで3秒間)し、即座にポリエチレンテレフタレート製ナノモールド(綜研化学株式会社製「FleFimo」、ナノピラーアレイ、ピッチ:250nm、ピラー直径:150nm、ピラー高さ:250nm)を重ね、平板プレス機を用いて1トン、80℃で3時間加圧成形して、アミド基が結合したナフタルイミド環を有する有機シリカ薄膜bを形成した。前記ナノモールドを除去した後、有機シリカ薄膜bの表面を原子間力顕微鏡(AFM)により観察した。その結果を図6に示す。図6に示したように、有機シリカ薄膜bの表面には、前記ナノモールドのピラー構造が転写されており、垂直配向のナノ多孔質構造が形成されていることが確認された。
(Preparation example 2)
First, a sol solution was prepared in the same manner as in Preparation Example 1. After filtering this sol solution with a membrane filter, it was spin-coated on a silicon substrate (1500 rpm for 3 seconds) and immediately molded into a polyethylene terephthalate nanomold ("FleFimo" manufactured by Soken Kagaku Co., Ltd., nanopillar array, pitch: 250 nm, Pillar diameter: 150 nm, pillar height: 250 nm) were stacked and pressed using a flat plate press at 1 ton at 80°C for 3 hours to form organic silica thin film b having naphthalimide rings with amide groups bonded. did. After removing the nanomold, the surface of the organic silica thin film b was observed using an atomic force microscope (AFM). The results are shown in FIG. As shown in FIG. 6, it was confirmed that the pillar structure of the nanomold was transferred to the surface of the organic silica thin film b, and a vertically aligned nanoporous structure was formed.

次に、有機シリカ薄膜aを備える有機シリカ基板の代わりに有機シリカ薄膜bを備える有機シリカ基板を用いた以外は作製例1と同様にして、有機シリカ薄膜bに疎水基としてノナフルオロヘキシル基を導入し、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板を得た。 Next, a nonafluorohexyl group was added to the organic silica thin film b as a hydrophobic group in the same manner as in Preparation Example 1, except that an organic silica substrate having an organic silica thin film b was used instead of an organic silica substrate having an organic silica thin film a. An organic silica substrate was obtained which included an organic silica thin film B having a naphthalimide ring and a nonafluorohexyl group to which an amide group was introduced and having an uneven structure on its surface.

(作製例3)
先ず、ガラス瓶に、合成例2で得られたNI(amide)-d-Si(IP)(30mg)とヘキサン(3.0ml)とを入れ、約70℃で加熱して前記NI(amide)-d-Si(IP)を溶解した。このガラス瓶を水中に沈めて室温まで急冷し、前記NI(amide)-d-Si(IP)からなるナノファイバーを析出させた後、超音波処理を15分間施して、前記ナノファイバーの分散液を得た。図7に、前記ナノファイバー分散液の光学顕微鏡写真を示す。
(Preparation example 3)
First, NI(amide)-d-Si(IP) (30 mg) obtained in Synthesis Example 2 and hexane (3.0 ml) were placed in a glass bottle and heated at about 70°C to dissolve the NI(amide)- d-Si(IP) was dissolved. The glass bottle was submerged in water and rapidly cooled to room temperature to precipitate the nanofibers made of NI (amide)-d-Si (IP), and then subjected to ultrasonication for 15 minutes to separate the nanofiber dispersion. Obtained. FIG. 7 shows an optical micrograph of the nanofiber dispersion.

次に、シリコン基材上に前記ナノファイバー分散液をスピンコート(500rpmで3秒間→800rpmで3秒間→1500rpmで20秒間)し、室温で乾燥させた。得られた乾燥塗膜の表面を走査型電子顕微鏡により観察した。その結果を図8Aに示す。図8Aに示したように、前記乾燥塗膜は、前記NI(amide)-d-Si(IP)からなるナノファイバーにより形成されていることが確認された。 Next, the nanofiber dispersion was spin-coated on the silicon substrate (500 rpm for 3 seconds → 800 rpm for 3 seconds → 1500 rpm for 20 seconds) and dried at room temperature. The surface of the obtained dried coating film was observed using a scanning electron microscope. The results are shown in FIG. 8A. As shown in FIG. 8A, it was confirmed that the dried coating film was formed of nanofibers made of the NI(amide)-d-Si(IP).

次に、この乾燥塗膜を2M塩酸の蒸気に100℃で3時間曝露して前記ナノファイバーを重縮合させて、アミド基が結合したナフタルイミド環を有する有機シリカ薄膜cを形成し、さらに、この有機シリカ薄膜cを1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシルジメチルクロロシランの蒸気に120℃で3時間曝露して有機シリカ薄膜cに疎水基としてノナフルオロヘキシル基を導入し、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有する有機シリカ薄膜Cを備える有機シリカ基板を得た。この有機シリカ薄膜Cの表面を走査型電子顕微鏡により観察した。その結果を図8Bに示す。図8Bに示したように、有機シリカ薄膜Cは、有機シリカナノファイバーにより形成されていることが確認された。すなわち、前記NI(amide)-d-Si(IP)からなるナノファイバーにより形成された乾燥塗膜に、塩酸及び1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシルジメチルクロロシランによる蒸気処理を施した場合でも、得られる有機シリカ薄膜Cにおいては、前記ナノファイバーのモルホロジーが保持されていることが確認された。 Next, this dried coating film is exposed to 2M hydrochloric acid vapor at 100° C. for 3 hours to polycondense the nanofibers to form an organic silica thin film c having a naphthalimide ring to which an amide group is bonded, and further, This organic silica thin film c was exposed to vapor of 1H, 1H, 2H, 2H-nonafluorohexyldimethylchlorosilane at 120°C for 3 hours to introduce nonafluorohexyl groups as hydrophobic groups into the organic silica thin film c, and the amide groups were bonded. An organic silica substrate comprising an organic silica thin film C having a naphthalimide ring and a nonafluorohexyl group was obtained. The surface of this organic silica thin film C was observed using a scanning electron microscope. The results are shown in FIG. 8B. As shown in FIG. 8B, it was confirmed that the organic silica thin film C was formed of organic silica nanofibers. That is, even when a dry coating film formed from nanofibers made of NI(amide)-d-Si(IP) is subjected to steam treatment with hydrochloric acid and 1H, 1H, 2H, 2H-nonafluorohexyldimethylchlorosilane, It was confirmed that in the obtained organic silica thin film C, the morphology of the nanofibers was maintained.

(作製例4)
トリメトキシ(1H,1H,2H,2H-ノナフルオロヘキシル)シランの代わりにメトキシトリメチルシラン(25μl)を用いた以外は作製例2と同様にして、有機シリカ薄膜bに疎水基としてメチル基を導入し、アミド基が結合したナフタルイミド環とメチル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Dを備える有機シリカ基板を得た。
(Preparation example 4)
A methyl group was introduced as a hydrophobic group into the organic silica thin film b in the same manner as in Preparation Example 2, except that methoxytrimethylsilane (25 μl) was used instead of trimethoxy(1H,1H,2H,2H-nonafluorohexyl)silane. An organic silica substrate having an organic silica thin film D having a naphthalimide ring bound to an amide group and a methyl group and having an uneven structure on the surface was obtained.

(比較作製例2)
比較合成例1で得られたPe-NI-Si(IP)(90mg)を1-プロパノール(1ml)に溶解し、さらに2M塩酸(12μl)を添加し、室温で60分間攪拌してゾル溶液を調製した。このゾル溶液をメンブレンフィルターでろ過した後、シリコン基材上にスピンコート(1400rpmで4秒間)し、室温で乾燥させて、アミド基が結合していないナフタルイミド環を有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜eを備える有機シリカ基板を作製した。
(Comparative production example 2)
Pe-NI-Si (IP) (90 mg) obtained in Comparative Synthesis Example 1 was dissolved in 1-propanol (1 ml), 2M hydrochloric acid (12 μl) was added, and the sol solution was stirred at room temperature for 60 minutes. Prepared. After filtering this sol solution through a membrane filter, it was spin-coated onto a silicon substrate (1400 rpm for 4 seconds) and dried at room temperature, resulting in a smooth surface with a naphthalimide ring to which no amide group was bonded. An organic silica substrate comprising an organic silica thin film e was prepared.

(比較作製例3)
アミド基が結合したナフタルイミド環を有する有機シリカ薄膜aを備える有機シリカ基板の代わりに、比較作製例2と同様にして作製した、アミド基が結合していないナフタルイミド環を有する有機シリカ薄膜eを備える有機シリカ基板を用いた以外は作製例1と同様にして、有機シリカ薄膜eに疎水基としてノナフルオロヘキシル基を導入し、アミド基が結合していないナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜fを備える有機シリカ基板を得た。
(Comparative production example 3)
Instead of the organic silica substrate comprising the organic silica thin film a having a naphthalimide ring to which an amide group is bonded, an organic silica thin film e having a naphthalimide ring to which no amide group is bonded, prepared in the same manner as in Comparative Preparation Example 2. A nonafluorohexyl group was introduced as a hydrophobic group into the organic silica thin film e in the same manner as in Preparation Example 1 except that an organic silica substrate having An organic silica substrate having an organic silica thin film f having a smooth surface was obtained.

(比較作製例4)
先ず、ゾル溶液として、比較作製例2と同様にして調製したゾル溶液を用い、1400rpmで4秒間スピンコートした以外は作製例2と同様にして、シリコン基材上に、アミド基が結合していないナフタルイミド環を有する有機シリカ薄膜gを形成した。この有機シリカ薄膜gの表面を原子間力顕微鏡(AFM)により観察した。その結果を図9に示す。図9に示したように、有機シリカ薄膜gの表面には、前記ナノモールドのピラー構造が転写されており、垂直配向のナノ多孔質構造が形成されていることが確認された。
(Comparative production example 4)
First, a sol solution prepared in the same manner as in Comparative Preparation Example 2 was used as a sol solution, and amide groups were bonded onto a silicon substrate in the same manner as in Preparation Example 2, except that spin coating was performed at 1400 rpm for 4 seconds. An organic silica thin film g having no naphthalimide rings was formed. The surface of this organic silica thin film g was observed using an atomic force microscope (AFM). The results are shown in FIG. As shown in FIG. 9, it was confirmed that the pillar structure of the nanomold was transferred to the surface of the organic silica thin film g, and a vertically aligned nanoporous structure was formed.

次に、有機シリカ薄膜bを備える有機シリカ基板の代わりに有機シリカ薄膜gを備える有機シリカ基板を用いた以外は作製例4と同様にして、有機シリカ薄膜gに疎水基としてメチル基を導入し、アミド基が結合していないナフタルイミド環とメチル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜hを備える有機シリカ基板を得た。 Next, a methyl group was introduced as a hydrophobic group into the organic silica thin film g in the same manner as in Preparation Example 4, except that an organic silica substrate having an organic silica thin film g was used instead of an organic silica substrate having an organic silica thin film b. An organic silica substrate was obtained, which was provided with an organic silica thin film h having a naphthalimide ring to which no amide group was bonded, a methyl group, and an uneven structure on the surface.

表1に、作製例1~4及び比較作製例1~4で得られた有機シリカ基板を構成する有機シリカ薄膜中のナフタルイミド環、アミド基及び疎水機の有無、並びに表面形状をまとめた。 Table 1 summarizes the presence or absence of naphthalimide rings, amide groups, and hydrophobes in the organic silica thin films constituting the organic silica substrates obtained in Production Examples 1 to 4 and Comparative Production Examples 1 to 4, as well as the surface shape.

(実施例1)
<測定用試料の作製>
イオン化剤としてトリフルオロ酢酸を0.1vol%の濃度で含む水溶液に測定対象分子としてアンジオテンシンI(分子量:1296.5)を1pmol/μlの濃度で溶解させて試料溶液を調製した。この試料溶液1μlを作製例1で得られた有機シリカ薄膜A上に滴下した後、自然乾燥させて有機シリカ薄膜Aの表面にアンジオテンシンIを担持し、測定用試料を作製した。
(Example 1)
<Preparation of measurement sample>
A sample solution was prepared by dissolving angiotensin I (molecular weight: 1296.5) as a molecule to be measured at a concentration of 1 pmol/μl in an aqueous solution containing trifluoroacetic acid as an ionizing agent at a concentration of 0.1 vol%. 1 μl of this sample solution was dropped onto the organic silica thin film A obtained in Preparation Example 1, and then air-dried to support angiotensin I on the surface of the organic silica thin film A to prepare a measurement sample.

<レーザー脱離/イオン化質量分析>
得られた測定用試料のアンジオテンシンIを担持した領域内の同一の箇所に、レーザー脱離/イオン化質量分析装置(ブルカー・ダルトニクス社製「autoflex maX」)を用いて、リフレクトロンモードでNd/YAGレーザー(波長:355nm)をレーザー強度50%で100回照射し、得られたスペクトルを積算してマススペクトル(LDI-MSスペクトル)を得た。その結果を図10に示す。図10に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、アンジオテンシンIのプロトン付加体(m/z=1296.7)に相当するシグナルが、シグナル/ノイズ(S/N)比=80で明瞭に観測された。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜Aを備える有機シリカ基板を用いることによって、アンジオテンシンIを高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。
<Laser desorption/ionization mass spectrometry>
Using a laser desorption/ionization mass spectrometer (“autoflex maX” manufactured by Bruker Daltonics), Nd/YAG was added to the same location in the region carrying angiotensin I of the obtained measurement sample in reflectron mode. Laser (wavelength: 355 nm) was irradiated 100 times with a laser intensity of 50%, and the obtained spectra were integrated to obtain a mass spectrum (LDI-MS spectrum). The results are shown in FIG. As shown in Figure 10, in the obtained LDI-MS spectrum, a signal corresponding to the proton adduct of angiotensin I (m/z = 1296.7) was detected at a signal/noise (S/N) ratio of 80. clearly observed. From this result, angiotensin I can be desorbed by laser with high sensitivity by using an organic silica substrate having a naphthalimide ring bonded with an amide group and a nonafluorohexyl group, and having an organic silica thin film A with a smooth surface. /Ionization mass spectrometry was found to be possible.

(実施例2)
<測定用試料の作製>
イオン化剤としてクエン酸を4nmol/μlの濃度で含む0.1vol%トリフルオロ酢酸溶液30vol%とアセトニトリル70vol%との混合溶媒に測定対象分子としてアミロイドβ(分子量:4329.8)を0.5pmol/μlの濃度で溶解させて試料溶液を調製した。この試料溶液1μlを作製例2で得られた有機シリカ薄膜B上に滴下した後、自然乾燥させて有機シリカ薄膜Bの表面にアミロイドβを担持し、測定用試料を作製した。
(Example 2)
<Preparation of measurement sample>
Amyloid β (molecular weight: 4329.8) was added as a molecule to be measured at a concentration of 0.5 pmol/in a mixed solvent of 30 vol% of a 0.1 vol% trifluoroacetic acid solution containing citric acid as an ionizing agent at a concentration of 4 nmol/μl and 70 vol% of acetonitrile. A sample solution was prepared by dissolving the sample at a concentration of μl. After dropping 1 μl of this sample solution onto the organic silica thin film B obtained in Preparation Example 2, it was air-dried to support amyloid β on the surface of the organic silica thin film B to prepare a measurement sample.

<レーザー脱離/イオン化質量分析>
得られた測定用試料のアミロイドβを担持した領域内の同一の箇所に、レーザー脱離/イオン化質量分析装置(ブルカー・ダルトニクス社製「autoflex maX」)を用いて、リニアモードでNd/YAGレーザー(波長:355nm)をレーザー強度50%で100回照射し、得られたスペクトルを積算してマススペクトル(LDI-MSスペクトル)を得た。その結果を図11に示す。図11に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、アミロイドβのプロトン付加体(m/z=4331)に相当するシグナルが、シグナル/ノイズ(S/N)比=209で明瞭に観測された。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板を用いることによって、アミロイドβを高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。
<Laser desorption/ionization mass spectrometry>
Using a laser desorption/ionization mass spectrometer (“autoflex maX” manufactured by Bruker Daltonics), an Nd/YAG laser was applied to the same location within the amyloid β-bearing region of the obtained measurement sample in a linear mode. (wavelength: 355 nm) at a laser intensity of 50% 100 times, and the obtained spectra were integrated to obtain a mass spectrum (LDI-MS spectrum). The results are shown in FIG. As shown in Figure 11, in the obtained LDI-MS spectrum, a signal corresponding to the proton adduct of amyloid β (m/z = 4331) was clearly detected with a signal/noise (S/N) ratio = 209. Observed. Based on these results, amyloid β can be removed by laser desorption with high sensitivity by using an organic silica substrate with an organic silica thin film B that has a naphthalimide ring bonded to an amide group and a nonafluorohexyl group and has an uneven structure on its surface. It was found that separation/ionization mass spectrometry can be performed.

また、測定用試料の試料溶液の滴下領域内において、100μm間隔で上記のレーザー脱離/イオン化質量分析を行い、得られた各測定箇所のLDI-MSスペクトルのアミロイドβのプロトン付加体(m/z=4331)に相当するシグナルに基づいて、アミロイドβのマッピングイメージを作成した。その結果を図12に示す。図12に示したように、試料溶液の滴下領域全体において、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが検出され、有機シリカ薄膜Bの表面にはアミロイドβが均一に担持されていることが確認された。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板を用いることによって、アミロイドβは、有機シリカ薄膜に均一に担持され、かつ、高い脱離効率でイオン化されることがわかった。 In addition, the above laser desorption/ionization mass spectrometry was performed at 100 μm intervals within the dropping region of the sample solution of the measurement sample, and the proton adduct of amyloid β (m/ A mapping image of amyloid β was created based on the signal corresponding to z=4331). The results are shown in FIG. As shown in Figure 12, a signal corresponding to the proton adduct of amyloid β was detected in the entire area where the sample solution was dropped, confirming that amyloid β was uniformly supported on the surface of organic silica thin film B. It was done. From this result, amyloid β can be absorbed into the organic silica thin film by using an organic silica substrate comprising an organic silica thin film B that has a naphthalimide ring bound to an amide group and a nonafluorohexyl group and has an uneven structure on its surface. It was found that it was supported uniformly and ionized with high desorption efficiency.

(実施例3)
試料溶液中のアミロイドβの濃度を0.5fmol/μl(実施例2の1/1000倍)に変更した以外は実施例2と同様にして、測定用試料を作製し、レーザー脱離/イオン化質量分析を行った。その結果を図13に示す。図13に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、アミロイドβのプロトン付加体(m/z=4331)に相当するシグナルが、シグナル/ノイズ(S/N)比=13で明瞭に観測された。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板を用いることによって、低濃度のアミロイドβについても高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。
(Example 3)
A measurement sample was prepared in the same manner as in Example 2, except that the concentration of amyloid β in the sample solution was changed to 0.5 fmol/μl (1/1000 times that of Example 2), and the laser desorption/ionization mass Analysis was carried out. The results are shown in FIG. As shown in Figure 13, in the obtained LDI-MS spectrum, a signal corresponding to the amyloid β proton adduct (m/z = 4331) was clearly detected at a signal/noise (S/N) ratio of 13. Observed. From this result, it was found that by using an organic silica substrate comprising an organic silica thin film B having a naphthalimide ring bonded with an amide group and a nonafluorohexyl group, and having an uneven structure on the surface, amyloid β at a low concentration can be improved. It was found that laser desorption/ionization mass spectrometry can be performed with high sensitivity.

(実施例4)
<測定用試料の作製>
測定対象分子としてリン脂質ホスファチジルコリン(分子量:758.1)を0.1mMの濃度で溶解させたエタノール溶液を、ホスファチジルコリン濃度が100fmol/μlとなるように濃度0.1vol%のトリフルオロ酢酸水溶液で希釈して試料溶液を調製した。この試料溶液1μlを作製例2で得られた有機シリカ薄膜B上に滴下した後、自然乾燥させて有機シリカ薄膜Bの表面にホスファチジルコリンを担持し、測定用試料を作製した。
(Example 4)
<Preparation of measurement sample>
An ethanol solution in which the phospholipid phosphatidylcholine (molecular weight: 758.1) as a molecule to be measured is dissolved at a concentration of 0.1 mM is diluted with an aqueous trifluoroacetic acid solution at a concentration of 0.1 vol% so that the phosphatidylcholine concentration is 100 fmol/μl. A sample solution was prepared. After dropping 1 μl of this sample solution onto the organic silica thin film B obtained in Preparation Example 2, it was air-dried to support phosphatidylcholine on the surface of the organic silica thin film B to prepare a measurement sample.

<レーザー脱離/イオン化質量分析>
得られた測定用試料のホスファチジルコリンを担持した領域内の同一の箇所に、レーザー脱離/イオン化質量分析装置(ブルカー・ダルトニクス社製「autoflex maX」)を用いて、リフレクトロンモードでNd/YAGレーザー(波長:355nm)をレーザー強度40%で100回照射し、得られたスペクトルを積算してマススペクトル(LDI-MSスペクトル)を得た。その結果を図14に示す。図14に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、ホスファチジルコリンのプロトン付加体(m/z=735.7)に相当するシグナルが、シグナル/ノイズ(S/N)比=5で明瞭に観測された。また、ホスファチジルコリンのイオン化においてよく観測されるフラグメントイオン(m/z=551.5)は検出されなかった。これらの結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板を用いることによって、ホスファチジルコリンはソフトにイオン化され、高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。
<Laser desorption/ionization mass spectrometry>
Using a laser desorption/ionization mass spectrometer (“autoflex maX” manufactured by Bruker Daltonics), an Nd/YAG laser was applied to the same location in the region supporting phosphatidylcholine of the obtained measurement sample in reflectron mode. (wavelength: 355 nm) at a laser intensity of 40% 100 times, and the obtained spectra were integrated to obtain a mass spectrum (LDI-MS spectrum). The results are shown in FIG. As shown in Figure 14, in the obtained LDI-MS spectrum, a signal corresponding to the proton adduct of phosphatidylcholine (m/z = 735.7) was clearly detected at a signal/noise (S/N) ratio of 5. was observed. Furthermore, a fragment ion (m/z=551.5), which is often observed in the ionization of phosphatidylcholine, was not detected. From these results, phosphatidylcholine can be softly ionized by using an organic silica substrate comprising an organic silica thin film B having an amide group-bonded naphthalimide ring and a nonafluorohexyl group and having an uneven structure on the surface. It was found that laser desorption/ionization mass spectrometry can be performed with high sensitivity.

(実施例5)
<測定用試料の作製>
イオン化剤としてトリフルオロ酢酸を0.1vol%の濃度で含む水溶液に測定対象分子としてペプチドホルモンの一種であるインスリン(分子量:5807)を10fmol/μlの濃度で溶解させて試料溶液を調製した。この試料溶液1μlを作製例2で得られた有機シリカ薄膜B上に滴下した後、自然乾燥させて有機シリカ薄膜Bの表面にインスリンを担持し、測定用試料を作製した。
(Example 5)
<Preparation of measurement sample>
A sample solution was prepared by dissolving insulin (molecular weight: 5807), a type of peptide hormone, as a molecule to be measured at a concentration of 10 fmol/μl in an aqueous solution containing trifluoroacetic acid as an ionizing agent at a concentration of 0.1 vol%. After dropping 1 μl of this sample solution onto the organic silica thin film B obtained in Preparation Example 2, it was air-dried to support insulin on the surface of the organic silica thin film B to prepare a measurement sample.

<レーザー脱離/イオン化質量分析>
得られた測定用試料のインスリンを担持した領域内の同一の箇所に、レーザー脱離/イオン化質量分析装置(ブルカー・ダルトニクス社製「autoflex maX」)を用いて、リニアモードでNd/YAGレーザー(波長:355nm)をレーザー強度50%で100回照射し、得られたスペクトルを積算してマススペクトル(LDI-MSスペクトル)を得た。その結果を図15に示す。図15に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、インスリンのプロトン付加体(m/z=5808)に相当するシグナルが、シグナル/ノイズ(S/N)比=3で観測された。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板を用いることによって、低濃度のインスリンを良好な感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。
<Laser desorption/ionization mass spectrometry>
An Nd/YAG laser ( Wavelength: 355 nm) was irradiated 100 times at a laser intensity of 50%, and the obtained spectra were integrated to obtain a mass spectrum (LDI-MS spectrum). The results are shown in FIG. As shown in Figure 15, in the obtained LDI-MS spectrum, a signal corresponding to the proton adduct of insulin (m/z = 5808) was observed at a signal/noise (S/N) ratio = 3. . From these results, it was found that by using an organic silica substrate comprising an organic silica thin film B having a naphthalimide ring with an amide group bonded to it and a nonafluorohexyl group and having an uneven structure on the surface, it is possible to obtain low concentrations of insulin with good sensitivity. It was found that laser desorption/ionization mass spectrometry can be performed using this method.

(実施例6)
<測定用試料の作製>
市販の血漿に同体積のアセトニトリルを添加し、4℃で15分間保持した。この溶液に遠心分離を施し、得られた上澄み液を、イオン化補助剤としてクエン酸を4nmol/μlの濃度で含む0.1vol%トリフルオロ酢酸溶液30vol%とアセトニトリル70vol%との混合溶媒で10倍に希釈して血漿溶液を調製した。この血漿溶液に測定対象分子としてアミロイドβ(分子量:4329.8)を5.0pmol/μlの濃度で溶解させて試料溶液を調製した。この試料溶液1μlを作製例2で得られた有機シリカ薄膜B上に滴下した後、自然乾燥させて有機シリカ薄膜Bの表面にアミロイドβを担持し、測定用試料を作製した。
(Example 6)
<Preparation of measurement sample>
The same volume of acetonitrile was added to commercially available plasma and held at 4°C for 15 minutes. This solution was centrifuged, and the resulting supernatant was diluted 10 times with a mixed solvent of 30 vol% of a 0.1 vol% trifluoroacetic acid solution containing citric acid at a concentration of 4 nmol/μl as an ionization aid and 70 vol% of acetonitrile. A plasma solution was prepared by diluting it to A sample solution was prepared by dissolving amyloid β (molecular weight: 4329.8) as a molecule to be measured in this plasma solution at a concentration of 5.0 pmol/μl. After dropping 1 μl of this sample solution onto the organic silica thin film B obtained in Preparation Example 2, it was air-dried to support amyloid β on the surface of the organic silica thin film B to prepare a measurement sample.

<レーザー脱離/イオン化質量分析>
得られた測定用試料のアミロイドβを担持した領域内の同一の箇所に、レーザー脱離/イオン化質量分析装置(ブルカー・ダルトニクス社製「autoflex maX」)を用いて、リニアモードでNd/YAGレーザー(波長:355nm)をレーザー強度50%で100回照射し、得られたスペクトルを積算してマススペクトル(LDI-MSスペクトル)を得た。その結果を図16Aに示す。図16Aに示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、アミロイドβのプロトン付加体(m/z=4329)に相当するシグナルが、シグナル/ノイズ(S/N)比=5で明瞭に観測された。一方、アミロイドβを含まない前記血漿溶液について上記と同様にレーザー脱離/イオン化質量分析を行ったところ、図16Bに示すように、特徴的なシグナルは検出されなかった。これらの結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板を用いることによって、血漿成分との混合溶液のレーザー脱離/イオン化質量分析においてアミロイドβのシグナルのみを選択的に検出でき、体液の共存下や複数の成分が存在する条件下においても、アミロイドβを高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることが示唆された。したがって、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板は、体内に存在する生体分子のレーザー脱離/イオン化質量分析に有用であることが確認された。
<Laser desorption/ionization mass spectrometry>
Using a laser desorption/ionization mass spectrometer (“autoflex maX” manufactured by Bruker Daltonics), an Nd/YAG laser was applied to the same location within the amyloid β-bearing region of the obtained measurement sample in a linear mode. (wavelength: 355 nm) at a laser intensity of 50% 100 times, and the obtained spectra were integrated to obtain a mass spectrum (LDI-MS spectrum). The results are shown in FIG. 16A. As shown in Figure 16A, in the obtained LDI-MS spectrum, a signal corresponding to the amyloid β proton adduct (m/z = 4329) was clearly detected at a signal/noise (S/N) ratio of 5. Observed. On the other hand, when the plasma solution containing no amyloid β was subjected to laser desorption/ionization mass spectrometry in the same manner as above, no characteristic signal was detected as shown in FIG. 16B. From these results, it was found that by using an organic silica substrate comprising an organic silica thin film B having a naphthalimide ring with an amide group bonded to it and a nonafluorohexyl group, and having an uneven structure on the surface, it was found that a mixed solution with plasma components could be prepared. Only amyloid β signals can be selectively detected in laser desorption/ionization mass spectrometry, and amyloid β can be detected with high sensitivity in laser desorption/ionization mass spectrometry even in the presence of body fluids or in the presence of multiple components. was suggested. Therefore, an organic silica substrate having an organic silica thin film B having an amide group-bonded naphthalimide ring and a nonafluorohexyl group and having an uneven structure on the surface can be used for laser desorption/ionization of biomolecules existing in the body. It was confirmed that it is useful for analysis.

(実施例7)
<測定用試料の作製>
イオン化剤としてクエン酸を4nmol/μlの濃度で含む0.1vol%トリフルオロ酢酸溶液30vol%とアセトニトリル70vol%との混合溶媒に測定対象分子としてアミロイドβ(分子量:4329.8)を1.0pmol/μlの濃度で溶解させて試料溶液を調製した。この試料溶液1μlを作製例3で得られた有機シリカ薄膜C上に滴下した後、自然乾燥させて有機シリカ薄膜Cの表面にアミロイドβを担持し、測定用試料を作製した。
(Example 7)
<Preparation of measurement sample>
Amyloid β (molecular weight: 4329.8) was added as a molecule to be measured at a concentration of 1.0 pmol/in a mixed solvent of 30 vol% of a 0.1 vol% trifluoroacetic acid solution containing citric acid as an ionizing agent at a concentration of 4 nmol/μl and 70 vol% of acetonitrile. A sample solution was prepared by dissolving the sample at a concentration of μl. After dropping 1 μl of this sample solution onto the organic silica thin film C obtained in Preparation Example 3, it was air-dried to support amyloid β on the surface of the organic silica thin film C to prepare a measurement sample.

<レーザー脱離/イオン化質量分析>
得られた測定用試料のアミロイドβを担持した領域内の同一の箇所に、レーザー脱離/イオン化質量分析装置(ブルカー・ダルトニクス社製「autoflex maX」)を用いて、リニアモードでNd/YAGレーザー(波長:355nm)をレーザー強度50%で100回照射し、得られたスペクトルを積算してマススペクトル(LDI-MSスペクトル)を得た。その結果を図17に示す。図17に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、アミロイドβのプロトン付加体(m/z=4330)に相当するシグナルが、シグナル/ノイズ(S/N)比=140で明瞭に観測された。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有する有機シリカナノファイバーからなる有機シリカ薄膜Cを備える有機シリカ基板を用いることによって、アミロイドβを高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。
<Laser desorption/ionization mass spectrometry>
Using a laser desorption/ionization mass spectrometer (“autoflex maX” manufactured by Bruker Daltonics), an Nd/YAG laser was applied to the same location within the amyloid β-bearing region of the obtained measurement sample in a linear mode. (wavelength: 355 nm) at a laser intensity of 50% 100 times, and the obtained spectra were integrated to obtain a mass spectrum (LDI-MS spectrum). The results are shown in FIG. As shown in Figure 17, in the obtained LDI-MS spectrum, a signal corresponding to the amyloid β proton adduct (m/z = 4330) was clearly detected at a signal/noise (S/N) ratio of 140. Observed. From this result, amyloid β can be laser desorbed/ionized with high sensitivity by using an organic silica substrate equipped with an organic silica thin film C made of organic silica nanofibers having a naphthalimide ring bonded with an amide group and a nonafluorohexyl group. It turned out that mass spectrometry can be performed.

(実施例8)
<測定用試料の作製>
イオン化剤としてトリフルオロ酢酸を0.1vol%の濃度で含む水溶液に測定対象分子としてインスリン(分子量:5807)を1pmol/μlの濃度で溶解させて試料溶液を調製した。この試料溶液1μlを作製例3で得られた有機シリカ薄膜C上に滴下した後、自然乾燥させて有機シリカ薄膜Cの表面にインスリンを担持し、測定用試料を作製した。
(Example 8)
<Preparation of measurement sample>
A sample solution was prepared by dissolving insulin (molecular weight: 5807) as a molecule to be measured at a concentration of 1 pmol/μl in an aqueous solution containing trifluoroacetic acid as an ionizing agent at a concentration of 0.1 vol%. After dropping 1 μl of this sample solution onto the organic silica thin film C obtained in Preparation Example 3, it was air-dried to support insulin on the surface of the organic silica thin film C to prepare a measurement sample.

<レーザー脱離/イオン化質量分析>
得られた測定用試料のインスリンを担持した領域内の同一の箇所に、レーザー脱離/イオン化質量分析装置(ブルカー・ダルトニクス社製「autoflex maX」)を用いて、リニアモードでNd/YAGレーザー(波長:355nm)をレーザー強度50%で100回照射し、得られたスペクトルを積算してマススペクトル(LDI-MSスペクトル)を得た。その結果を図18に示す。図18に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、インスリンのプロトン付加体(m/z=5808)に相当するシグナルが、シグナル/ノイズ(S/N)比=12で明瞭に観測された。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有する有機シリカナノファイバーからなる有機シリカ薄膜Cを備える有機シリカ基板を用いることによって、インスリンを高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。
<Laser desorption/ionization mass spectrometry>
An Nd/YAG laser ( Wavelength: 355 nm) was irradiated 100 times at a laser intensity of 50%, and the obtained spectra were integrated to obtain a mass spectrum (LDI-MS spectrum). The results are shown in FIG. As shown in Figure 18, in the obtained LDI-MS spectrum, a signal corresponding to the proton adduct of insulin (m/z = 5808) was clearly observed at a signal/noise (S/N) ratio = 12. It was done. From these results, it was found that by using an organic silica substrate equipped with an organic silica thin film C made of organic silica nanofibers having a naphthalimide ring to which an amide group is bonded and a nonafluorohexyl group, insulin can be desorbed by laser with high sensitivity and mass ionized. It turns out that it can be analyzed.

(実施例9)
<測定用試料の作製>
イオン化剤としてトリフルオロ酢酸を0.1vol%の濃度で含む水溶液に測定対象分子としてベラパミル(分子量:454.6)、ホスファチジルコリン(分子量:734.0)及びアンジオテンシンII(分子量:1046.2)をそれぞれ1pmol/μlの濃度で溶解させて試料溶液を調製した。この試料溶液1μlを作製例3で得られた有機シリカ薄膜C上に滴下した後、自然乾燥させて有機シリカ薄膜Cの表面にベラパミル、ホスファチジルコリン及びアンジオテンシンIIを担持し、測定用試料を作製した。
(Example 9)
<Preparation of measurement sample>
Verapamil (molecular weight: 454.6), phosphatidylcholine (molecular weight: 734.0), and angiotensin II (molecular weight: 1046.2) were added as measurement target molecules to an aqueous solution containing trifluoroacetic acid as an ionizing agent at a concentration of 0.1 vol%. A sample solution was prepared by dissolving it at a concentration of 1 pmol/μl. After dropping 1 μl of this sample solution onto the organic silica thin film C obtained in Preparation Example 3, it was air-dried to support verapamil, phosphatidylcholine, and angiotensin II on the surface of the organic silica thin film C, and a measurement sample was prepared.

<レーザー脱離/イオン化質量分析>
得られた測定用試料の測定対象分子を担持した領域内の同一の箇所に、レーザー脱離/イオン化質量分析装置(ブルカー・ダルトニクス社製「autoflex maX」)を用いて、リフレクトロンモードでNd/YAGレーザー(波長:355nm)をレーザー強度50%で100回照射し、得られたスペクトルを積算してマススペクトル(LDI-MSスペクトル)を得た。その結果を図19A~図19Cに示す。図19A~図19Cに示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいて、各成分のプロトン付加体(ベラパミル:m/z=455.6、ホスファチジルコリン:m/z=735、アンジオテンシンII:m/z=1047.5)に相当するシグナルが明瞭に観測された。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有する有機シリカナノファイバーからなる有機シリカ薄膜Cを備える有機シリカ基板を用いることによって、ベラパミル、ホスファチジルコリン及びアンジオテンシンIIの混合物から各成分を高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。
<Laser desorption/ionization mass spectrometry>
Using a laser desorption/ionization mass spectrometer (“autoflex maX” manufactured by Bruker Daltonics), Nd/ YAG laser (wavelength: 355 nm) was irradiated 100 times at a laser intensity of 50%, and the obtained spectra were integrated to obtain a mass spectrum (LDI-MS spectrum). The results are shown in FIGS. 19A to 19C. As shown in FIGS. 19A to 19C, in the obtained LDI-MS spectra, proton adducts of each component (verapamil: m/z = 455.6, phosphatidylcholine: m/z = 735, angiotensin II: m/ A signal corresponding to z=1047.5) was clearly observed. From this result, by using an organic silica substrate equipped with an organic silica thin film C made of organic silica nanofibers having a naphthalimide ring to which an amide group is bonded and a nonafluorohexyl group, each component of the mixture of verapamil, phosphatidylcholine, and angiotensin II can be extracted. It was found that laser desorption/ionization mass spectrometry can be performed with high sensitivity.

(比較例1)
作製例3で得られた有機シリカ薄膜Cを備える有機シリカ基板の代わりに、比較作製例1で得られた有機シリカ薄膜aを備える有機シリカ基板を用いて有機シリカ薄膜aの表面にアミロイドβを担持した以外は実施例7と同様にして、測定用試料を作製し、レーザー脱離/イオン化質量分析を行った。その結果を図20に示す。図20に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいては、アミロイドβのプロトン付加体(m/z=4331)に相当する明瞭なシグナルは観測されなかった。この結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環を有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜であっても疎水化処理が施されてない(疎水基がない)有機シリカ薄膜aを備える有機シリカ基板は、アミロイドβのレーザー脱離/イオン化質量分析用基板として適さないことがわかった。
(Comparative example 1)
Instead of the organic silica substrate provided with the organic silica thin film C obtained in Production Example 3, the organic silica substrate provided with the organic silica thin film a obtained in Comparative Production Example 1 was used to deposit amyloid β on the surface of the organic silica thin film a. A measurement sample was prepared in the same manner as in Example 7 except that it was supported, and laser desorption/ionization mass spectrometry was performed. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 20, in the obtained LDI-MS spectrum, no clear signal corresponding to the proton adduct of amyloid β (m/z=4331) was observed. From this result, even if the organic silica thin film has a naphthalimide ring with an amide group bonded to it and has a smooth surface, it is clear that the organic silica thin film a has not been subjected to hydrophobization treatment (no hydrophobic group). The substrate was found to be unsuitable as a substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry of amyloid β.

(比較例2)
作製例3で得られた有機シリカ薄膜Cを備える有機シリカ基板の代わりに、比較作製例2で得られた有機シリカ薄膜eを備える有機シリカ基板を用いて有機シリカ薄膜eの表面にアミロイドβを担持した以外は実施例7と同様にして、測定用試料を作製し、レーザー脱離/イオン化質量分析を行った。その結果を図21に示す。図21に示したように、得られたLDI-MSスペクトルにおいては、アミロイドβのプロトン付加体(m/z=4331)に相当する明瞭なシグナルは観測されなかった。この結果から、ナフタルイミド環を有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜であってもアミド基がなく、疎水化処理も施されてない(疎水基がない)有機シリカ薄膜eを備える有機シリカ基板も、アミロイドβのレーザー脱離/イオン化質量分析用基板として適さないことがわかった。
(Comparative example 2)
Instead of the organic silica substrate provided with the organic silica thin film C obtained in Production Example 3, the organic silica substrate provided with the organic silica thin film e obtained in Comparative Production Example 2 was used to coat amyloid β on the surface of the organic silica thin film e. A measurement sample was prepared in the same manner as in Example 7 except that it was supported, and laser desorption/ionization mass spectrometry was performed. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 21, in the obtained LDI-MS spectrum, no clear signal corresponding to the proton adduct of amyloid β (m/z=4331) was observed. From this result, even if the organic silica thin film has a naphthalimide ring and has a smooth surface, it is clear that the organic silica thin film e has no amide groups and has not been subjected to hydrophobic treatment (no hydrophobic groups). The substrate was also found to be unsuitable as a substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry of amyloid β.

(実施例10)
作製例2で得られた有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板の代わりに、作製例1で得られた有機シリカ薄膜Aを備える有機シリカ基板を用いて有機シリカ薄膜Aの表面にアミロイドβを担持した以外は実施例2と同様にして、測定用試料を作製し、アミロイドβのマッピングイメージを作成した。その結果を図22に示す。
(Example 10)
Instead of the organic silica substrate provided with the organic silica thin film B obtained in Production Example 2, an organic silica substrate provided with the organic silica thin film A obtained in Production Example 1 was used to support amyloid β on the surface of the organic silica thin film A. A measurement sample was prepared in the same manner as in Example 2, except that a mapping image of amyloid β was created. The results are shown in FIG.

(比較例3)
作製例2で得られた有機シリカ薄膜Bを備える有機シリカ基板の代わりに、比較作製例3で得られた有機シリカ薄膜fを備える有機シリカ基板を用いて有機シリカ薄膜fの表面にアミロイドβを担持した以外は実施例2と同様にして、測定用試料を作製し、アミロイドβのマッピングイメージを作成した。その結果を図23に示す。
(Comparative example 3)
Instead of the organic silica substrate provided with the organic silica thin film B obtained in Production Example 2, the organic silica substrate provided with the organic silica thin film f obtained in Comparative Production Example 3 was used to deposit amyloid β on the surface of the organic silica thin film f. A measurement sample was prepared in the same manner as in Example 2 except that it was supported, and a mapping image of amyloid β was created. The results are shown in FIG.

図22に示したように、作製例1で得られた有機シリカ薄膜Aにおいては、試料溶液の滴下領域全体において、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが検出された。一方、図23に示したように、比較作製例3で得られた有機シリカ薄膜fにおいては、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが検出された範囲は限定的であった。 As shown in FIG. 22, in the organic silica thin film A obtained in Preparation Example 1, a signal corresponding to the proton adduct of amyloid β was detected in the entire region where the sample solution was dropped. On the other hand, as shown in FIG. 23, in the organic silica thin film f obtained in Comparative Preparation Example 3, the range in which the signal corresponding to the proton adduct of amyloid β was detected was limited.

また、図22及び図23に示した各マッピングイメージにおいて、強いシグナルが検出された15箇所の測定点のシグナル強度の平均値を算出した。その結果を図24に示す。図24に示したように、作製例1で得られた有機シリカ薄膜Aは、比較作製例3で得られた有機シリカ薄膜fに比べてシグナル強度の平均値が高くなった。 Furthermore, in each of the mapping images shown in FIGS. 22 and 23, the average value of signal intensities at 15 measurement points where strong signals were detected was calculated. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 24, the average signal intensity of the organic silica thin film A obtained in Production Example 1 was higher than that of the organic silica thin film F obtained in Comparative Production Example 3.

これらの結果から、ナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜であっても、アミド基が存在しない場合には、アミロイドβを有機シリカ薄膜の表面に均一に担持することができず、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが検出される範囲が限定的となり、シグナル強度の平均値が低くなることがわかった。一方、ナフタルイミド環にアミド基が結合している場合には、アミロイドβが有機シリカ薄膜の表面に均一に担持されるため、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが試料溶液の滴下領域全体において検出され、シグナル強度の平均値も高くなることがわかった。すなわち、アミド基が結合したナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜Aを備える有機シリカ基板を用いた場合には、アミド基が結合していないナフタルイミド環とノナフルオロヘキシル基とを有し、表面が平滑形状の有機シリカ薄膜fを備える有機シリカ基板を用いた場合に比べて、アミロイドβをより高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。 From these results, even if the organic silica thin film has a naphthalimide ring and nonafluorohexyl group and has a smooth surface, amyloid β can be uniformly distributed on the surface of the organic silica thin film if there are no amide groups. It was found that the range in which the signal corresponding to the proton adduct of amyloid β could not be supported was limited, and the average value of the signal intensity was low. On the other hand, when an amide group is bonded to the naphthalimide ring, amyloid β is uniformly supported on the surface of the organic silica thin film, so the signal corresponding to the proton adduct of amyloid β is transmitted throughout the dropping area of the sample solution. It was found that the average signal intensity was also high. That is, when an organic silica substrate having an organic silica thin film A having a naphthalimide ring to which an amide group is bonded and a nonafluorohexyl group and a smooth surface is used, naphthalimide to which an amide group is not bonded is used. It was found that laser desorption/ionization mass spectrometry of amyloid β can be performed with higher sensitivity than when using an organic silica substrate having a ring and a nonafluorohexyl group and having a smooth surface. Ta.

(実施例11)
作製例3で得られた有機シリカ薄膜Cを備える有機シリカ基板の代わりに、作製例4で得られた有機シリカ薄膜Dを備える有機シリカ基板を用いて有機シリカ薄膜Dの表面にアミロイドβを担持した以外は実施例7と同様にして測定用試料を作製し、この測定用試料を用いた以外は実施例2と同様にして、アミロイドβのマッピングイメージを作成した。その結果を図25に示す。
(Example 11)
Instead of the organic silica substrate provided with the organic silica thin film C obtained in Production Example 3, an organic silica substrate provided with the organic silica thin film D obtained in Production Example 4 was used to support amyloid β on the surface of the organic silica thin film D. A measurement sample was prepared in the same manner as in Example 7, and a mapping image of amyloid β was created in the same manner as in Example 2, except that this measurement sample was used. The results are shown in FIG.

(比較例4)
作製例3で得られた有機シリカ薄膜Cを備える有機シリカ基板の代わりに、比較作製例4で得られた有機シリカ薄膜hを備える有機シリカ基板を用いて有機シリカ薄膜hの表面にアミロイドβを担持した以外は実施例7と同様にして測定用試料を作製し、この測定用試料を用いた以外は実施例2と同様にして、アミロイドβのマッピングイメージを作成した。その結果を図26に示す。
(Comparative example 4)
Instead of the organic silica substrate provided with the organic silica thin film C obtained in Production Example 3, the organic silica substrate provided with the organic silica thin film h obtained in Comparative Production Example 4 was used to deposit amyloid β on the surface of the organic silica thin film h. A measurement sample was prepared in the same manner as in Example 7, except that it was supported, and a mapping image of amyloid β was created in the same manner as in Example 2, except that this measurement sample was used. The results are shown in FIG.

図25に示したように、作製例4で得られた有機シリカ薄膜Dにおいては、試料溶液の滴下領域全体において、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが検出された。一方、図26に示したように、比較作製例4で得られた有機シリカ薄膜hにおいては、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが検出された範囲は限定的であった。 As shown in FIG. 25, in the organic silica thin film D obtained in Preparation Example 4, a signal corresponding to the proton adduct of amyloid β was detected in the entire region where the sample solution was dropped. On the other hand, as shown in FIG. 26, in the organic silica thin film h obtained in Comparative Preparation Example 4, the range in which the signal corresponding to the proton adduct of amyloid β was detected was limited.

また、図25及び図26に示した各マッピングイメージにおいて、強いシグナルが検出された15箇所の測定点のシグナル強度の平均値を算出した。その結果を図27に示す。図27に示したように、作製例4で得られた有機シリカ薄膜Dは、比較作製例4で得られた有機シリカ薄膜hに比べてシグナル強度の平均値が高くなった。 Furthermore, in each of the mapping images shown in FIGS. 25 and 26, the average value of signal intensities at 15 measurement points where strong signals were detected was calculated. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 27, the organic silica thin film D obtained in Production Example 4 had a higher average signal intensity than the organic silica thin film h obtained in Comparative Production Example 4.

これらの結果から、ナフタルイミド環とメチル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜であっても、アミド基が存在しない場合には、アミロイドβを有機シリカ薄膜の表面に均一に担持することができず、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが検出される範囲が限定的となり、シグナル強度の平均値が低くなることがわかった。一方、ナフタルイミド環にアミド基が結合している場合には、アミロイドβが有機シリカ薄膜の表面に均一に担持されるため、アミロイドβのプロトン付加体に相当するシグナルが試料溶液の滴下領域全体において検出され、シグナル強度の平均値も高くなることがわかった。すなわち、アミド基が結合したナフタルイミド環とメチル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜Dを備える有機シリカ基板を用いた場合には、アミド基が結合していないナフタルイミド環とメチル基とを有し、表面に凹凸構造を有する有機シリカ薄膜hを備える有機シリカ基板を用いた場合に比べて、アミロイドβをより高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析できることがわかった。 From these results, even if the organic silica thin film has a naphthalimide ring and methyl group and has an uneven structure on the surface, amyloid β can be uniformly distributed on the surface of the organic silica thin film if there are no amide groups. It was found that the range in which the signal corresponding to the proton adduct of amyloid β could not be supported was limited, and the average value of the signal intensity was low. On the other hand, when an amide group is bonded to the naphthalimide ring, amyloid β is uniformly supported on the surface of the organic silica thin film, so the signal corresponding to the proton adduct of amyloid β is transmitted throughout the dropping area of the sample solution. It was found that the average signal intensity was also high. That is, when using an organic silica substrate having an organic silica thin film D having a naphthalimide ring to which an amide group is bonded and a methyl group and having an uneven structure on the surface, a naphthalimide ring to which an amide group is not bonded is used. It has been found that amyloid β can be subjected to laser desorption/ionization mass spectrometry with higher sensitivity than when using an organic silica substrate comprising an organic silica thin film h having a methyl group and an uneven structure on its surface.

以上の結果から、アミド基が結合したナフタルイミド環を骨格内に含有し、疎水基を更に有する有機シリカ膜を備える有機シリカ基板を用いることによって、前記有機シリカ膜の表面に生体関連分子を均一かつ高分散に担持させることができ、高感度で生体関連分子のレーザー脱離/イオン化質量分析を行うことが可能となることがわかった。 From the above results, by using an organic silica substrate equipped with an organic silica film containing a naphthalimide ring to which an amide group is bonded in its skeleton and further having a hydrophobic group, bio-related molecules can be uniformly distributed on the surface of the organic silica film. It was also found that it can be supported in a highly dispersed manner, making it possible to perform laser desorption/ionization mass spectrometry of biologically relevant molecules with high sensitivity.

以上説明したように、本発明によれば、生体関連分子等の高親水性化合物を表面全体に高濃度かつ均一に担持することが可能な有機シリカ基板を得ることができる。また、この有機シリカ基板を用いることによって、生体関連分子等の高親水性化合物についても高感度でレーザー脱離/イオン化質量分析することが可能となる。 As explained above, according to the present invention, it is possible to obtain an organic silica substrate capable of uniformly supporting a highly hydrophilic compound such as a biologically relevant molecule over the entire surface at a high concentration. Further, by using this organic silica substrate, it becomes possible to perform laser desorption/ionization mass spectrometry with high sensitivity even for highly hydrophilic compounds such as biologically related molecules.

Claims (5)

波長200~600nmの範囲内に極大吸収波長を有する有機基と前記有機基に結合しているアミド基とを骨格内に含有し、疎水基を更に有する有機シリカ膜を備えることを特徴とする有機シリカ基板。 An organic silica film containing in its skeleton an organic group having a maximum absorption wavelength within a wavelength range of 200 to 600 nm and an amide group bonded to the organic group, and further having a hydrophobic group. Silica substrate. 前記疎水基が前記有機シリカ膜を構成するシロキサン結合のケイ素原子に結合していることを特徴とする請求項に記載の有機シリカ基板。 The organic silica substrate according to claim 1, wherein the hydrophobic group is bonded to a silicon atom of a siloxane bond constituting the organic silica film. 前記有機基がナフタルイミド環であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機シリカ基板。 The organic silica substrate according to claim 1 or 2, wherein the organic group is a naphthalimide ring. 前記有機シリカ膜が、表面に凹凸構造を有するもの、ナノファイバーからなるもの、及び微粒子からなるものからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1~のうちのいずれか一項に記載の有機シリカ基板。 4. The organic silica film according to claim 1, wherein the organic silica film is at least one selected from the group consisting of a film having an uneven surface, a film made of nanofibers, and a film made of fine particles. The organic silica substrate according to any one of the items. 請求項1~のうちのいずれか一項に記載の有機シリカ基板に測定対象分子を担持せしめて測定用試料を作製し、
前記測定用試料にレーザー光を照射することにより、前記測定対象分子を前記有機シリカ基板から脱離させ、イオン化して質量分析することを特徴とするレーザー脱離/イオン化質量分析方法。
A measurement sample is prepared by supporting a molecule to be measured on the organic silica substrate according to any one of claims 1 to 4 ,
A laser desorption/ionization mass spectrometry method, characterized in that the measurement sample is irradiated with laser light to desorb the molecules to be measured from the organic silica substrate, ionized, and subjected to mass spectrometry.
JP2021042719A 2021-03-16 2021-03-16 Organic silica substrate and laser desorption/ionization mass spectrometry method using it Active JP7421170B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021042719A JP7421170B2 (en) 2021-03-16 2021-03-16 Organic silica substrate and laser desorption/ionization mass spectrometry method using it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021042719A JP7421170B2 (en) 2021-03-16 2021-03-16 Organic silica substrate and laser desorption/ionization mass spectrometry method using it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022142520A JP2022142520A (en) 2022-09-30
JP7421170B2 true JP7421170B2 (en) 2024-01-24

Family

ID=83426434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021042719A Active JP7421170B2 (en) 2021-03-16 2021-03-16 Organic silica substrate and laser desorption/ionization mass spectrometry method using it

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7421170B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005516114A (en) 2002-01-25 2005-06-02 サイファージェン バイオシステムズ, インコーポレイテッド Monomers and polymers having energy absorbing moieties useful for analyte desorption / ionization
JP2014115187A (en) 2012-12-10 2014-06-26 Noguchi Institute Laser desorption ionization mass spectrometry
JP2019167259A (en) 2018-03-22 2019-10-03 株式会社豊田中央研究所 Organic silica thin film, production method thereof, and substrate for laser desorption ionization mass spectrometry and laser desorption ionization mass spectrometry that use the same
JP2020159805A (en) 2019-03-26 2020-10-01 株式会社豊田中央研究所 Organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry, and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same
JP2020165707A (en) 2019-03-28 2020-10-08 株式会社豊田中央研究所 Organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005516114A (en) 2002-01-25 2005-06-02 サイファージェン バイオシステムズ, インコーポレイテッド Monomers and polymers having energy absorbing moieties useful for analyte desorption / ionization
JP2014115187A (en) 2012-12-10 2014-06-26 Noguchi Institute Laser desorption ionization mass spectrometry
JP2019167259A (en) 2018-03-22 2019-10-03 株式会社豊田中央研究所 Organic silica thin film, production method thereof, and substrate for laser desorption ionization mass spectrometry and laser desorption ionization mass spectrometry that use the same
JP2020159805A (en) 2019-03-26 2020-10-01 株式会社豊田中央研究所 Organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry, and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same
JP2020165707A (en) 2019-03-28 2020-10-08 株式会社豊田中央研究所 Organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022142520A (en) 2022-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tao et al. Fluorescent nanofibrous membranes for trace detection of TNT vapor
JP4331256B2 (en) Method for forming organic molecular film structure
JP6932337B2 (en) Sample plate for laser desorption / ionization mass spectrometry
Wu et al. Preparation of porous aromatic framework/ionic liquid hybrid composite coated solid-phase microextraction fibers and their application in the determination of organochlorine pesticides combined with GC-ECD detection
Lee et al. Preparation and characterization of surface modified silica nanoparticles with organo-silane compounds
Lashgari et al. Modification of mesoporous silica SBA-15 with different organic molecules to gain chemical sensors: a review
Ansari et al. A multi-walled carbon nanotube-based magnetic molecularly imprinted polymer as a highly selective sorbent for ultrasonic-assisted dispersive solid-phase microextraction of sotalol in biological fluids
Shi et al. Facile synthesis of magnetic graphene and carbon nanotube composites as a novel matrix and adsorbent for enrichment and detection of small molecules by MALDI-TOF MS
US20180017558A1 (en) Functionalized nanomembrane, a method for preparation thereof and their use
Cattaruzza et al. Carboxylic acid terminated monolayer formation on crystalline silicon and silicon nitride surfaces. A surface coverage determination with a fluorescent probe in solution
Fu et al. Rhodamine-based fluorescent probe immobilized on mesoporous silica microspheres with perpendicularly aligned mesopore channels for selective detection of trace mercury (II) in water
Ariga et al. Specific binding of iodide ion to N-confused tetraphenylporphyrin (NC-TPP) at the air–water interface
JP4918662B2 (en) Sample holder and mass spectrometry method for MALDI mass spectrometry
JP7421170B2 (en) Organic silica substrate and laser desorption/ionization mass spectrometry method using it
Coffinier et al. Affinity surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry for peptide enrichment
WO2014136821A1 (en) Carbon-nanotube dispersant, manufacturing method therefor, liquid dispersion containing carbon nanotubes, and manufacturing method therefor
JP6908428B2 (en) Organic silica porous membrane substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry and laser desorption / ionization mass spectrometry
Sharma et al. Efficient adsorption of some substituted styrylpyridinium dyes on silica surface from organic solvent media–analysis of adsorption-solvation correlation
Riikonen et al. Stable surface functionalization of carbonized mesoporous silicon
Yu et al. A polymer-based matrix for effective SALDI analysis of lipids
JP7228129B2 (en) Organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same
JP6808179B2 (en) Organic silica thin film, its manufacturing method, a substrate for laser desorption / ionization mass spectrometry using it, and a laser desorption / ionization mass spectrometry method.
KR100645308B1 (en) Vertical alignment of carbon nanotubes with the assistance of sonication
JP7226006B2 (en) Organic silica substrate for laser desorption/ionization mass spectrometry and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same
JP7345731B2 (en) Laser desorption/ionization mass spectrometry substrate and laser desorption/ionization mass spectrometry using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230316

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230928

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230929

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231109

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: 20231213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7421170

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150