KR101592517B1 - Substrate for Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LDI-MS(Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry) 방법에 매트릭스를 도입한 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 폴리머 기재; 상기 폴리머 기재 상에 형성된 나노튜브 필러(pillar); 및 상기 나노튜브 필러의 표면에 형성된 금속 박막을 포함하고, 상기 폴리머 기재 및 나노튜브 필러 내부에 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판과, 그 제조방법이 개시된다. [0001] The present invention relates to a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry (hereinafter referred to as " laser desorption ionization mass spectrometry ") using a matrix, and more particularly, to a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry. A nanotube filler formed on the polymer substrate; And a metal thin film formed on the surface of the nanotube filler, wherein the substrate includes a matrix within the polymer substrate and the nanotube filler, and a method for manufacturing the substrate.

Description

레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 그 제조방법{Substrate for Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry and method for manufacturing the same} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry,

본 발명은 LDI-MS(Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry) 방법에 있어서, 매트릭스를 도입하고 나노기술을 융합한 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 폴리머 기재 및 폴리머 기재상에 형성된 나노튜브 필러(pillar) 내부에 매트릭스를 포함하고, 상기 나노튜브 필러(pillar)의 표면은 금속박막 처리됨에 따라, 매트릭스에 의한 간섭은 발생되지 않으면서 감도가 향상되고 탈착이온화가 용이한 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry in which a matrix is introduced and a nanotechnology is fused in a laser desorption ionization mass spectrometry (LDI-MS) method and a method for producing the same. More particularly, And the nanotube pillar has a surface coated with a metal thin film, interference is not generated by the matrix, and the sensitivity is improved, and a laser capable of easily desorption ionization To a substrate for desorption ionization mass spectrometry and a method for producing the same.

MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization)은 유기물, 바이오물질, 폴리머 등을 분석하는데 널리 사용되고 있는 질량분석법으로서, 분자량이 비교적 큰 시료와 매트릭스를 혼합하여 결정을 만든 후, 레이저 조사를 통해 질량분석 하는 방법이다.MALDI (Matrix-Assisted Laser Desorption / Ionization) is a mass spectrometry method widely used for analyzing organic materials, biomaterials, and polymers. It is made by mixing a sample with a relatively large molecular weight and a matrix, Method.

상세하게는, 시료와 매트릭스를 혼합하여 결정을 만든 후, 순간적으로 상기 결정에 강한 펄스형의 UV 레이저를 조사함으로써 상기 결정으로부터 탈착 이온화를 유도하고 기체상태의 이온으로 방출시켜 질량분석기로 분자량을 측정하거나 구조를 분석하는 방법이다.Specifically, a sample is mixed with a matrix to form a crystal. Immediately after irradiation of the crystal with a strong pulse-type UV laser, desorption ionization is induced from the crystal and released to gaseous ions, and the molecular weight is measured by a mass spectrometer Or analyze the structure.

이 방법은 기체이온으로 만들기 어려운 고분자 생화학 물질의 이온화뿐만 아니라, 단백질, 펩타이드, DNA, 폴리머 등 분자량이 큰 고분자 물질에 대하여 깨어짐 없이 기체 상태의 이온으로 생성시키며, 매우 민감하여 미량의 시료(펨토몰에서 피코몰 수준)에서도 분석이 가능한 장점을 지니고 있다. 그러나, 조사된 레이저 에너지가 결정화된 매트릭스를 통해 시료로 전달되어 이온화되므로, 시료의 종류에 따라 적당한 매트릭스의 선정 및 최적의 결정화가 실험결과에 매우 중요한 영향을 미치게 된다.In this method, not only the ionization of polymeric biochemical substances, which are difficult to make into gas ions, but also the generation of gaseous ions, is very sensitive to high molecular weight polymers such as proteins, peptides, DNAs and polymers, To the picomole level). However, since the irradiated laser energy is transferred to the sample through the crystallized matrix and ionized, a proper matrix selection and optimum crystallization depending on the kind of the sample have a very important influence on the experimental results.

즉, 시료와 매트릭스를 혼합한 결정은 균질하지 않기 때문에 분석 위치에 따라 다른 세기의 이온 신호가 나타나므로, 분석에 필요한 적절한 세기의 이온 신호를 얻기 위해서는 스위트 스팟(seet spot)을 찾는 노력이 필요하며, 이로 인해 재현성과 신뢰도 높은 측정 결과를 얻기 힘든 문제점이 있다. In other words, crystals mixed with a sample and a matrix are not homogeneous, so ion signals of different intensities appear depending on analysis positions. Therefore, in order to obtain an ion signal of an appropriate intensity necessary for analysis, it is necessary to find a seet spot , Which makes it difficult to obtain reproducible and reliable measurement results.

또한, 저 분자량 영역(1000Da)의 합성 고분자 시료 분석의 경우 함께 사용하는 매트릭스의 피크들에 의한 간섭으로 분석시료의 질량 측정의 정밀도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.In addition, in the case of analyzing a synthetic polymer sample in a low molecular weight region (1000 Da), there is a problem that the accuracy of mass measurement of the analytical sample is deteriorated due to the interference due to the peaks of the matrix used together.

이에 따라, 매트릭스를 사용하지 않는 레이저 이온화 질량분석 방법이 고안되었다. Accordingly, a laser ionization mass spectrometry method which does not use a matrix has been devised.

미국특허 6,288,390 B1에서는 DIOS MS (Desorption Ionization on Silicon Mass Spectroscopy)를 사용하여 다공성 흡광 반도체로 분석물를 탈착/이온화하는 것에 대하여 설명하고 있다. 상세하게는 다공성 반도체 기판에 분석대상물질을 침투시키고 감압 상태에서 UV 레이저를 조사하여 상기 기판의 레이저 광 흡수에 의해 상기 분석 대상 물질을 탈착 이온화시켜 상기 탈착 이온화된 분석대상 물질의 질량을 분석하는 방법에 관한 것이다.U.S. Patent No. 6,288,390 B1 describes desorption / ionization of an analyte into a porous light absorbing semiconductor using DIOS MS (Desorption Ionization on Silicon Mass Spectroscopy). A method of analyzing the mass of the desorbed and ionized analyte by desorbing and ionizing the analyte by absorbing the laser light of the substrate by irradiating a UV laser in a reduced pressure state by infiltrating the analyte into the porous semiconductor substrate .

여기서, 사용되는 다공성 흡광 반도체는 다공성 실리콘으로서 매트릭스의 기능을 하기 때문에 DIOS MS에서는 별도의 매트릭스가 필요하지 않으며 저분자량 화합물 뿐만 아니라 고분자량 물질 또한 정량분석 할 수 있는 이점이 있으나 시료의 탈착/이온화가 가능하도록 하는 정확한 에너지 전달 경로는 알려져 있지 않으며, 다공성 실리콘 기판의 다공성 구조에 시료용액을 침투 시키고 건조하여 결정이 이루어지기 때문에 시료 결정의 중심을 레이저 조사점에 일치시키기가 용이하지 않아 정량적 측정에 문제점이 있다.Here, since the porous semiconductor to be used is a porous silicon, it does not require a separate matrix in the DIOS MS and has the advantage of quantitatively analyzing not only a low molecular weight compound but also a high molecular weight substance. However, desorption / The precise energy transfer path is not known, and since the sample solution is permeated into the porous structure of the porous silicon substrate and dried, it is difficult to match the center of the sample crystal to the laser irradiation point, .

또한 대한민국 공개특허 제10-2012-0042581호에서도 무 매트릭스 레이저 광탈착 이온화 질량분석 방법에 대하여 설명하고 있다. 상세하게는 무기 기판에 유기물, 무기물, 생화학물질, 또는 이들의 복합물을 함유하는 분석대상물질을 포함하는 분석액을 도포한 후 건조하고, 레이저 광을 조사하여 상기 무기 기판의 레이저 광 흡수에 의해 상기 분석 대상 물질을 탈착 이온화시켜, 상기 탈착 이온화된 분석대상물질의 질량 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 무 매트릭스 레이저 광탈착 이온화 질량분석 방법에 관한 것으로, 0.01 fmol까지 검출 가능하고 저 질량 물질 뿐만이 아니라 1600Da에 이르는 매우 질량이 큰 물질 또한 검출 할 수 있는 장점을 갖고 있다. 그러나 상기 기판이 레이저 광을 흡수하고 가열됨을 이용하는 것이므로, 낮은 열전도도 또는 매우 높은 비열과 같은 특별한 조건의 열물성을 가지는 물질에 한하여 사용될 수 있는 문제점이 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0042581 also discloses a matrixless laser light desorption ionization mass spectrometry method. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises applying an analytical solution containing an analyte containing an organic substance, an inorganic substance, a biochemical substance, or a complex thereof to an inorganic substrate, A method for mass spectrometry analysis of a desorption ionized analyte by desorption ionization of a substance to be analyzed, the method comprising the steps of: detecting a mass spectrometry of 0.01 m to less than 0.01 fmol, And also has the advantage of being able to detect a very large mass of substances. However, since the substrate uses the laser light absorbing and heating, there is a problem that it can be used only for a material having thermal properties under special conditions such as low thermal conductivity or very high specific heat.

이 외에도 일본 공개특허 제2012-47554호에서는 플라즈몬 여기에 의한 금속나노입자 표면을 이용한 SALDI-MS에 관하여 설명하고 있다. 상세하게는, 유기분자의 자기조직화 단분자막을 표면에 가진 금속 나노 미립자를 분산 또는 2차원 최조밀 충전 고착되어진 기판의 표면 위에, 측정 시료를 부착하고 표면 플라즈몬 여기의 에너지에 의하여 금속 나노 미립자의 표면상에 부착된 측정 시료의 이탈 이온화를 이용하여 질량을 측정하는 방법에 관한 것이다. 이 방법의 경우, 금속 나노 입자 표면에 부착되어진 유기분자막으로 인하여 레이저 빛이 직접 시료에 전달되는 것을 막아 조사되어지는 레이저를 약하게 하고, 시료가 부서지는 것을 방지하면서 플라즈몬 여기에 의해 분석 대상 물질인 시료를 탈착 이온화하여 질량 분석을 할 수 있다. 그러나, 금속 나노 미립자에 고유의 파장의 레어저광을 조사하여야 하며, 유기분자막이 있기는 하지만 조사되어지는 레이저의 에너지를 조절할 필요성이 있다.
In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2012-47554 describes SALDI-MS using the surface of metal nanoparticles by plasmon excitation. Specifically, a metal nanoparticle having a self-assembled monolayer of organic molecules is dispersed or adhered on a surface of a substrate on which a two-dimensional ultrahigh-precision packed and fixed substrate is attached, and the surface of the metal nanoparticle To a method for measuring the mass using the ionisation of the measurement sample attached to the sample. In this method, the laser beam is prevented from being directly transferred to the sample due to the oil film deposited on the surface of the metal nanoparticles, thereby weakening the laser to be irradiated, preventing the sample from being broken, Mass can be analyzed by desorption ionization of the sample. However, it is necessary to irradiate the metal nanoparticles with a rare low light of a specific wavelength, and it is necessary to control the energy of the laser to be irradiated although there is a dielectric film.

이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LDI-MS(Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry) 방법에 매트릭스를 도입하면서도 나노기술을 융합하여 감도를 향상시키고 탈착 이온화를 용이하게 하면서도 매트릭스에 의한 간섭은 발생되지 않는 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of improving the sensitivity and improving the desorption ionization by fusing nanotechnology while introducing a matrix into a laser desorption ionization mass spectrometry (LDI- It is an object of the present invention to provide a substrate for laser desorption ionization mass spectrometric analysis.

또한 본 발명은 상기 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판의 제조방법을 제공하는 것을 다른 해결과제로 한다.
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry.

상기 본 발명의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면,According to an aspect of the present invention for solving the problems of the present invention,

폴리머 기재; Polymer substrates;

상기 폴리머 기재 상에 형성된 나노튜브 필러(pillar); 및A nanotube filler formed on the polymer substrate; And

상기 나노튜브 필러의 표면에 형성된 금속 박막을 포함하고,And a metal thin film formed on the surface of the nanotube filler,

상기 폴리머 기재 및 나노튜브 필러 내부에 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판을 제공한다.
Wherein the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry comprises a matrix within the polymer substrate and the nanotube filler.

또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, Further, according to another aspect of the present invention,

양극 산화알루미늄(AAO) 템플릿에 형성된 다수의 기공(pore)에 졸-겔법으로 나노튜브를 형성하는 제1 단계;A first step of forming a nanotube by a sol-gel method on a plurality of pores formed in an anodic aluminum oxide (AAO) template;

상기 나노튜브와 양극 산화 알루미늄 템플릿에 매트릭스를 함유하는 모노머 용액을 주입 및 적층하여 중합시킴으로써, 상기 나노튜브 내부 및 템플릿의 상부에 매트릭스를 함유하는 폴리머 기재를 형성하는 제2 단계; A second step of injecting and laminating a monomer solution containing a matrix in the nanotube and the aluminum anodized template to polymerize them to form a polymer substrate containing the matrix in the interior of the nanotubes and on the template;

상기 양극 산화알루미늄 템플릿을 제거하여 상기 폴리머 기재 상에 필러(pillar) 형상의 나노튜브를 형성하는 제3 단계; 및 A third step of removing the anodic aluminum template to form pillar-shaped nanotubes on the polymer substrate; And

상기 나노튜브 필러 표면에 금속 박막을 적층하는 제4 단계;를 포함하여 이루어지는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판의 제조방법을 제공한다.
And a fourth step of laminating a metal thin film on the surface of the nanotube filler. The present invention also provides a method of manufacturing a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry.

상기 본 발명의 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판은, 나노 튜브 필러를 사용함에 따라 감도가 향상되어지고, 상기 나노 튜브 필러 표면에 형성되어지는 금속 박막에 의해 탈착이온화가 더욱 용이하게 이루어질 수 있는 효과가 있다. The substrate for laser desorption ionization mass spectrometry according to the present invention is improved in sensitivity by using a nanotube filler and can be easily desorbed and ionized by a metal thin film formed on the surface of the nanotube filler have.

또한 본 발명의 매트릭스 물질은 나노필러를 형성하는 레이저 투과가 가능한 나노튜브 층 아래에 위치하고 상기 나노튜브 층 내부에서만 머물기 때문에, 현재 MALDI-TOF 기기에 최적화된 상용화 매트릭스를 그대로 이용할 수 있고, 질량분석 스펙트럼에서 매트릭스 피크에 의한 신호 간섭 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명에 따르면 조사되는 레이저 에너지의 대부분을 매트릭스 물질이 흡수하여 분석하고자 하는 시료가 레이저 에너지에 의해 손상되는 것을 방지하고, 상기 레이저 에너지를 흡수한 매트릭스 물질은 나노튜브 필러 내부에만 머물면서 분석 시료를 기화 및 이온화 하도록 하여 레이저 탈착 이온화를 용이하게 할 뿐 검측기에 신호발생을 유도하지 않아, 질량분석 스펙트럼에서 매트릭스 피크에 의한 신호 간섭 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. Further, since the matrix material of the present invention is located under the nanotube layer capable of forming a nanofiller and can only stay inside the nanotube layer, a commercialization matrix optimized for the MALDI-TOF device can be used as it is, The signal interference due to the matrix peak can be prevented. That is, according to the present invention, most of the laser energy irradiated is absorbed by the matrix material and is prevented from being damaged by the laser energy, and the matrix material absorbing the laser energy is stored in the nanotube filler The sample is vaporized and ionized so that laser desorption ionization is facilitated and signal generation is not induced in the detector, so that signal interference due to matrix peaks can be prevented in the mass spectrometry spectrum.

따라서 본 발명에 따른 질량분석시, 매트릭스에 의해 탈착 이온화를 용이하게 하면서도 스펙트럼 상에 매트릭스에 의한 피크가 표지되지 않으므로 감도를 현저하게 향상시키며 특히, 저분자량(1000Da) 영역의 합성 고분자의 질량 측정시에도, 매트릭스 피크로 인한 간섭이 발생되지 않게 되어 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. Therefore, in the mass spectrometric analysis according to the present invention, the desorption ionization is facilitated by the matrix, and the peak due to the matrix is not marked on the spectrum, thereby remarkably improving the sensitivity. Particularly, in the mass measurement of the low molecular weight (1000 Da) The interference due to the matrix peak is not generated, and the accuracy of the measurement can be improved.

또한, 본 발명의 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판에 형성된 나노 튜브 필러는 표면에 강한 접착력을 가지고 있어 액체상의 시료가 상기 나노 튜브 필러 표면 이외로 흘러내리는 현상을 방지할 수 있으며, 소수성을 가지고 있어 액체 상의 시료 방울이 상기 나노튜브 필러의 표면과 접촉되어지는 면적이 좁고 접촉각이 150° 이상임에 따라, 액체상의 시료가 상기 나노튜브 필러의 표면에 증착되고 젖는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
In addition, the nanotube filler formed on the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry of the present invention has a strong adhesive force on the surface, and it is possible to prevent the sample of the liquid phase from flowing down to the surface of the nanotube filler, The surface of the nanotube filler on the surface of the nanotube filler is narrow and the contact angle is 150 DEG or more, the liquid sample can be prevented from being deposited on the surface of the nanotube filler and wet.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판을 모식화하여 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판의 제조공정을 나타낸 흐름도이다.
도 3a~3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 제조단계별 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판을 모식화하여 나타낸 것이다.
도 4a~4e는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된, 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판을 모식화하여 나타낸 것이다.
도 5a~도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 질량분석 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 schematically shows a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry according to the present invention.
3A through 3D are schematic diagrams of substrates for laser desorption ionization mass spectrometry according to an embodiment of the present invention.
4A to 4E are schematic diagrams of a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry manufactured according to one embodiment of the present invention.
5A to 5E are graphs showing a mass spectrometry spectrum according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 LDI-MS(Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry)용 기판으로서, 매트릭스를 도입하고 나노기술을 융합한 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry (LDI-MS), a laser desorption ionization mass spectrometry substrate incorporating a matrix and fusing nanotechnology.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

일 양태로서 본 발명은,In one aspect,

폴리머 기재; 상기 폴리머 기재 상에 형성된 나노튜브 필러(pillar); 및 상기 나노튜브 필러의 표면에 형성된 금속 박막;을 포함하고, 상기 폴리머 기재 및 나노튜브 필러 내부에 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판을 제공한다. Polymer substrates; A nanotube filler formed on the polymer substrate; And a metal thin film formed on the surface of the nanotube filler, wherein the substrate includes a matrix inside the polymer substrate and the nanotube filler.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로서 폴리머 기재 상에 형성된 나노튜브 필러를 포함하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판을 모식화하여 나타낸 것으로, 도 1을 참조하면, 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은, 폴리머 기재(C) 상에 나노 튜브 필러(A)가 형성되고, 상기 나노튜브 필러 표면에 금속 박막(B)이 형성되며, 상기 폴리머 기재 및 나노튜브 필러 내부에 매트릭스(D)가 포함되어 있다.FIG. 1 is a schematic view of a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry including a nanotube filler formed on a polymer substrate as a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the laser desorption / The substrate includes a nanotube filler (A) formed on a polymer substrate (C), a metal thin film (B) formed on the surface of the nanotube filler, and a matrix (D) contained in the polymer substrate and the nanotube filler .

보다 상세하게, 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은, 상기 폴리머 기재 상에 나노 튜브 필러(A)를 형성함으로써 레이저의 투과가 가능한 나노튜브에 의하여 나노튜브 필러 내부의 매트릭스 물질이 레이저 에너지를 효과적으로 흡수하여 분석대상 시료를 이온으로 발생시켜 진공으로 방출시키는 탈착 이온화를 용이하게 하면서도, 매트릭스 피크에 의한 신호 간섭 현상을 방지하게 되어, 질량 분석의 감도가 현저히 향상되게 한 것이다. More specifically, the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry according to the present invention comprises a nanotube filler (A) formed on the polymer substrate so that the matrix material inside the nanotube filler can emit laser energy The sample to be analyzed is efficiently adsorbed to generate desorption ionization which releases the sample to be analyzed and released into the vacuum, while preventing the signal interference due to the matrix peak, thereby significantly improving the sensitivity of mass spectrometry.

즉, 본 발명의 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판은, 매트릭스(D) 물질이 나노필러(A)를 형성하는 레이저 투과가 가능한 나노튜브 층 아래에 위치하고 상기 나노튜브 층 내부에서만 머물기 때문에, 조사되는 레이저 에너지의 대부분을 매트릭스 물질이 흡수하여 분석하고자 하는 시료가 레이저 에너지에 의해 손상되는 것을 방지하게 되는 것이다. 또한, 상기 레이저 에너지를 흡수한 매트릭스 물질에 의해 분석 시료를 기화 및 이온화 하도록 하여 레이저 탈착 이온화가 용이하게 된다. That is, since the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry according to the present invention is located under the laser-transmissible nanotube layer forming the nanofiller (A) and remains only in the nanotube layer, Most of the energy is absorbed by the matrix material, and the sample to be analyzed is prevented from being damaged by the laser energy. In addition, the matrix material absorbing the laser energy vaporizes and ionizes the analytical sample, thereby facilitating laser desorption ionization.

또한 본 발명에 있어서 상기 매트릭스 물질은 나노튜브 내부에만 머물면서 레이저 탈착이온화에만 이용되어 검측기에 신호발생을 유도하지 않음으로써 질량분석 스펙트럼에서 매트릭스 피크에 의한 신호 간섭 현상을 방지하게 되어, 질량 분석의 감도를 현저하게 향상시키면서 매트릭스 피크로 인한 간섭이 발생되지 않게 되어 정밀도를 향상시키도록 한 것이다. 특히, 저분자량(1000Da) 영역의 합성 고분자의 질량 측정시에 이런 효과가 현저하게 나타나게 된다.In the present invention, the matrix material remains only inside the nanotube and is used only for laser desorption ionization to prevent signal interference due to matrix peaks in the mass spectrometry spectrum by not inducing signal generation in the detector, And the interference due to the matrix peak is not generated, thereby improving the accuracy. Particularly, this effect is conspicuous when the mass of the synthetic polymer in the low molecular weight (1000 Da) region is measured.

또한, 본 발명에 있어서 상기 나노 튜브가 필러(pillar) 형상을 가짐에 따라, 물성면에서 표면에 강한 접착력을 가짐은 물론, 필러 형상에 따른 소수성 성질을 나타내게 된다. 즉, 액체상의 시료 미세 방울이 상기 나노 튜브 필러(A) 표면에 떨어질 때, 상기 나노 튜브 필러(A) 표면에 상기 시료 미세 방울이 강하게 접착되면서 접촉하는 면적이 좁아지게 되고, 이에 따라 접촉각이 150° 이상인 소수성을 나타내게 되어 상기 시료 미세 방울이 상기 나노 튜브 필러(A) 표면에 증착되거나 젖는 현상을 방지할 수 있게 되는 바, 결론적으로 질량분석시 감도를 향상시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, since the nanotubes have a pillar shape, they have a strong adhesive force on the surface in terms of physical properties, and exhibit hydrophobic properties depending on the shape of the filler. That is, when the sample fine droplets in the liquid phase fall on the surface of the nanotube filler (A), the area of the nanotube filler (A) that is strongly adhered to the surface of the nanotube filler (A) becomes narrower, It is possible to prevent the phenomenon of deposition or wetting of the sample fine particles on the surface of the nanotube filler (A). As a result, sensitivity can be improved in mass spectrometry.

이 때, 바람직하게는 상기 나노튜브 필러는 실리콘 또는 티타늄산화물로 형성될 수 있다. At this time, preferably, the nanotube filler may be formed of silicon or titanium oxide.

또한 본 발명에 있어서, 상기 나노튜브 필러(A)의 표면에 금속 박막(B)이 증착되어 상기 나노 튜브 필러가 레이저로부터 흡수한 에너지 손실을 최소화하도록 하여, 상기 나노 튜브 필러에 의한 탈착 이온화를 더욱 용이하게 하는 효과를 나타내게 된다. 이 때 바람직하게는, 상기 금속 박막(B)이 금, 티타늄, 알루미늄, 은, 니켈, 백금, 팔라듐, 이들의 합금 또는 이들의 산화물 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. Also, in the present invention, a metal thin film (B) is deposited on the surface of the nanotube filler (A) so that the energy loss absorbed by the nanotube filler from the laser is minimized so that the desorption ionization by the nanotube filler The effect of facilitating the display is exhibited. At this time, preferably, the metal thin film (B) may be formed of at least one of gold, titanium, aluminum, silver, nickel, platinum, palladium, an alloy thereof or an oxide thereof.

또한 바람직하게는, 상기 폴리머 기재(C)는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리우레탄(PU), 셀룰로오스 및 실리콘 고무 중 어느 하나 이상으로 형성되어지며, 더욱 바람직하게는 폴리디메틸실록산(PDMS)로 형성되어짐을 특징으로 한다.Also preferably, the polymer substrate (C) is selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polyurethane ), Cellulose, and silicone rubber, and more preferably, it is formed of polydimethylsiloxane (PDMS).

또한 상기 폴리머 기재(C) 및 나노튜브 필러(A) 내부에 도입되어진 매트릭스(D)는 α-시아노-4-히드록시 신남산(CHCA), 2,5-디히드록시 벤조산(DHB), 3,5-디메톡시-4-히드록시 신남산(SA), 4-히드록시-3-메톡론산(페룰산), 피콜린 산(PA), 3-히드록시 피콜린산(HPA) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. Also, the matrix (D) introduced into the polymer substrate (C) and the nanotube filler (A) is a copolymer of? -Cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA), 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) (PA), 3-hydroxypicolinic acid (HPA), 3,5-dimethoxy-4-hydroxycinnamic acid (SA), 4-hydroxy-3-methoxonic acid Or more.

이 때, 상기 매트릭스 물질(D)은 MALDI-TOF 기기에 최적화된 상용화 매트릭스 중 분석하고자 하는 시료에 따라서 결정될 수 있다. 즉, α-시아노-4-히드록시 신남산(CHCA)은 펩티드, 지질, DNA, RNA를 질량 분석할 때 매트릭스로 적합하고, 2,5-디히드록시 벤조산(DHB)은 펩티드, DNA, RNA, 올리고뉴클레오티드, 올리고당의 질량 분석 시 적합하며, 3,5-디메톡시-4-히드록시 신남산(SA)는 펩티드, 단백질 지질의 질량 분석할 경우, 4-히드록시-3-메톡론산(페룰산)은 단백질의 질량을 분석할 경우, 피콜린 산(PA) 및 3-히드록시 피콜린산(HPA)은 올리고 뉴클레오티드의 질량을 분석할 경우의 매트릭스로 사용하는 것이 적합하다.
At this time, the matrix material (D) may be determined according to a sample to be analyzed among the commercialization matrices optimized for MALDI-TOF equipment. Namely, alpha -cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) is suitable as a matrix for mass spectrometry of peptides, lipids, DNA and RNA, 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) (SA) is suitable for mass spectrometric analysis of RNA, oligonucleotide and oligosaccharide, and 3,5-dimethoxy-4-hydroxycinnamic acid (SA) Ferulic acid) is preferably used as a matrix when analyzing the mass of a protein, picolinic acid (PA) and 3-hydroxypicolinic acid (HPA) are used for analyzing the mass of oligonucleotides.

다른 양태로서 본 발명은, In another aspect,

양극 산화 알루미늄(AAO) 템플릿에 형성된 다수의 기공(pore)에 졸-겔법으로 나노튜브를 형성하는 제1 단계; 상기 나노튜브와 양극 산화 알루미늄 템플릿에 매트릭스를 함유하는 모노머 용액을 주입 및 적층하여 중합시킴으로써, 상기 나노튜브 내부 및 템플릿의 상부에 매트릭스를 함유하는 폴리머 기재를 형성하는 제2 단계; 상기 양극 산화 알루미늄 템플릿을 제거함으로써, 상기 폴리머 기재 상에 필러 형상의 나노튜브를 형성하는 제3 단계; 및 상기 나노튜브 필러 표면에 금속 박막을 적층하는 제4 단계를 포함하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판의 제조방법이 제공된다. A first step of forming a nanotube by a sol-gel method on a plurality of pores formed in an anodic aluminum oxide (AAO) template; A second step of injecting and laminating a monomer solution containing a matrix in the nanotube and the aluminum anodized template to polymerize them to form a polymer substrate containing the matrix in the interior of the nanotubes and on the template; A third step of forming a pillar-shaped nanotube on the polymer substrate by removing the anodized aluminum template; And a fourth step of laminating a metal thin film on the surface of the nanotube filler. The present invention also provides a method of manufacturing a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry.

도 2는 본 발명에 따른 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판의 제조공정을 나타낸 것이고, 도 3a~3e는 각 단계별 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판을 모식화하여 나타낸 것이다. FIG. 2 shows a manufacturing process of a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry according to the present invention, and FIGS. 3A to 3E show a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry for each step.

먼저 제1 단계는, 양극 산화 알루미늄(AAO) 템플릿에 형성된 다수의 기공(pore)에 졸-겔법으로 나노튜브를 형성하는 단계이다. 구체적으로 도 3a에 도시된 바와 같이, 어닐링된 알루미늄 막을 1, 2차 양극산화 반응을 실시하고, 기공 확장을 수행하여 균일한 양극 산화 알루미늄 템플릿을 형성하고, 양극 산화된 부분을 위로 향하도록 하여 나노튜브를 형성할 수 있는 물질로 졸-겔법을 수행함으로써, 상기 양극 산화 알루미늄 템플릿에 형성된 다수의 기공이 코팅됨으로써 나노튜브를 형성하게 된다. 이 때, 바람직하게는 상기 나노튜브를 형성할 수 있는 물질로는 실리콘 또는 티타늄 산화물을 사용할 수 있다. The first step is a step of forming a nanotube by a sol-gel method on a plurality of pores formed in an AAO template. Specifically, as shown in FIG. 3A, the annealed aluminum film is subjected to first and second anodic oxidation, pore expansion is performed to form a uniform anodized aluminum template, and anodized portion is directed upward, By performing a sol-gel method with a material capable of forming a tube, a plurality of pores formed in the anodized aluminum template are coated to form nanotubes. At this time, it is preferable to use silicon or titanium oxide as a material capable of forming the nanotubes.

다음으로 제2 단계는, 상기 나노튜브와 양극 산화 알루미늄 템플릿에 매트릭스를 함유하는 모노머 용액을 주입 및 적층하여 중합시킴으로써, 상기 나노튜브 내부 및 템플릿의 상부에 매트릭스를 함유하는 폴리머 기재를 형성하는 단계이다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 상기 코팅된 나노튜브의 내부와, 양극 산화 알루미늄 템플릿의 상부에도 충분히 주입 및 적층될 수 있도록 상기 매트릭스가 포함된 모노머 용액을 도포한 후, 승온하고 이를 유지하여 중합함으로써, 매트릭스가 포함된 폴리머 기재를 형성하게 된다. 이 때, 상기 템플릿의 상부에 형성된 매트릭스를 포함하는 폴리머 기재 층은 1~5mm 두께로 형성될 수 있다. Next, the second step is a step of injecting and laminating a monomer solution containing a matrix into the nanotube and the aluminum anodic aluminum template, and polymerizing them to form a polymer substrate containing the matrix in the interior of the nanotube and on the template . As shown in FIG. 3B, the monomer solution containing the matrix is applied so that it can be sufficiently injected into and laminated on the inside of the coated nanotube and on the top of the anodized aluminum template, Thereby forming a polymer substrate containing the matrix. At this time, the polymer base layer including the matrix formed on the template may be formed to a thickness of 1 to 5 mm.

다음으로 제3 단계는, 상기 양극 산화 알루미늄 템플릿을 제거하여 상기 폴리머 기재 상에 필러(pillar) 형상의 나노튜브를 형성하는 단계로, 보다 상세하게는 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 폴리머 기재가 형성된 후 남아있는 후면(back-side)의 알루미늄 층 및 상기 양극 산화 알루미늄(AAO)을 산성 용액을 이용하여 순차적으로 용해시킴으로써 상기 양극 산화 알루미늄 템플릿을 완전히 제거하게 된다. 상기 템플릿이 제거됨에 따라, 상기 템플릿의 상부 및 나노튜브 내부에 형성되었던 폴리머 기재 상에 필러 형상의 나노튜브가 형성되게 된다. 그리고 상기 폴리머 기재 상에 상기 나노튜브가 필러 형상을 가짐에 따라, 강한 접착력을 가짐과 동시에 소수성 성질을 나타내게 되어 질량분석 시료를 강하게 접착하면서도 상기 시료에 의해 나노튜브 필러 면이 젖거나 시료가 증착되는 것을 방지할 수 있어, 질량분석 면에서 감도를 향상시킬 수 있다.Next, the third step is a step of forming the pillar-shaped nanotube on the polymer substrate by removing the anodized aluminum template. More specifically, as shown in FIG. 3C, The anodic aluminum oxide template is completely removed by sequentially dissolving the remaining back-side aluminum layer and the anodic aluminum oxide (AAO) using an acidic solution. As the template is removed, pillar-shaped nanotubes are formed on the polymer substrate, which is formed on the template and inside the nanotube. As the nanotubes have a pillar shape on the polymer substrate, they have a strong adhesive force and exhibit hydrophobic properties, so that the nanotube filler surface is wetted by the sample while the mass analysis sample is strongly adhered, or the sample is deposited It is possible to improve the sensitivity in terms of mass spectrometry.

다음으로 제4 단계는, 상기 나노튜브 필러 표면에 금속 박막을 적층하는 단계로, 상기 적층은 진공증착, 스퍼터링, CVD법 등 당 업계에 통상적으로 알려진 방법으로 가능하며, 바람직하게는 도 3d에 도시된 바와 같이, 스퍼터링 방법에 의하여 상기 나노튜브 필러 표면에 금속 박막을 적층할 수 있다. Next, a fourth step is a step of laminating a metal thin film on the surface of the nanotube filler. The lamination may be performed by a method commonly known in the art such as vacuum deposition, sputtering, CVD, The metal thin film can be laminated on the surface of the nanotube filler by a sputtering method.

이 때, 상기 금속 박막은 금, 티타늄, 알루미늄, 은, 니켈, 백금, 팔라듐, 이들의 합금 또는 이들의 산화물 중 어느 하나 이상으로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 나노튜브 필러의 표면에 금속 박막이 형성됨으로써 나노튜브 필러가 레이저로부터 흡수한 에너지 손실을 최소화하게 되어 레이저 탈착 이온화가 더욱 용이하게 된다. At this time, it is preferable that the metal thin film is formed of at least one of gold, titanium, aluminum, silver, nickel, platinum, palladium, an alloy thereof or an oxide thereof, and a metal thin film is formed on the surface of the nanotube filler Thereby minimizing the energy loss absorbed by the nanotube filler from the laser, thereby facilitating laser desorption ionization.

또한 바람직하게는 상기 제조방법으로 제조되는 기판은, 상술한 바와 같은 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판인 것을 특징으로 한다.
Further, preferably, the substrate manufactured by the above-described manufacturing method is a substrate for laser desorption ionization mass spectrometry as described above.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the scope of the present invention is not limited by the examples.

<실시예 1> 질량분석용 기판의 제조 1&Lt; Example 1 > Preparation of substrate for mass spectrometry 1

양극 산화알루미늄(AAO) 템플릿 형성Anodic aluminum oxide (AAO) template formation

어닐링 되어진 알루미늄 막 (0.25nm thick)을 아세톤에서 탈지하고, 15V, 5 ℃에서 과염소산과 에탄올을 1:5 비율로 배합한 용액으로 전해시키고, 40V, 10℃에서 10시간 동안 1차 양극 산화를 실행하였다.The aluminum film (0.25 nm thick) which had been annealed was degreased in acetone, electrolyzed at 15 V and 5 ° C in a solution containing perchloric acid and ethanol in a ratio of 1: 5, and subjected to primary anodization at 40 V and 10 ° C for 10 hours Respectively.

상기 1차 양극산화를 통하여 얻어진 균일하지 않은 양극 알루미늄 산화막은 크롬산과 인산의 혼합용액에서 에칭한 후, 20분 동안 2차 양극산화 반응을 실시하고 30℃에서 5%의 인산용액으로 40분간 기공확장을 시행하여 균일한 양극 산화 알루미늄(AAO) 템플릿을 형성하였다.
The non-uniform anodic aluminum oxide film obtained through the primary anodization was etched in a mixed solution of chromic acid and phosphoric acid, followed by secondary anodic oxidation for 20 minutes, followed by pore expansion for 40 minutes with a 5% phosphoric acid solution at 30 ° C To form a uniform anodized aluminum (AAO) template.

실리카 나노튜브(SNT) 형성(sol-gel법)Formation of silica nanotubes (SNT) (sol-gel method)

양극 산화 알루미늄(AAO) 템플릿을 SiCl4 용액에 5분 동안 담지한 후, 헥산으로 세정하고 헥산과 메탄올의 혼합액에 다시 담지하여 에탄올로 세척을 실행하였다. 이후, 질소 가스를 이용하여 건조시킨 후, 상기 양극 산화 알루미늄 템플릿을 물에 담지하였다. 이 반응을 4회 반복했다.
The anodic aluminum oxide (AAO) template was immersed in the SiCl 4 solution for 5 minutes, washed with hexane, washed again with a mixture of hexane and methanol, and washed with ethanol. Thereafter, after drying using nitrogen gas, the anodized aluminum template was immersed in water. This reaction was repeated four times.

PDMS 기판 상에 실리카 나노튜브 필러(pillar)를 형성A silica nanotube pillar is formed on a PDMS substrate

실리카 코팅되어진 양극 산화 알루미늄(AAO) 템플릿을 양극 산화되어진 면이 위쪽을 향하도록 놓아두고, 상기 실리카 코팅되어진 양극 산화 알루미늄(AAO) 템플릿에 매트릭스와 PDMS 모노머 혼합용액 (10%, wt/wt)을 부어 실리카가 코팅되어진 내부외에도 양극 산화 알루미늄의 상부 부분에도 매트릭스와 PDMS 모노머 혼합용액이 도포되어질 수 있도록 실행하였다.(10%, wt / wt) was added to the silica-coated anodized aluminum (AAO) template by placing the anodized aluminum oxide (AAO) template with the anodized face facing upward, In addition to the inside coated with silica, an upper part of anodized aluminum was also coated with a mixed solution of a matrix and a PDMS monomer.

상기와 같이 매트릭스와 모노머 혼합용액에 의해 상기 실리카가 코팅되어진 양극 산화 알루미늄의 내부 및 상부 모두에 도포되어지고 난 후, 70℃에서 1시간동안 고체화시켜 2mm 두께의 매트릭스를 함유한 PDMS층을 형성하였다.After the silica was coated on both the inside and the top of the anodized aluminum coated with the silica by the mixed solution of the matrix and the monomer as described above, the PDMS layer containing 2 mm-thick matrix was formed by solidifying it at 70 ° C for 1 hour .

PDMS층이 형성되고 난 후, HgCl2 와 H3PO4 용액을 이용하여 알루미늄층 및 양극 산화 알루미늄(AAO)을 순차적으로 용해시켜 제거하였다.
After the PDMS layer was formed, an aluminum layer and anodized aluminum (AAO) were sequentially dissolved and removed using HgCl 2 and H 3 PO 4 solutions.

나노튜브 필러 표면에 Au층 적층Au layer lamination on nanotube filler surface

PDMS 상에 실리카 나노튜브 필러(pillar)는 탈이온수로 세척하고 공기중에서 건조한 후, 스퍼터를 이용하여 5 nm 두께의 Au층을 나노필러(pillar) 위에 적층하여 최종 구조를 수득하였다.The silica nanotube pillars on the PDMS were washed with deionized water and dried in the air, and then a 5 nm thick Au layer was laminated on the pillar using a sputterer to obtain the final structure.

본 실시예에서 제조된 기판의 모식도는 도 4a에 나타내었다.
A schematic view of the substrate manufactured in this embodiment is shown in FIG. 4A.

<실시예 2> 질량분석용 기판의 제조 2&Lt; Example 2 > Production of substrate for mass spectrometry 2

본 실시예에서는 상기 실시예 1에 기재된 방법으로 질량분석용 기판을 제조하되, 양극 산화 알루미늄(AAO) 탬플릿 상에 실리카 나노튜브를 형성하지 않도록 하여, 유리 기판 상에 PDMS 기재와 Au 층이 형성된 질량분석용 기판을 제조하였다. In this example, a mass spectrometric substrate was prepared by the method described in Example 1, except that the silica nanotubes were not formed on the anodized aluminum (AAO) template, and the mass of the PDMS substrate and the Au layer And a substrate for analysis was prepared.

본 실시예에서 제조된 기판의 모식도는 도 4b에 나타내었다.
A schematic view of the substrate manufactured in this embodiment is shown in FIG. 4B.

<실시예 3> 질량분석용 기판의 제조 3&Lt; Example 3 > Production of substrate for mass spectrometry 3

본 실시예에서는 상기 실시예 1에 기재된 방법으로 질량분석용 기판을 제조하되, PDMS 기판 상에 실리카 나노튜브 필러를 형성하는 과정에서 매트릭스를 혼합하지 않도록 하여 질량분석용 기판을 제조하였다. In this Example, a substrate for mass spectrometric analysis was prepared by the method described in Example 1, and a substrate for mass spectrometry was prepared without mixing the matrix in the process of forming the silica nanotube filler on the PDMS substrate.

본 실시예에서 제조된 기판의 모식도는 도 4c에 나타내었다.
A schematic view of the substrate manufactured in this embodiment is shown in Fig. 4C.

<실시예 4> 질량분석용 기판의 제조 4Example 4 Production of Substrate for Mass Spectrometry 4

본 실시예에서는 상기 실시예 1에 기재된 방법으로 질량분석용 기판을 제조하되, Au층을 적층하지 않고 질량분석용 기판을 제조하였다. In this example, a substrate for mass spectrometric analysis was prepared by the method described in Example 1, but a substrate for mass spectrometry was produced without laminating the Au layer.

본 실시예에서 제조된 기판의 모식도는 도 4d에 나타내었다.
A schematic view of the substrate manufactured in this embodiment is shown in Fig. 4D.

<실시예 5> 질량분석용 기판의 제조 5Example 5 Production of Substrate for Mass Spectrometry 5

본 실시예에서는 상기 실시예 1에 기재된 방법으로 질량분석용 기판을 제조하되, AAO 대신 flat한 유리기판위에 Matrix를 함유한 PDMS층과 Au층을 적층하여 질량분석용 기판을 제조하였다. In this example, a substrate for mass spectrometric analysis was prepared by the method described in Example 1, except that a PDMS layer and an Au layer containing a matrix were laminated on a flat glass substrate instead of AAO to prepare a mass spectrometry substrate.

본 실시예에서 제조된 기판의 모식도는 도 4e에 나타내었다.
A schematic view of the substrate manufactured in this embodiment is shown in Fig. 4E.

상기 실시예 1 내지 실시예 5에서 제조된 질량분석용 기판의 조건을 정리하면 하기 표 1과 같다. The conditions of the mass spectrometric substrates prepared in Examples 1 to 5 are summarized in Table 1 below.

Figure 112014061765611-pat00001
Figure 112014061765611-pat00001

<< 시험예Test Example > 질량 분석> Mass Spectrometry

상기 실시예 1 내지 실시예 5에서 제조된 질량분석용 기판을 이용하여 질량분석을 수행함으로써 질량분석의 감도를 확인하였다. 이 때, 분석에 사용된 시료 및 장치는 다음과 같다. The sensitivity of the mass spectrometry was confirmed by carrying out mass spectrometry using the substrates for mass spectrometry prepared in Examples 1 to 5 above. Here, the samples and devices used for the analysis are as follows.

- 분석 대상 시료 : acridine ( MW:179.22g/mol, Conc : 0.64mg/ml )- Analysis sample: acridine (MW: 179.22 g / mol, Conc: 0.64 mg / ml)

- 질량분석 장치 : Voyager-DE-STR MALDI-TOF MS - Mass spectrometer: Voyager-DE-STR MALDI-TOF MS

(pulsed N2 laser (337 nm, 3 ns duration pulses))(pulsed N 2 laser (337 nm, 3 ns duration pulses)

도 5a 내지 도 5e에 상기 분석 결과를 나타내었다. 5A to 5E show the results of the analysis.

도 5a는 실시예 1의 질량분석 스펙트럼을 나타낸 것으로, 실시예 2 내지 실시예 5의 질량분석 스펙트럼인 도 5b 내지 도 5e와 비교하면 가장 많은 X축의 m/z(mass-to charge ratio) 에서 피크를 나타내었으며, 나타난 피크의 강도도 가장 강한 것으로 확인되었다. FIG. 5A shows the mass spectrometry spectrum of Example 1. Compared with FIGS. 5B to 5E which are the mass spectrometry spectra of Examples 2 to 5, the peak mass-to-charge ratio (m / z) , And the intensity of the peaks was also found to be the strongest.

또한, 도 5b는 나노튜브를 포함하고 있지 않으나 필러형상의 폴리머 기재를 구비하고 있는 실시예 2의 질량분석 스펙트럼을 나타낸 것으로, 필러형상의 나노튜브를 포함하는 도 5a와 비교하면 피크값이 40%정도 감소되나, 도 5c 내지 도 5e와 비교하면 측정감도가 3배 정도 향상되는 것으로 나타났다. 5B shows the mass spectrometry spectrum of Example 2, which does not include nanotubes but has a polymer base in the form of a filler. Compared with FIG. 5A which includes a pillar-shaped nanotube, the peak value is 40% , But the measurement sensitivity is improved by about 3 times as compared with Figs. 5C to 5E.

이는 나노튜브를 포함하고 있지는 않으나, 필러형상의 폴리머 기재 내부에 매트릭스 물질을 포함하고, 상기 필러 형상의 폴리머 기재의 표면에 금 박막을 포함하고 있어, 레이저 에너지를 흡수한 매트릭스 물질이 Au 층에 의해 필러 내부에만 머물게 되어 질량분석의 감도가 향상되는 것으로 판단된다. 즉, 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판에 있어서 필러 형상에 의하여 매트릭스 물질이 필러 내부에 머물게 됨으로써 질량분석시 매트릭스에 의한 신호간섭의 발생을 줄이게 되어 질량분석시 감도를 보다 향상시킨 것으로 판단된다. Although this does not include nanotubes, it includes a matrix material inside the filler-like polymer substrate, and a gold thin film on the surface of the filler-like polymer substrate, so that the matrix material absorbing the laser energy is absorbed by the Au layer It is believed that the sensitivity of the mass spectrometry improves because it remains only in the filler. That is, it is considered that the matrix material is kept in the filler by the filler shape in the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry, thereby reducing the occurrence of signal interference due to the matrix during mass spectrometry, thereby improving the sensitivity in mass spectrometry.

반면, 도 5c 내지 도 5e는 각각 매트릭스, Au 층, 필러형상의 나노튜브를 구비하지 않은 실시예 3 내지 실시예 5의 질량분석 스펙트럼을 나타낸 것으로, 도 5a와 비교하여 측정되어진 피크값이 1/5 수준에 불과한 것으로 나타났다. 뿐만 아니라, X축 상에 시료가 질량에 따라 분리 되어진 피크의 개수도 감소되어 나타난 것으로 확인되었다. 즉, 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판에 있어서, 나노튜브, 매트릭스 및 금 박막 중 어느 하나가 포함되지 않으면 감도의 향상은 이룰 수 없음을 확인할 수 있었다. On the other hand, FIGS. 5C to 5E show the mass spectrometry spectra of Examples 3 to 5 in which the matrix, Au layer, and filler-like nanotubes are not provided, respectively. In FIG. 5A, 5 level. In addition, it was confirmed that the number of peaks separated by mass on the X axis was also decreased. That is, it was confirmed that if the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry does not contain any of the nanotubes, the matrix and the gold thin film, the sensitivity can not be improved.

이와 같은 실시예의 결과는, 매트릭스 물질이 필러 형상의 나노튜브 내부에만 머물면서 레이저 탈착이온화에만 이용되어 검측기에 신호발생을 유도하지 않음으로써 질량분석 스펙트럼에서 매트릭스 피크에 의한 신호 간섭 현상을 발생하지 않음을 의미한다. The result of this embodiment is that the matrix material remains only in the nanotubes of the pillar shape and is used only for laser desorption ionization and does not induce the signal generation in the detector so that the signal interference due to the matrix peak does not occur in the mass spectrometry spectrum it means.

따라서 본 발명의 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판은 나노튜브를 필러 형상으로 형성하고, 나노튜브의 내부 및 폴리머 기재 상에 매트릭스를 도입하고, 상기 나노튜브 필러 표면에는 금속 박막을 형성함으로써, 종래 LDI-MS(Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry) 기판에 비하여 질량분석의 감도 및 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있으며, 더욱이 매트릭스의 피크에 의한 간섭이 발생하지 않기 때문에 저분자의 시료 또한 우수한 감도로 측정될 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 본 발명은 나노튜브가 필러 형상을 가짐으로써, 소수성 및 표면 접착력이 증가되고, 이에 따라 질량 분석 감도가 더욱 향상될 수 있는 것으로 판단된다. Therefore, the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry according to the present invention can be manufactured by forming the nanotube into a pillar shape, introducing the matrix into the nanotube and the polymer substrate, and forming a metal thin film on the surface of the nanotube filler, The sensitivity and accuracy of mass spectrometry can be significantly improved as compared with the MS (Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry) substrate. Further, since the interference due to the peak of the matrix does not occur, a sample of low molecular weight can be measured with excellent sensitivity do. Particularly, the nanotubes of the present invention have a filler shape, thereby increasing the hydrophobicity and surface adhesion of the nanotubes, and thus the mass spectrometry sensitivity can be further improved.

또한, 본 발명의 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판은 레이저 에너지를 흡수한 매트릭스 물질에 의해 분석 시료를 기화 및 이온화 하도록 하여 레이저 탈착 이온화가 용이하게 되고, Au 층에 의하여 레이저로부터 흡수한 에너지 손실을 최소화하도록 하여, 질량분석시 감도를 향상시킬 수 있는 것으로 판단된다.
In addition, the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry of the present invention facilitates laser desorption ionization by vaporizing and ionizing an analytical sample by a matrix material that absorbs laser energy, and minimizes energy loss absorbed by the Au layer by the Au layer , It is considered that the sensitivity can be improved during mass spectrometry.

A: 나노 튜브 필러
B: 금속 박막
C: 폴리머 기재
D: 매트릭스(Matrix)
A: Nanotube filler
B: metal thin film
C: polymer substrate
D: Matrix

Claims (7)

폴리머 기재;
상기 폴리머 기재 상에 형성된 ∩자 형으로 상부 말단이 닫힌 구조의 나노튜브 필러(pillar);
상기 폴리머 기재 및 나노튜브 필러 내부에 포함된 매트릭스; 및
상기 나노튜브 필러(pillar)의 표면에 형성된 금속 박막; 을 포함하고,
상기 나노튜브 필러는 실리콘 또는 티타늄산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
Polymer substrates;
A nanofiller pillar formed in a shape of an inverted 자 shape and having a closed upper end formed on the polymer substrate;
A matrix contained within the polymer substrate and the nanotube filler; And
A metal thin film formed on the surface of the nanotube pillars; / RTI &gt;
Wherein the nanotube filler is formed of silicon or titanium oxide.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 금속 박막은 금, 티타늄, 알루미늄, 은, 니켈, 백금, 팔라듐, 이들의 합금 및 이들의 산화물 중 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the metal thin film is formed of at least one of gold, titanium, aluminum, silver, nickel, platinum, palladium, alloys thereof, and oxides thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 매트릭스는 α-시아노-4-히드록시 신남산(CHCA), 2,5-디히드록시 벤조산(DHB), 3,5-디메톡시-4-히드록시 신남산(SA), 4-히드록시-3-메톡론산(페룰산), 피콜린 산(PA) 및 3-히드록시 피콜린산(3-HPA) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 레어저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
The method according to claim 1,
The matrix may be selected from the group consisting of? -Cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA), 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB), 3,5-dimethoxy- Wherein the substrate is at least one selected from the group consisting of hydroxy-3-methoxylic acid (ferric acid), picolinic acid (PA) and 3-hydroxypicolinic acid (3-HPA).
제 1 항에 있어서,
상기 폴리머는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리스타이렌(PS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌(PE), 폴리우레탄(PU), 셀룰로오스 및 실리콘 고무 중 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
The method according to claim 1,
The polymer may be one of polydimethylsiloxane (PDMS), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene (PE), polyurethane (PU), cellulose and silicone rubber Of the total mass of the laser desorption / ionization mass spectrometer.
양극 산화 알루미늄(AAO) 템플릿에 형성된 다수의 기공(pore)에 졸-겔법으로 나노튜브를 형성하는 제1 단계;
상기 나노튜브와 양극 산화 알루미늄 템플릿에 매트릭스를 함유하는 모노머 용액을 주입 및 적층하여 중합시킴으로써, 상기 나노튜브 내부 및 템플릿의 상부에 매트릭스를 함유하는 폴리머 기재를 형성하는 제2 단계;
상기 양극 산화 알루미늄 템플릿을 제거함으로써, 상기 폴리머 기재 상에 필러 형상의 나노튜브를 형성하는 제3 단계; 및
상기 나노튜브 필러 표면에 금속 박막을 적층하는 제4 단계를 포함하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판의 제조방법.
A first step of forming a nanotube by a sol-gel method on a plurality of pores formed in an anodic aluminum oxide (AAO) template;
A second step of injecting and laminating a monomer solution containing a matrix in the nanotube and the aluminum anodized template to polymerize them to form a polymer substrate containing the matrix in the interior of the nanotubes and on the template;
A third step of forming a pillar-shaped nanotube on the polymer substrate by removing the anodized aluminum template; And
And a fourth step of laminating a metal thin film on the surface of the nanotube filler.
제 6 항에 있어서,
상기 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은,
폴리머 기재;
상기 폴리머 기재 상에 형성된 ∩자 형으로 상부 말단이 닫힌 구조의 나노튜브 필러(pillar);
상기 폴리머 기재 및 나노튜브 필러 내부에 포함된 매트릭스; 및
상기 나노튜브 필러(pillar)의 표면에 형성된 금속 박막; 을 포함하고,
상기 나노튜브 필러는 실리콘 또는 티타늄산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the substrate for laser desorption ionization mass spectrometry comprises:
Polymer substrates;
A nanofiller pillar formed in a shape of an inverted 자 shape and having a closed upper end formed on the polymer substrate;
A matrix contained within the polymer substrate and the nanotube filler; And
A metal thin film formed on the surface of the nanotube pillars; / RTI &gt;
Wherein the nanotube filler is formed of silicon or titanium oxide. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
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