KR101687949B1 - Matrix using an analysing a mass assissted laser, a method for manufacturing the matrix, and chamber for munufacturing the matrix - Google Patents

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Abstract

레이저가 보조된 질량분석에 사용가능한 매트릭스, 상기 매트릭스의 제조방법, 및 상기 매트릭스를 사용하여 화합물의 질량을 분석하는 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 레이저를 이용한 질량 분석용 나노 웹 매트릭스는 타겟 플레이트, 상기 타겟 플레이트의 일면에 형성된 나노 섬유, 및 상기 타겟 플레이트의 상기 나노 섬유가 형성된 일면에 형성된 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.There is provided a matrix usable for laser assisted mass spectrometry, a process for preparing the matrix, and a method for analyzing the mass of a compound using the matrix. The nano-web matrix for mass spectrometry using the laser according to the present invention comprises a target plate, nanofibers formed on one surface of the target plate, and nanoparticles formed on one surface of the target plate on which the nanofibers are formed.

Description

레이저가 보조된 질량분석에 사용가능한 매트릭스, 상기 매트릭스의 제조 방법 및 상기 매트릭스 제조용 챔버 {Matrix using an analysing a mass assissted laser, a method for manufacturing the matrix, and chamber for munufacturing the matrix}[0001] The present invention relates to a matrix that can be used for laser assisted mass spectrometry, a method for manufacturing the matrix, and a method for manufacturing the matrix using the matrix for manufacturing a matrix,

본 발명은 레이저가 보조된 질량분석에 사용가능한 매트릭스, 상기 매트릭스의 제조방법, 및 상기 매트릭스를 사용하여 화합물의 질량을 분석하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a matrix usable for laser assisted mass spectrometry, a method for preparing the matrix, and a method for analyzing the mass of a compound using the matrix.

일반적으로 질량분석기는 화합물의 질량을 측정하는 분석기기로서 화합물을 하전시켜 이온화한 후 질량 대 전하량을 측정하여 화합물의 분자량을 결정하게 된다. 화합물을 이온화하는 방법으로는 전자빔을 이용하는 전자이온화, 고속의 원자를 충돌시키는 방법, 레이저를 이용하는 방법 등이 알려져 있다.
Generally, a mass spectrometer is an analytical instrument for measuring the mass of a compound. The compound is charged and ionized, and then the mass to charge amount is measured to determine the molecular weight of the compound. As methods for ionizing a compound, there are known electron ionization using an electron beam, a method of impinging atoms at high speed, a method using a laser, and the like.

이 중 레이저를 이용하는 방법은 화합물의 이온화를 돕는 매트릭스를 분석하고자 하는 화합물(시료)과 혼합하여 분석장치의 타겟에 배치한 후 레이저를 시료에 조사하면 시료가 매트릭스의 도움을 받아 쉽게 이온화되는 특징을 이용하여 시료를 이온화시키는 방법이다. 상기 방법은 300Da 이상의 고분자 물질의 분자량 측정이 가능하고, 감도가 높아 펩토몰 수준의 시료도 분석이 가능하며, 이온화 시 분석하고자 하는 화합물이 조각나는 현상을 크게 줄일 수 있다는 등의 장점이 있다. 따라서, 단백질, 핵산과 같은 분자량이 큰 생화학 물질의 질량분석에는 레이저를 이용하는 말디톱 질량분석법이 효과적이며, 이를 위한 장치인 말디톱 질량분석기가 최근 상용화되는 추세에 있다. Among these methods, a method of using a laser is characterized in that a matrix for assisting ionization of a compound is mixed with a compound (sample) to be analyzed and then placed on a target of the analyzer, and then the laser is irradiated onto the sample, Thereby ionizing the sample. The above method is advantageous in that the molecular weight of the polymer substance of 300 Da or more can be measured, the sensitivity of the polymer substance is high, the sample of the peptomol level can be analyzed, and the phenomenon of fragmentation of the compound to be analyzed at the time of ionization can be greatly reduced. Therefore, the mass spectrometry of biomolecules such as proteins and nucleic acids is effective for the mass spectrometry of mass spectrometry. Madditto mass spectrometer, which is a device for this purpose, has recently been commercialized.

하지만, 상기 방법은 매트릭스를 사용하여 시료를 이온화시키므로 시료의 종류에 따라서 각각 다른 매트릭스 물질을 결정해야 한다는 불편함이 있다. 또한, 통상적인 매트릭스 물질은 수백 Da 정도의 분자량을 가지는데, 분석하고자 하는 화합물의 분자량이 매트릭스 물질의 분자량과 유사한 경우 매트릭스 분해물이 질량분석 스펙트럼에 나타나게 되므로, 수백 Da 수준의 화합물의 질량분석에는 사용하기 어렵다는 단점이 있다.However, since the method ionizes the sample using the matrix, it is inconvenient to determine different matrix materials depending on the kind of the sample. In addition, a typical matrix material has a molecular weight of several hundred Da. When the molecular weight of the compound to be analyzed is similar to the molecular weight of the matrix material, the matrix decomposition product appears in the mass spectrometry spectrum. Therefore, It is difficult to do.

또한, 말디톱 질량분석법은 시료의 구성성분을 파악하는 정성분석에는 매우효과적이지만, 시료를 준비 과정을 통하여 얻어지는 시료 결정의 공간적 분포가 고르지 않으므로 레이저가 조사되는 위치에 따라서 레이저에 의하여 여기되는 시료의 양이 상이하게 되므로 시료의 정량분석은 곤란하다는 단점이 있다.
However, since the spatial distribution of the sample crystals obtained through the preparation process of the sample is not uniform, it is preferable that the sample to be excited by the laser is excited by the laser irradiation position The quantitative analysis of the sample is difficult because the amounts are different.

상기 단점을 해결하기 위하여 최근 상기 매트릭스 대신 금속 나노선을 이용한 말디톱 질량분석법이 대한민국 특허공개 제10-2005-92809호 및 대한민국 특허공개 제 10-2012-95638호 등에서 제시된 바 있다. 상기 금속 나노선을 이용한 말디톱 질량분석법은 전도체 또는 반도체 기판 상의 특정 영역에 나노선을 복수로 성장치켜 나노선 스폿을 형성한 후, 질량분석의 대상이 되는 화합물(시료)을 상기 나노선 스폿에 배치한 후 건조시킨 후, 상기 난노선 스폿에 레이저를 조사하여 나노선을 통해 에너지를 시료에 전달하여 시료를 탈착 및 이온화시키는 원리를 이용한 방법이다. In order to solve the above disadvantages, recently, Maldistop mass spectrometry using metal nanowires instead of the matrix has been proposed in Korean Patent Laid-Open Nos. 10-2005-92809 and 10-2012-95638. In the maldistake mass spectrometry using the metal nanowires, a plurality of nanowires are grown in a specific region on a conductor or a semiconductor substrate to form a nanowire spot, and then a compound (sample) to be subjected to mass analysis is applied to the nanowire spot And then dried and then laser is irradiated on the nanowire spot to transfer energy to the sample through the nanowire to desorb and ionize the sample.

하지만, 상기 방법을 이용할 경우 나노선의 성장을 위하여, 통상적으로 VLS(vapor liquid solid) 합성법으로 통칭되는, 기판 위의 금속 촉매 위에 나노선으로 성장시키고자 하는 물질을 증기 전구체(vapor precursor)의 형태로 고온 고압의 캐리어(carrier) 가스와 함께 흘려 보내 성장시키는 방법이 이용된다. 그런데, 상기 VLS 방법으로 나노선 어레이를 형성하기 위해서는 먼저 금속 촉매를 어레이 형태로 기판에 올려야하는데, 그 어레이 기술을 적용하는 것은 난이도가 높아 대량 생산에 곤란하고, 동일한 수준의 나노선을 계속하여 형성하는 것이 곤란하다. 또한, VLS 방법은 공정이 고온 고압의 석영관(quartz tube)에서 이루어지기 때문에 생산 단가가 증가하며, 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다. However, in order to grow nanowires using the above-described method, a material to be grown into nanowires on a metal catalyst on a substrate, commonly referred to as a vapor liquid solid (VLS) synthesis method, is formed in the form of a vapor precursor And then flowing it along with a carrier gas of high temperature and high pressure to grow. However, in order to form the nanowire array by the VLS method, the metal catalyst must be loaded on the substrate in the form of an array. Applying the array technology is difficult because of its high degree of difficulty in mass production, It is difficult to do. In addition, since the VLS process is performed in a quartz tube at a high temperature and a high pressure, the production cost is increased and mass production is difficult.

또한, 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 발명자에 의하여 금속 산화물 나노선을 탑다운 방식으로 성장시킨 금속 산화물 나노선 스폿을 포함하는 시료 플레이트가 대한민국 특허공개 제 10-2012-95638호로 제안된바 있다. 하지만, 상기 탑다운 방법을 이용한 금속 나노선 산화물 스폿을 이용하는 경우도 기판의 제조가 어렵고 대량생산이 곤란하다는 문제점이 완벽하게 해결된 것은 아니다. 또한, 나노 물질을 시료와 섞어 분주하는 경우 나노물질의 분포가 일정하지 않은 시료 결정이 형성되므로 정량분석이 용이하지 않다는 단점도 완벽하게 해결하지는 못하였다.
In order to solve the above problems, a sample plate including a metal oxide nanowire spot in which a metal oxide nanowire is grown in a top down manner by the inventor of the present invention has been proposed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-95638 . However, even when a metal nanowire oxide spot using the top-down method is used, the problem that the substrate is difficult to manufacture and mass production is not completely solved. In addition, when a nanomaterial is mixed with a sample and dispensed, a sample crystal having a non-uniform distribution of the nanomaterial is formed, so that the disadvantage that the quantitative analysis is not easy is not completely solved.

대한민국 특허공개 제10-2005-92809호Korean Patent Publication No. 10-2005-92809 대한민국 특허공개 제 10-2012-95638호Korean Patent Publication No. 10-2012-95638

따라서, 본 발명은 종래의 레이저를 이용한 질량분석법에서 종래의 시료 플레이트를 형성하는 방법, 즉, 시료와 매트릭스를 혼합하는 방법, 금속 산화물 나노선을 다양한 방법으로 성장치킨 시료 플레이트를 형성하는 방법이 갖는 각각의 문제점을 해결한 질량 분석용 매트릭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention relates to a method of forming a conventional sample plate in a mass spectrometry using a conventional laser, that is, a method of mixing a sample and a matrix, and a method of forming a sample plate to grow a metal oxide nanowire by various methods And a matrix for mass spectrometry that solves each problem.

또한, 본 발명은 수백 Da 이하의 분자량을 갖는 화합물의 질량을 분석할 수 있으면서, 동시에 대량생산이 용이하고, 시료의 농도가 위치에 상관없이 일정하여 정량분석이 가능한 질량 분석용 매트릭스를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a mass spectrometry matrix capable of analyzing the mass of a compound having a molecular weight of several hundred Da or less while at the same time mass-producing it easily and quantitatively analyzing the concentration of the sample regardless of its position The purpose.

또한, 본 발명은 상기 질량 분석용 매트릭스를 이용하여 화합물의 질량을 분석하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a method for analyzing the mass of a compound using the matrix for mass spectrometry.

본 발명에 따른 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스는 타겟 플레이트, 상기 타겟 플레이트의 일면에 형성된 나노 섬유, 및 상기 타겟 플레이트의 상기 나노 섬유가 형성된 일면에 형성된 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.The matrix for mass spectrometry using a laser according to the present invention comprises a target plate, nanofibers formed on one surface of the target plate, and nanoparticles formed on one surface of the target plate on which the nanofibers are formed.

또한, 상기 나노 섬유는 나일론 섬유인 것이 바람직하다.In addition, the nanofiber is preferably a nylon fiber.

또한, 상기 나노 입자는 금속 산화물 나노 입자인 것이 바람직하다.In addition, the nanoparticles are preferably metal oxide nanoparticles.

이 경우, 상기 금속 산화물 나노 입자는 TiO2 나노 입자인 것이 바람직하다.In this case, the metal oxide nanoparticles are preferably TiO 2 nanoparticles.

또한, TiO2 나노 입자는 아나타제 상의 결정구조를 갖는 것이 바람직하다.The TiO 2 nanoparticles preferably have an anatase phase crystal structure.

또한, 상기 매트릭스는 0.1㎛ 내지 0.3㎛의 표면 거칠기를 갖는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the matrix has a surface roughness of 0.1 mu m to 0.3 mu m.

또한, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스의 제조방법은:Also, a method for producing a matrix for mass spectrometry using a laser according to the present invention comprises:

타겟 플레이트의 일면에 나노 섬유를 형성하는 단계 및 상기 타겟 플레이트의 상기 나노 섬유가 형성된 일면에 복수의 나노 입자를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming nanofibers on one surface of the target plate, and forming a plurality of nanoparticles on the surface of the target plate on which the nanofibers are formed.

또한, 상기 나노 섬유는 상기 나노 섬유가 포함된 용매를 전기 분무하여 상기 타겟 플레이트에 도포하여 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the nanofibers are preferably formed by spraying a solvent containing the nanofibers onto the target plate.

또한, 상기 나노 입자는 상기 나노 입자가 포함된 용매를 전기 분무하여 상기 타겟 플레이트에 도포하여 형성되는 것이 바람직하다.The nanoparticles are preferably formed by spraying a solvent containing the nanoparticles onto the target plate.

또한, 상기 나노 섬유와 상기 나노 입자는 동시에 형성되는 것이 바람직하다.
The nanofibers and the nanoparticles are preferably formed at the same time.

질량 분석용 나노 웹 매트릭스 제조용 챔버로서, 상기 챔버는A chamber for mass spectrometric nanoweb matrix fabrication, the chamber comprising:

타겟 플레이트가 장착가능하고, 상기 챔버 내부에 형성되며 축방향으로 회전가능한 원통형 드림;A cylindrical drum in which a target plate is mountable and which is formed in the chamber and is rotatable in an axial direction;

상기 챔버 내부에 장착되며 나노 섬유가 분사 가능한 제 1 노즐; 및 A first nozzle mounted inside the chamber and capable of ejecting nanofibers; And

상기 챔버 내부에 장착되며 나노 입자가 분사 가능한 제 2 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
And a second nozzle mounted inside the chamber and capable of ejecting nanoparticles.

본 발명에서 제공하는 전기 방사를 이용하여 나노 섬유를 타겟 플레이트에 형성하면서 나노 입자를 분무하여 나노 입자가 고르게 분포된 나노 웹을 고체 매트릭스를 이용하는 경우 종래의 바텀 업(bottom-up) 방식으로 나노물질이 제조된 기판을 이용한 고체 매트릭스와 같이 유기매트릭스 없이 레이져 보조 질량분석이 가능하고, 시료를 이온화하는 나노입자가 고르게 분포하는 시료결정의 생성이 가능하여 종래기술이 분석한계를 보이는 시료의 정량분석이 가능하다.
When a solid matrix is used as a nano-web in which nanoparticles are evenly distributed by spraying nanoparticles while forming nanofibers on a target plate using the electrospinning provided in the present invention, a conventional bottom- It is possible to perform laser assisted mass analysis without an organic matrix like a solid matrix using the manufactured substrate and to produce a sample crystal in which nanoparticles ionizing the sample are uniformly distributed, It is possible.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량 분석용 나노 웹 매트릭스 제조용 챔버의 구조를 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 말디톱 질량분석기의 구조를 개략적으로 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스를 이용하여 질량분석을 진행하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노입자가 고정된 나노 웹 매트릭스의 전자현미경 이미지이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스의 전기방사 시간별 표면의 거칠기를 보여주는 원자현미경 이미지이다.
도 6은 여러 가지 조건에서 전기방사된 나노 입자를 포함하는 나노 웹 매트릭스를 이용한 메틸렌블루의 광분해능력을 비교한 그래프이다.
도 7은 전기 방사된 나노 입자를 포함하는 나노 웹 매트릭스를 이용한 모델단백질의 질량분석을 수행한 결과를 보여주는 질량분석도이다.
도 8은 전기방사된 나노 입자를 포함하는 나노 웹 매트릭스를 이용하여 정량적인 질량분석이 가능함을 보여주는 그래프이다.1 is a schematic view schematically showing a structure of a chamber for manufacturing a mass spectrometry nano web matrix according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram schematically showing a structure of a Maldøtth mass spectrometer according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view illustrating a process of mass spectrometry using a nano-web matrix having nanoparticles fixed according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an electron microscope image of a nano-web matrix having nanoparticles fixed according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is an atomic force microscope image showing the surface roughness of the nano-particle-immobilized nano-web matrix according to the preferred embodiment of the present invention in terms of the electrospinning time.
FIG. 6 is a graph comparing the photodegradation ability of methylene blue with a nanoweb matrix containing electrospun nanoparticles under various conditions. FIG.
FIG. 7 is a mass spectrometry showing mass spectrometry of a model protein using a nanoweb matrix including electrospun nanoparticles. FIG.
FIG. 8 is a graph showing quantitative mass spectrometry using a nano-web matrix including electrospun nanoparticles.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저가 보조된 질량분석에 사용가능한 나노 입자를 갖는 메트릭스, 상기 매트릭스의 제조방법, 및 상기 섬유웹 매트릭스를 사용하여 화합물의 질량을 분석하는 방법을 첨부한 도면을 참고로 이하에서 상세하게 설명한다. 본 발명의 특징을 더욱 명료하게 하기 위하여 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 기술로서 본 발명의 특징이 아닌 구성은 상세한 설명을 생략하지만, 본 발명에 전체로서 합체된다.
Reference is made to the accompanying drawings which describe a matrix having nanoparticles usable for laser assisted mass spectrometry according to a preferred embodiment of the present invention, a method for preparing the matrix, and a method for analyzing the mass of a compound using the fibrous web matrix Will be described in detail below. In order to further clarify the features of the present invention, a configuration that is not a feature of the present invention as a well-known technique to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs will be incorporated in the present invention as a whole although the detailed description is omitted.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저가 보조된 질량분석에 사용가능한 나노 입자를 갖는 메트릭스는 나노 섬유(nanofiber)의 전기방사와 나노 입자(nano particles)의 전기분무를 동시에 수행하는 장치를 사용하여 나노 입자가 고정된 웹매트릭스를 제조하고, 상기 웹 매트릭스를 말디톱(MALDI-Tof; Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight) 질량분석기와 같은 레이저를 이용한 질량 분석 장치의 시료 플레이트로 사용한다.
The matrix having nanoparticles usable for laser assisted mass spectrometry according to a preferred embodiment of the present invention can be obtained by using a device that simultaneously performs electrospinning of nanofibers and electrospinning of nano particles, And the web matrix is used as a sample plate of a mass spectrometer using a laser such as a MALDI-Tof (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight) mass spectrometer.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스의 제조 방법의 일례를 이하에서 설명한다.
Next, an example of a method of manufacturing a nano-web matrix in which nanoparticles are fixed according to a preferred embodiment of the present invention will be described below.

[실시예] TiO2 나노입자(P25)가 고정된 나일론 나노웹 플레이트 제조:
[Example] Preparation of nylon nanoweb plate having TiO 2 nanoparticles (P25) fixed:

도 1에서 보듯이 나노 웹 플레이트 제조 장치는 중앙에 형성된 원통형의 드럼을 포함한다. 원통형 드럼의 표면에 타겟 플레이트를 부착한 후, 드럼에 -5kV의 전압을 인가함과 동시에 일정한 속도로 원통형 드럼을 회전시킨다. As shown in FIG. 1, the nano-web plate manufacturing apparatus includes a cylindrical drum formed at the center. After the target plate is attached to the surface of the cylindrical drum, a voltage of -5 kV is applied to the drum and the cylindrical drum is rotated at a constant speed.

이어서, 회전하는 드럼의 좌측에 위치한 노즐에는 포름산에 15wt%로 용해시킨 나일론 용액을 위치시킨 후, 20kV 이상의 전압을 인가하여 타겟 플레이트가 부착된 드럼에 나노 섬유인 상기 나일론 용액을 전기 방사한다. 또한, 드럼의 우측에 위치한 노즐에는 메탄올과 물이 혼합된 용매에 TiO2 나노입자(P25)를 1wt%로 분산시킨 용액을 위치시킨 후, 15kV 이상의 전압을 인가하여 타겟 플레이트가 부착된 드럼에 나노 입자를 전기분무한다. Next, a nylon solution dissolved in 15 wt% of formic acid is placed in the nozzle located on the left side of the rotating drum, and a voltage of 20 kV or more is applied to the drum to electrodiffuse the nylon solution as the nanofiber. A solution of 1 wt% of TiO 2 nanoparticles (P25) in a solvent mixed with methanol and water was placed on the nozzle located on the right side of the drum, and a voltage of 15 kV or more was applied to the drum to attach the nano- The particles are electrosprayed.

상기 방법에 의하여 타겟 플레이트의 표면에는 나노 섬유의 표면에 나노 입자가 균일하게 형성된 나노 웹 매트릭스가 형성된다. 또한, 상기 나노 입자 및 상기 나노 입자가 고정된 나노 섬유의 양은 전기 방사 및 전기 분무의 시간을 조절함으로서 임의로 조절가능하다. According to the above method, a nanoweb matrix having nanoparticles uniformly formed on the surface of the nanofibers is formed on the surface of the target plate. In addition, the amount of the nanoparticles and the nanofibers to which the nanoparticles are immobilized can be arbitrarily adjusted by adjusting the time of electrospinning and electrospray.

상기 방법을 통해 나노 입자가 고정된 나노 섬유가 타겟 플레이트에 위치한 나노 웹 매트릭스가 완성되고, 드럼에서 타겟 플레이트를 제거하여 질량분석에 사용할 수 있다.
Through the above-described method, a nanofiber matrix in which nanofibers immobilized with nanoparticles are placed on a target plate is completed, and the target plate can be removed from the drum to be used for mass analysis.

상기 실시예에 따라 형성된 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스를 이용하여 소정의 시료에 대한 질량분석을 수행하는 방법을 이하에서 설명한다. 도 2는 본 실시예에서 사용되는 말디톱 질량분석기의 구조의 일례를 도시하는 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 말디톱 질량분석기의 시료 플레이트(Sample Plate)에 시료를 도포하는 과정을 예시하는 도면이다. A method of performing mass analysis for a predetermined sample using a nano-particle-immobilized nano-web matrix formed according to the above embodiment will be described below. FIG. 2 is a view showing an example of the structure of a Maldøtth mass spectrometer used in the present embodiment. FIG. 3 is a view showing a process of applying a sample to a sample plate of the Maldøt's mass spectrometer shown in FIG. FIG.

도 3에서 보듯이, 질량분석의 대상이 되는 화합물(시료)을 소정의 용매와 혼합한 후, 나노 웹 매트릭스의 표면에 위치시킨다. 이어서, 나노 웹 매트릭스 위의 시료 용액을 건조시켜 시료를 결정화한다. As shown in FIG. 3, a compound (sample) to be subjected to mass spectrometry is mixed with a predetermined solvent, and the compound is placed on the surface of the nanoweb matrix. Then, the sample solution on the nanoweb matrix is dried to crystallize the sample.

이어서, 상기 나노 웹 매트릭스를 도 2에 도시된 질량분석기 메인 챔버의 지정된 위치(시료 플레이트)에 배치한 후, 레이저 발생장치에서 레이저를 조사한다. 상기 나노 웹 매트릭스의 표면에 조사된 레이저는 나노입자가 고정된 나노 웹 매트릭스 위에 형성된 시료의 결정에 도달한 후 일부의 시료를 이온화시키고, 이온화된 시료는 전기장에 의해 가속되어 비행 튜브를 통과한다. 비행 튜브를 통과한 이온화된 시료는 디텍터에 충돌하게 되고, 질량분석기는 이온화된 시료가 시료 플레이트의 표면에서부터 디텍터에 충돌하기까지 걸린 시간을 계산함으로써 시료를 구성하는 화합물의 질량을 파악할 수 있다.
Next, the nano web matrix is placed on a designated position (sample plate) of the main chamber of the mass spectrometer shown in Fig. 2, and then a laser is irradiated from the laser generator. The laser irradiated on the surface of the nano web matrix ionizes some of the sample after reaching the crystal of the sample formed on the nano-web matrix on which the nanoparticles are fixed, and the ionized sample is accelerated by the electric field and passes through the flight tube. The ionized sample passing through the flight tube collides with the detector and the mass spectrometer can determine the mass of the compound making up the sample by calculating the time it takes for the ionized sample to collide with the detector from the surface of the sample plate.

도 4는 본 발명의 실시예에 제시된 방법에 따른 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스의 전자현미경 이미지이다. 도 4에서 보듯이, 실시예에 따라 형성한 나노 섬유는 수백 nm의 폭을 갖는 섬유 형태이며, 그 분포가 위치에 관계없이 고르게 형성됨을 확인할 수 있다. 또한, 나노 섬유 사이에는 나노입자가 균일하게 고정되어 있음을 볼 수 있다. 4 is an electron microscope image of a nanoparticle matrix to which nanoparticles are immobilized according to the method disclosed in an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, it can be seen that the nanofibers formed according to the embodiment are in the form of fibers having a width of several hundred nanometers, and the distribution is evenly formed regardless of the position. Also, it can be seen that the nanoparticles are uniformly fixed between the nanofibers.

도 5는 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스의 전기방사 시간별 표면의 거칠기를 보여주는 원자힘현미경 이미지이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 전기방사 및 전기분부를 각각 30초, 60초, 90초 동안 시행하였을 경우, 50 x 50㎛2 의 면적에 대해 각각 0.186㎛, 0.228㎛, 0.287㎛의 표면 거칠기를 보였다. 따라서 도 5에서 보듯이 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스를 만드는데 있어 나노 입자의 분무 시간을 조절하여 나노 웹 매트릭스의 양을 조절하는 것이 가능함을 볼 수 있다.
Fig. 5 is an atomic force microscope image showing the surface roughness of the nano-web matrix on which nanoparticles are immobilized by electrospinning time. If it performed during this hayeoteul accordance with a preferred embodiment of the invention of 30 seconds for the electrospinning and electrical commanded, 60 sec, 90 sec, respectively 0.186㎛, 0.228㎛, the surface roughness of the 0.287㎛ for an area of 50 x 50㎛ 2 It looked. Therefore, as shown in FIG. 5, it can be seen that it is possible to control the amount of the nanoweb matrix by adjusting the spraying time of the nanoparticles in preparing the nanoparticle-immobilized nanoparticle matrix according to the preferred embodiment of the present invention.

도 6은 여러 가지 시간 조건에서 전기방사된 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스를 이용한 메틸렌블루의 광분해능력을 비교한 그래프이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 전기분무에 사용한 TiO2 나노입자(P25)는 자외선 조사 시 광촉매 효과를 일으키는 것으로 알려져 있다. 도 6에서 보듯이, 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스는 메틸렌블루의 분해 반응 시 자외선이 조사되는 조건에서 광촉매 반응을 일으키는 것을 확인할 수 있는데, 이는 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스가 화합물의 질량분석에 효과적으로 이용 가능함을 보여준다.
FIG. 6 is a graph comparing the photodegradation ability of methylene blue using a nano-web matrix in which electrospun nanoparticles are immobilized under various time conditions. In a preferred embodiment of the present invention, the TiO 2 nanoparticles (P25) used in electrospray are known to cause a photocatalytic effect upon irradiation with ultraviolet rays. As shown in FIG. 6, it can be seen that the nano-web matrix in which the nanoparticles are immobilized causes a photocatalytic reaction under the condition that ultraviolet light is irradiated during the decomposition reaction of methylene blue. This is because the nanoparticle- Lt; / RTI >

도 7은 나노 입자가 고정된 나노 웹 매트릭스가 시료 플레이트에 장착된 말디톱 질량분석기를 이용하여 모델 펩티드의 질량분석을 수행한 결과를 보여주는 질량분석도이다. 모델 펩티드로는 말디톱 질량분석기의 표준시료인 ACTH fragment 18-39(분자량 2,465)를 사용하였다. 도 7(a)에 보이듯이, 종래의 유기 매트릭스(a-cyano-4-hydroxycinnamic acid)를 사용하여 질량분석을 수행한 결과, 상기 모델 펩티드는 질량 대 전하 비(m/z) 2,467에서 질량분석 피크가 나타남을 확인할 수 있다. 동일한 모델 펩티드에 대해 TiO2 나노 입자(P25)를 고체 매트릭스로 하여 질량 분석을 수행한 경우, 도 7(b)에 해당하는 질량분석 결과를 얻을 수 있는데, 이때 질량분석 피크의 세기는 도 7(a)의 경우에 비해 현저히 작음을 볼 수 있다. FIG. 7 is a mass spectrometry chart showing the results of mass spectrometry of model peptides using a Maldistop mass analyzer equipped with nanoparticle immobilized nanofiber matrix on a sample plate. As a model peptide, ACTH fragment 18-39 (molecular weight: 2,465), which is a standard sample of the Maldystour mass spectrometer, was used. As shown in FIG. 7 (a), mass spectrometry was performed using a conventional cyano-4-hydroxycinnamic acid. As a result, the model peptide had a mass-to-charge ratio (m / z) A peak can be seen. When the mass spectrometry is performed using the TiO 2 nanoparticles (P25) as the solid matrix for the same model peptide, mass spectrometry results corresponding to FIG. 7 (b) can be obtained. It can be seen that it is significantly smaller than the case of a).

또한, 도 7(c)는 본 발명의 실시예에 따라 형성된 나노 입자가 고정된 나노웹 매트릭스를 고체 매트릭스로 하여 모델 펩티드의 질량 분석을 수행한 결과를 도시하는 도면이다. 도 7(c)에 따르면 나노 입자가 형성된 나노 웹 매트릭스를 고체 매트릭스로 하여 질량 분석을 수행했을 경우 역시 종래의 유기 매트릭스를 사용한 경우(도 7(a))와 동일한 질량 대 전하 비(m/z)에서 모델 펩티드가 분석되었음을 알 수 있다. 또한 나노입자가 고정된 나노웹을 이용하는 경우, 비슷한 광촉매 효율을 가지는 나노 입자를 갖는 고체 매트릭스를 사용한 경우에 비하여 질량 분석의 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다.
FIG. 7 (c) is a diagram showing a result of mass spectrometry of a model peptide using a nano-web matrix having nanoparticles fixed according to an embodiment of the present invention as a solid matrix. According to FIG. 7 (c), when the mass spectrometry is carried out using the nano-web matrix formed with nanoparticles as a solid matrix, the same mass-to-charge ratio (m / z ), The model peptides were analyzed. In addition, when nanoparticles immobilized with nanoparticles are used, mass spectrometry is more effective than using a solid matrix having nanoparticles having similar photocatalytic efficiencies.

도 8은 전기방사된 나노입자 포함 나노웹을 이용하여 정량적인 질량분석이 가능함을 보여주는 그래프이다.
FIG. 8 is a graph showing that quantitative mass analysis using nanofibers containing electrospun nanoparticles is possible.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 입자를 갖는 웹 매트릭스 및 상기 매트릭스를 이용한 질량분석 방법을 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 기타 본 발명의 바람직한 실시예에서 기재된 구성에 대한 다양한 수정 및 변형도 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 오직 뒤에서 설명할 특허청구범위에 의해서만 한정된다.The web matrix having nanoparticles according to a preferred embodiment of the present invention and the mass spectrometry method using the matrix have been described in detail above. However, those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made in the configuration described in the preferred embodiments of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention is limited only by the claims that follow.

Claims (12)

레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스로서, 상기 매트릭스는:
타겟 플레이트,
상기 타겟 플레이트의 일면에 형성된 나노 웹 구조의 나노 섬유, 및
상기 타겟 플레이트의 상기 나노 섬유가 형성된 일면에 분산 배치된 금속 산화물 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스.1. A matrix for mass spectrometry using a laser, said matrix comprising:
Target plate,
A nanofiber nanofiber formed on one surface of the target plate, and
And a metal oxide nanoparticle dispersed on a surface of the target plate on which the nanofibers are formed. 청구항 1에 있어서, 상기 나노 섬유는 나일론 섬유인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스.The matrix for mass spectrometry using a laser according to claim 1, wherein the nanofibers are nylon fibers. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 금속 산화물 나노 입자는 TiO2 나노 입자인 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스.The matrix for mass spectrometry using a laser according to claim 1, wherein the metal oxide nanoparticles are TiO 2 nanoparticles. 청구항 4에 있어서, TiO2 나노 입자는 아나타제 상의 결정구조를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스.The matrix for mass spectrometry using a laser according to claim 4, wherein the TiO 2 nanoparticles have an anatase phase crystal structure. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매트릭스는 0.1㎛ 내지 0.3㎛의 표면 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스.The matrix for mass spectrometry using a laser according to any one of claims 1, 2, 4 and 5, wherein the matrix has a surface roughness of 0.1 탆 to 0.3 탆. 삭제delete 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스의 제조방법으로서, 상기 방법은:
타겟 플레이트의 일면에 나노 웹 구조의 나노 섬유를 형성하는 단계 및
상기 타겟 플레이트의 상기 나노 섬유가 형성된 일면에 복수의 금속 산화물 나노 입자가 분산 배치 되도록 복수의 금속 산화물 나노 입자 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스의 제조방법.A method of manufacturing a matrix for mass spectrometry using a laser, the method comprising:
Forming a nanofiber nanofiber structure on one surface of the target plate; and
Forming a plurality of metal oxide nanoparticles such that a plurality of metal oxide nanoparticles are dispersedly disposed on one surface of the target plate on which the nanofibers are formed;
Wherein the laser beam is irradiated with a laser beam. 청구항 8에 있어서, 상기 나노 섬유는 상기 나노 섬유가 포함된 용매를 전기 분무하여 상기 타겟 플레이트에 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스의 제조방법.[10] The method of claim 8, wherein the nanofibers are formed by spraying a solvent containing the nanofibers onto the target plate. 청구항 8에 있어서, 상기 금속 산화물 나노 입자는 상기 금속 산화물 나노 입자가 포함된 용매를 전기 분무하여 상기 타겟 플레이트에 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스의 제조방법.[10] The method according to claim 8, wherein the metal oxide nanoparticles are formed by spraying a solvent containing the metal oxide nanoparticles onto the target plate. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노 섬유와 상기 금속 산화물 나노 입자는 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 질량 분석용 매트릭스의 제조방법.The method according to any one of claims 8 to 10, wherein the nanofibers and the metal oxide nanoparticles are simultaneously formed. 삭제delete
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