TWI434314B - 質譜用基材、質譜術、以及質譜儀 - Google Patents
質譜用基材、質譜術、以及質譜儀 Download PDFInfo
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Description
本發明有關質譜用基材、質譜術及質譜儀。尤其,本發明有關質譜用試樣承載基材,其可對質譜用高分子量分析物分子施以解吸/離子化且可於高精度下輕易地執行質譜術,而較少生成由分解物質及諸如此類者衍生之複雜波峰,即使於低分子量區域亦然,有關使用該質譜用基材的質譜術及質譜儀。
質譜儀藉某些方法將分析物分子離子化,施加電場或磁場於經離子化之分子,以依據質量/電荷數值(m/z)分離分析物分子,之後,自電偵測之質譜進行分析物之定性分析及定量分析。此情況下,作為離子化方法,有各式各樣之方法,諸如電子噴霧離子化(ESI)、電子碰撞離子化(EI)、化學離子化(CI)、快速原子撞擊(FAB)、場解吸(FD)、雷射解吸離子化(LDI)及基質輔助雷射解吸離子化(MALDI)。例如,於雷射離子化質譜儀中,試樣係藉脈衝雷射光照射而離子化,離子被引導至飛行時間分析部分或諸如此類者,以測量質譜及諸如此類者。
傳統上,根據LDI方法,在雷射離子化質譜儀中,首先製備其中分析物化合物溶解於水或有機溶劑中之試樣溶液。將試樣溶液施加於金屬支架之光滑表面上,接著乾燥,以將試樣形成為薄膜。當試樣薄膜照射雷射光時,雷射
光被金屬試樣承載基材所吸收,照射部分之溫度迅速增加,而將試樣離子化。
然而,根據前述試樣製造方法,存在藉雷射光照射將分析物分子解吸/離子化之同時發生分解反應(以下亦可稱為段裂(fragmentation))的問題,可能無法得到具有充分強度之分析物分子質譜,亦偵測到分解物質之波峰,使質譜複雜化,結果其分析變得困難。
為了解決前述問題,根據使用含有高黏度及低蒸汽壓之液體(諸如甘油)及金屬細粒(日本專利公開申請案編號S62-043562)或固體有機分子(諸如2,5-二羥基苄酸(DHB)、芥子酸及α-氰基-羥基-肉桂酸(CHCA))(日本專利公開申請案編號H10-182704及日本專利公開申請案編號2005-326391)之混合物作為基質的MALDI方法,該基質係藉由吸收照射雷射光之能量而解吸/離子化,減輕照射雷射光對於基質中所含之分析物分子的影響,藉以抑制分析物分子的段裂,而可進行高靈敏度偵測。因為MALDI方法之進行,甚至是尚無法藉習用質譜處理之少量高分子量分析物化合物,亦可測量。因此,MALDI方法已廣泛使用於分析生物材料及合成聚合物。
然而,根據MALDI方法,雖然可相當程度地抑制分析物分子的分解物質,但偵測到許多在基質本身吸收雷射光時發生複雜反應所衍生的波峰,且在大部分情況下,仍難以進行低分子量區域的圖譜分析。尤其,在最近蛋白質體(proteomix)及代謝物體(metabolomix)領域中,整
體性地分析血液、體液及諸如此類者中所含之化合物及單一分子物質的必要性漸增。若為整體性分析,則質量數約數百之相對低分子量化合物(諸如受質及代謝物)的分析提供重要之資料。然而,根據習用MALDI方法,產生以下問題:因為自基質衍生複雜波峰,而無法於良好精確度下進行低分子範圍內之分析。此外,在合成聚合物材料之領域中,聚合物材料模塑產物中通常含有分子量約數百之添加劑,諸如抗氧化劑、UV吸收劑及塑化劑,故亦需同時分析聚合物材料及低分子量化合物。因此,在MALDI方法中,自基質衍生之複雜波峰如同生物化學之整體性分析般地係為妨礙。
此外,若藉MALDI方法分析高分子量化合物,藉由例如改變測量條件(諸如照射雷射光強度),可於某些情況下積極進行分析物化合物的段裂。藉由分析此處產生之片段離子,除了僅分析分子量之外,亦可得到分析物化合物分子結構之資料,諸如取代基及側鏈結構。然而,若有許多自基質衍生之複雜波峰,則複雜波峰亦於來自分析物化合物之片段離子的分析中變成嚴重之妨礙。
作為可同時進行低分子量區域之質量分析的技術,提出一種方法,使分子直接黏著於表面上具有細密多孔性結構之試樣支撐基材(諸如藉電解蝕刻形成之多孔性矽基材)上,以雷射光照射分析物分子,藉以進行分析物分子之解吸/離子化,而不出現自基質衍生之複雜波峰(SALDI:表面輔助雷射解吸/離子化)(美國專利第6,288,390號)
。基於此種方法,可於雷射光照射期間同時執行有效之解吸/離子化及抑制分解物質之生成。然而,分析物化合物之分子量上限約數仟,而認為分子量大於數仟之化合物難以解吸/離子化。
因此,藉雷射光照射之解吸/離子化進行之質譜中,難以同時整體性偵測低分子量區域至高分子量區域,無法進行寬幅分子量區域之分析。
本發明係針對前述背景技術達成,目的係提供一種質譜用基材,其中高分子量化合物藉解吸/離子化進行之偵測係藉由以雷射光照射解吸/離子化以質譜於高靈敏度下進行,可儘可能避免段裂,使得實質上不妨礙低分子量區域之分析。
本發明另一目的係提供使用該質譜用基材的質譜術及質譜儀。
用以解決前述問題之質譜用基材係為一種質譜用基材,其係使用於雷射解吸/離子化質譜術,含有金屬且表面上具有多孔性結構,其中羧基、磺基及氯化銨基中至少一個官能基共價鍵結於該基材表面。
用以解決前述問題之質譜術係包括將試樣放置於質譜用基材上,並以雷射照射該基材。
用以解決前述問題之質譜儀包括提供有該質譜用基材。
根據本發明,可提供一種質譜用基材,其係藉由雷射光照射解吸/離子化於高靈敏度下進行藉解吸/離子化進行之高分子量化合物偵測,且可儘可能避免段裂,使得實質上不妨礙低分子量區域之分析。
此外,根據本發明,可提供使用質譜基材之質譜術及質譜儀。
參考附圖由以下例示具體實施態樣之描述可明瞭本發明之其他特色。
下文將詳細描述本發明。
本發明係有關一種質譜用基材,使用於解吸/離子化質譜術作為雷射解吸型質譜儀所用之試樣標靶基材,且具有可使用基材儘可能避免段裂,使得實質上不妨礙低分子量區域之分析的特色,該基材中羧基、磺基及氯化銨基中至少一個官能基共價鍵結於含有金屬且具有多孔性結構之基材表面。
較佳係於含有金屬且具有多孔性結構之基材表面上形成氧化物層,且該氧化物層與羧基、磺基及氯化銨基中至少一個基團彼此共價鍵結。
本發明質譜術包括將試樣放置於質譜用基材上且以雷射照射試樣,使用具有基質輔助雷射解吸/離子化(MALDI)離子來源之質譜儀測量質量數。
目前,MALDI方法及段裂中解吸/離子化機制尚未完全明瞭。在本發明說明書中,基於目前主要接受之機制的解釋來描述本發明。
描述藉MALDI方法進行之一般測量。於分析用試樣承載基材上形成混合結晶,其中在作為基質分子之固體有機分子(諸如硝基蒽(9NA)4,2,5-二羥基苄酸(DHB)、芥子酸及α-氰基-羥基-肉桂酸(CHCA))中含少量分析物分子。此時,較佳情況為分析物分子處於稀釋狀態,而分析物分子之間無相互作用。之後,以雷射光照射混合結晶,吸收雷射光之基質分子被電子激發且/或被振動激發而蒸發。基質分子不僅在保持分子結構之情況下蒸發,其蒸發亦包括光及熱反應,諸如複雜之分解及離子化。在基質分子蒸發之同時,結晶中之分析物分子亦同時間蒸發。若分析物分子間之相互作用小,則分析物分子需彼此獨立地蒸發。雷射光之大部分能量被基質分子吸收,故理想狀態是不造成分析物分子之段裂。此外,為實際測量分析物分子之質量,分析物分子需加以離子化。作為離子化方法,已知有:自基質分子質子化(藉添加質子而生成陽離子)及脫質子化(藉拉出質子而生成陰離子性);添加來自離子化促進劑諸如自由基陽離子(藉拉出電子生成陽離子)、自由基陰離子(藉提供電子生成陰離子)及金屬鹽而添加離子(添加金屬離子:生成陽離子,添加鹵素離子:生成陰離子);及諸如此類者。因此,根據MALDI方法,認為基質分子與分析物分子之蒸發(解吸)及離子化有密切關係,且使分析物分子有效地解吸及離子化。尤其,MALDI方法甚至可處理分子量為數萬或更大之化合物分析物分子。茲認為原因是當基質分子蒸發時,基質分子及其分解物質作為分析物分
子之載體。然而,基質分子及其分解物質(係為載體)經常同時離子化,結果該等化合物可能出現於質譜中成為不需要之物質。此外,分解基質分子之反應過程複雜,受到各種測量參數影響,諸如分析物分子、離子化促進劑、用於製備試樣之溶劑、雷射光之強度及波長、分析物分子之極性及離子之加速電壓。因此,出現於質譜中由基質分子衍生之波峰極為複雜,是故,無法實質鑑定所有波峰。
本發明之發明者已積極進行研究,因而發現若選擇分解成質量數小於160(更佳係小於50)之化合物作為基質,則基質實質上不會變成妨礙之雜質,即使是質譜分析亦然。使用MALDI方法之生化材料中,可能出現於低分子量區域之化合物的實例係包括質量數約120至200之必要胺基酸、質量數約150至180之單醣、構成DNA而質量數約110至150之四種鹼基及添加於合成聚合物材料而質量數為200或更大之塑化劑及抗氧化劑。
本發明之發明者發現可藉由使用其中羧基、磺基及氯化銨基中至少一個官能基共價鍵結於含有金屬且表面上具有多孔性結構之基材表面的基材作為雷射解吸型質譜儀用質譜用基材,來儘可能避免段裂,而實質上不妨礙低分子量區域之分析。
圖1係為說明本發明質譜用基材之一具體實施態樣的示意圖。圖1中,本發明質譜用基材係經結構化,使得氧化物層3形成於含有金屬且表面上具有多孔性結構1之基材2表面上,氧化物層3共價鍵結於羧基(-COOH)、磺基
(-SO3
H)及氯化銨基(-NH3
Cl)中至少一個官能基4。
首先,描述含有金屬且具有多孔性結構1之基材(金屬基材)。作為製造含有金屬且具有多孔性結構1之基材的方法,可使用揭示於例如日本專利公開申請案編號2006-049278中之方法。
例如,因操作便利性而使用含金屬之基材。下文中,含金屬之基材係稱為金屬基材。
多孔性結構之厚度較佳為30奈米至1,000奈米,更佳為50奈米至500奈米。多孔性結構對厚度之機制不明,但若多孔性結構之厚度小於30奈米,則視為比表面積因多孔性結構化而增加之比例小,基材效果降低,相對的,若多孔性結構之厚度大於1,000奈米,則分析物分子滲透進入多孔性結構內部太多,使其難以藉雷射照射造成解吸。
此外,多孔性結構可藉由觀察質譜用基材之剖面來檢測。多孔性結構較佳係20奈米至200奈米,更佳為50奈米至150奈米。在多孔性結構厚度方向距離表面20%之點(例如,當具有多孔性結構之部分為200奈米時,距離表面40奈米之點)繪出與基材表面平行之直線(圖1之AA'線),接著觀察自突出部分金屬部分至空隙部分的長度。此時,突出部分於與基材表面平行之方向的長度L介於20奈米至200奈米範圍內的比例係70%或以上在本發明係表示20奈米至200奈米之多孔性結構。此外,在藉前述方法觀察多孔性結構時,在考慮由突出部分金屬部分及空隙
部分所佔面積的比例下,可藉由將突出部分所佔面積比設定於整體表面之面積的20%至90%,較佳30%至80%,且更佳為40%至60%,而於高靈敏度下進行質譜術。
若使用其中多孔性結構為20奈米至200奈米之質譜用基材,則可防止試樣溶液因為多孔性結構而散開,因而可防止每單位面積之試樣濃度降低。
圖2係為說明其中試樣溶液放置於本發明表面上具有多孔性結構之質譜用基材上的狀態之示意圖。如圖2所示,當試樣溶液5放置於質譜用基材上時,可防止試樣溶液因為多孔性結構1而擴散。本發明中,羧基、磺基及氯化銨基中至少一個官能基共價鍵結於基材表面,使得表面能降低,且試樣溶液之液滴散開,結果降低每單位面積之試樣濃度。然而,藉由將表面設定為前述多孔性結構,可防止試樣溶液擴散。
圖3係為說明其中試樣溶液放置於本發明表面上不具有多孔性結構之質譜用基材上的狀態之示意圖。如圖3所示,當質譜用基材中無多孔性結構時,由羧基、磺基或氯化銨基之官能基所造成之表面能降低,結果試樣溶液5擴散,而試樣濃度降低。
本發明質譜用基材中選自羧基、磺基及氯化銨基中之至少一個官能基共價鍵結於金屬基材表面為何對雷射解吸/離子化質譜儀有效的原因未知。茲認為可能如下。因為比表面積增加,測量分子在彼此於特定距離下吸附於基材表面,故其可能解吸。此外,質子及氯離子經由位在基材
表面上之羧基、磺基或氯化銨基添加於測量分子,促進離子化效率。若不使用基質地藉雷射照射於基材表面上來解吸/離子化測量分子,則即使使用前述例如日本專利公開申請案編號2006-049278所述之多孔性基材,仍認為必然可增進解吸效率。然而,離子化大部分視陽離子或陰離子物質之添加而定,尤其是生物材料諸如蛋白質及DNA時。在使用基質之系統中,將藉雷射照射自基質生成之離子物質添加於測量分子,可有效地進行離子化。然而,不使用基質時,雖然需生成許多欲同時添加以促進離子化的離子物質,但離子來源需視測量分子之分解而定。此點表示離子化之促進增進了測量分子之破壞,因此,必須加以限制以增進微量分析之靈敏度。藉由使用本發明基材,可在不使測量分子遭到非必要之破壞的情況下,同時增進測量分子之解吸/離子化。
此外,習知基質分子諸如9-NA、DHB及CHCA亦可混合於本發明基質中,範圍係使得雜質波峰不會對測量及分析造成妨礙。
本發明金屬基材用之材料需具有某些程度之高電導係數。若測量分子藉雷射照射於基材表面上解吸/離子化,則當測量分子變成(例如)陽離子時,推測具有相反電荷者會存在於經陽離子化測量分子之附近。質譜儀之離子部分具有電場,陽離子物質因為被電場吸引而自基材表面解吸。因此,為了使陽離子物質解吸,陽離子物質需與存在於陽離子物質附近具有相反電荷者分離。然而,其間有靜電
引力作用,故可能發生電荷重組。當發生電荷重組時,測量分子之離子化受到抑制。因此,為了促進離子化,需使具有與離子化測量分子相反極性之電荷侷限遠離離子化測量分子。本文中,具有相反極性之電荷係保持於基材上而不被電場解吸,故僅需利用基材之電導係數使電荷消散,以使具有相反極性之電荷逸散。因此,較佳基材材料係具有高電導係數,尤其是使用金屬。此外,為了如同本發明般不使用基質藉雷射照射將測量分子解吸/離子化,需使基材吸收雷射能量以預備解吸/離子化該測量分子。本發明之發明者已積極研究,結果發現為特別增加解吸/離子化效率,僅具有電導係數之金屬材料並不充分,需要有特別之金屬。發明者發現尤其是照射雷射為具有約300奈米至400奈米波長之UV射線時,較佳係與在此波長範圍中具有高反射性之鋁比較下反射性不會太高的鉑、銀、銅、不銹鋼及諸如此類者。該等金屬中,金及銀係藉UV射線照射解吸/離子化為陽離子,故其影響測量圖譜。因此,鉑基材、銅基材及不銹鋼基材更佳。此外,在考慮金屬性質因為其表面之腐蝕及氧化而改變之下,鉑或不銹鋼最佳。
本發明中,較佳係使用質譜用基材,其中該多孔性結構於基材中具有孔,或該多孔性結構係由基材表面上具有突出部分之突出結構所形成。
描述形成表面形狀之方法,其中在金屬基材上之表面多孔性結構係20奈米至200奈米。
多孔性結構之實例係包括稱為多孔性結構之細奈米結構、具有桿狀突出之結構及纖維狀或樹枝狀複雜結構。本發明中,為了使測量分子在最少聚集下黏著於基材表面,且在測量期間使每個位置有效地解吸,以具有樹枝狀結構之多孔性結構11較佳,此結構較突出狀複雜,如例如圖4所示之示意圖。
作為形成具有該種表面多孔性結構之金屬基材的方法,有例如對金屬基材施以蝕刻之方法及藉濺鍍於表面上沈積金屬組份的方法。尤其是樹枝狀多孔性結構,較佳係如日本專利公開申請案2006-049278所示之分枝或葉片在剖面方向長度係為5奈米至200奈米。
較佳係該多孔性結構係由鉑或多元素含鉑金屬形成的樹枝狀結構所形成,此係藉由對氧化鉑或複合氧化物施以還原處理而製得。此外,較佳係除鉑以外之金屬元素係包括至少一種選自Al,Si,Ti,V,Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ge,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sn,Hf,Ta,W,Os,Ir,Au,La,Ce,及Nd的金屬。
其次,描述以羧基、磺基或氯化銨基修飾表面。測量分子可均勻黏著於基材表面,因為存有基材表面之精細結構而可避免測量分子之聚集,故可改善測量分子之解吸效率。然而,因為測量分子於質譜儀中係以其離子形式偵測,故亦需增進行離子化效率。使用基質測量時,藉雷射照射自基質分子生成質子,黏著於測量分子以促進離子化。另一方面,在不使用基質之系統中測量時,離子來源是問
題。生物分子諸如核酸及蛋白質主要係藉添加質子而離子化。由詳細分析證明,測量分子即使是在不使用基質下測量亦經質子化。此被視為添加當一部分測量分子破壞時所生成之質子。因此,離子化之促進亦視為測量分子破壞之促進,而對微量分析中靈敏度之增進所有限制。本發明之發明者已積極研究,結果發現可藉由使用一種基材來促進離子化效率,該基材中,表面上具有羧基、磺基或氯化銨基之化合物係共價鍵結於基材表面。預測藉由施加該種具有連接於基材表面之官能基的化合物僅可使離子化效率有某些程度之增進。然而,質譜測量通常於高度真空下進行,故該種僅施加於基材表面之化合物可能蒸發,且進一步於測量期間解吸/離子化。因此,如同使用基質般,可能在圖譜上觀察到非必要之波峰。
作為使具有羧基、磺基或氯化銨基之化合物共價鍵結於基材表面之方法,有一種方法係以具有該等官能基之表面處理劑處理基材表面,或以具有待為具有所需官能基之前驅物的結構之表面處理劑處理基材表面,之後,藉另一種化學反應將官能基變成所需之官能基。此外,若為羧基,則亦可以具有烷基及氟化烷基之表面處理劑處理基材表面,之後以臭氧處理或諸如此類者氧化該等基團,以生成羧基。此外,為了使基材表面具有氯化銨基,表面先以具有胺基之化合物處理,之後,該胺基經化學處理,轉化成銨基。
具有官能基之表面處理劑的實例包括矽烷偶聯劑,諸
如3-氰基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷、(十七氟-1,1,2,2-四羥基癸基)三乙氧基矽烷及3-胺基丙基三乙氧基矽烷。
若難以藉表面處理直接使金屬表面具有共價鍵結,則亦可於金屬表面提供特別之氧化物塗膜。例如,若為具有高絕緣性之化合物,則預測氧化物塗膜之物性會在前述離子化中導致電荷分離之麻煩。因此,由諸如氧化鈦(TiO2
)、氧化釕(RuO2
)、氧化鎢(WO3
)或氧化鎳(NiO2
)所形成之塗膜較佳。該等氧化物層可藉習知方法形成。例如TiO2
層可使用Ti(O-C3
H7
)4
之溶膠-凝膠反應形成,但本發明不限於此方法。
其次,本發明質譜術包括將試樣放置於質譜用基材上且以雷射照射試樣。
較佳係於本發明質譜術中當試樣放置於質譜用基材上且以雷射照射時,因為離子供應來源之羧基、磺基或氯化銨基官能基被激發,而同以促進測量分子之釋放及離子化。
本發明質譜儀具備有質譜用基材。
本發明質譜用基材使得質譜用分析物分子可連續有效地解吸/離子化。根據本發明使用質譜用基材之解吸/離子化方法,質譜用分析物分子可在相對溫和條件下連續地離子化,且可輕易製備試樣。此外,可實質降低在質譜術期間自離子化輔劑衍生的雜訊,而可促進分析精確性。因此,具有寬幅分子量範圍之材料可藉由使用離子化方法輕易
地進行高精確性質譜術,尤其可輕易進行低分子量化合物之部分結構分析、莫耳分布、分子量分布及諸如此類者。
下文將就實施例及對照例來描述本發明。應注意本發明不限於以下實施例。
藉反應性濺鍍於經鏡面處理不銹鋼(SUS 430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)上形成厚度1,000奈米之具有樹枝狀結構的氧化鉑層。此時Pt負荷量係為0.27毫克/厘米2
。於4帕總壓力、70%氧流比(QO2
/(QAr
+QO2
))、80℃基材溫度及4.9瓦/厘米2
施加功率條件下進行反應性濺鍍。之後,具有樹枝狀結構之氧化鉑在2% H2
/He氛圍(1大氣壓)中於120℃還原30分鐘,以得到具有樹枝狀結構之基材。
之後,混合0.45克鈦酸四異丙酯、20克正丁醇及0.5克乙酸且攪拌8小時。之後,混合物藉旋塗法(3,500 rpm,2分鐘)施加於基材。經塗覆之基材於25℃及80 RH%環境中放置10小時,之後,於450℃燒結4小時。之後,形成之基材於25℃及80 RH%環境中放置8小時。
隨後,基材於加熱至80℃之3-氰基丙基三乙氧基矽烷中浸泡5小時,以乙醇潤洗,之後乾燥。之後,基材以1N鹽酸處理,將氰基轉化成羧基。
以如同基材材料例1之方式製造基材,不同處係氧化鉑層厚度係藉由此變濺鍍時間而設定於500奈米。
以如同基材材料例1之方式製造基材,不同處係氧化鉑層厚度係藉由此變濺鍍時間而設定於250奈米。
以如同基材材料例1之方式製造基材,不同處係氧化鉑層厚度係藉由此變濺鍍時間而設定於100奈米。
藉著將經鏡面處理不銹鋼(SUS 430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)浸泡於濃鹽酸(37重量%)中5分鐘,之後以蒸餾水充分重量該不銹鋼而製得基材。
之後,混合0.45克鈦酸四異丙酯(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)、20克正丁醇及0.5克乙酸且攪拌8小時。之後,混合物藉旋塗法(3,500 rpm,2分鐘)施加於基材。經塗覆之基材於25℃及80 RH%環境中放置10小時,之後,於450℃燒結4小時。之後,形成之基材於25℃及80 RH%環境中放置8小時。
隨後,基材於加熱至80℃之3-氰基丙基三乙氧基矽烷中浸泡5小時,以乙醇潤洗,之後乾燥。之後,基材以
1N鹽酸處理,將氰基轉化成羧基。
藉反應性濺鍍於經鏡面處理不銹鋼(SUS 430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)上形成厚度1,000奈米之具有樹枝狀結構的氧化鉑層。此時Pt負荷量係為0.27毫克/厘米2
。於4帕總壓力、70%氧流比(QO2
/(QAr
+QO2
))、80℃基材溫度及4.9瓦/厘米2
施加功率條件下進行反應性濺鍍。之後,具有樹枝狀結構之氧化鉑在2% H2
/He氛圍(1大氣壓)中於120℃還原30分鐘,以得到具有樹枝狀結構之基材。
之後,混合0.45克鈦酸四異丙酯(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)、20克正丁醇及0.5克乙酸且攪拌8小時。之後,混合物藉旋塗法(3,500 rpm,2分鐘)施加於基材。經塗覆之基材於25℃及80 RH%環境中放置10小時,之後,於450℃燒結4小時。之後,形成之基材於25℃及80 RH%環境中放置8小時。
隨後,基材於加熱至100℃之3-巰基丙基三乙氧基矽烷中浸泡5小時,以乙醇潤洗,之後乾燥。之後,基材以30%過氧化氫溶液處理,將SH基轉化成磺酸基。
藉反應性濺鍍於經鏡面處理不銹鋼(SUS 430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)上形成厚度1,000奈米之具有樹枝狀結構的氧化鉑層。此時Pt負荷量係為027毫克/厘米2
。
於4帕總壓力、70%氧流比(QO2
/(QAr
+QO2
))、80℃基材溫度及4.9瓦/厘米2
施加功率條件下進行反應性濺鍍。之後,具有樹枝狀結構之氧化鉑在2% H2
/He氛圍(1大氣壓)中於120℃還原30分鐘,以得到具有樹枝狀結構之基材。
之後,混合0.45克鈦酸四異丙酯(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)、20克正丁醇及0.5克乙酸且攪拌8小時。之後,混合物藉旋塗法(3,500 rpm,2分鐘)施加於基材。經塗覆之基材於25℃及80 RH%環境中放置10小時,之後,於450℃燒結4小時。之後,形成之基材於25℃及80 RH%環境中放置8小時。
隨後,基材於(十七氟-1,1,2,2-四羥基癸基)三乙氧基矽烷中浸泡5小時,以乙醇充分潤洗,之後乾燥。之後,基材進行UV射線/臭氧處理,於25℃及80 RH%環境中放置8小時,以於基材表面上生成羧基。
藉反應性濺鍍於經鏡面處理不銹鋼(SUS 430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)上形成厚度1,000奈米之具有樹枝狀結構的氧化鉑層。此時Pt負荷量係為0.27毫克/厘米2
。於4帕總壓力、70%氧流比(QO2
/(QAr
+QO2
))、80℃基材溫度及4.9瓦/厘米2
施加功率條件下進行反應性濺鍍。之後,具有樹枝狀結構之氧化鉑在2% H2
/He氛圍(1大氣壓)中於120℃還原30分鐘,以得到具有樹枝狀結構之基材。
之後,混合0.45克鈦酸四異丙酯(Tokyo Chemical
Industry Co.,Ltd.)、20克正丁醇及0.5克乙酸且攪拌8小時。之後,混合物藉旋塗法(3,500 rpm,2分鐘)施加於基材。經塗覆之基材於25℃及80 RH%環境中放置10小時,之後,於450℃燒結4小時。之後,形成之基材於25℃及80 RH%環境中放置8小時。
隨後,基材於3-胺基丙基三乙氧基矽烷中浸泡5小時,以乙醇充分潤洗,之後乾燥。之後,基材於37%濃鹽酸中浸泡,以將表面上之胺基轉化成氯化銨基。
藉反應性濺鍍於經鏡面處理不銹鋼(SUS 430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)上形成厚度1,000奈米之具有樹枝狀結構的氧化鉑層。此時Pt負荷量係為0.27毫克/厘米2
。於4帕總壓力、70%氧流比(QO2
/(QAr
+QO2
))、80℃基材溫度及4.9瓦/壓米2
施加功率條件下進行反應性濺鍍。之後,具有樹枝狀結構之氧化鉑在2% H2
/He氛圍(1大氣壓)中於120℃還原30分鐘,以得到具有樹枝狀結構之基材。
之後,將氯化釕(RuCl3
)溶解於80℃水中且於其中飽和3小時並過濾溶液。形成之溶液滴於具有樹枝狀結構之鉑基材上並乾燥。之後,基材於300℃加熱3小時,緩緩冷卻至室溫。再次使基材於25℃及80 RH%環境中放置8小時。
隨後,基材於加熱至80℃之3-氰基丙基三乙氧基矽烷中浸泡5小時,以乙醇潤洗,之後乾燥。之後,基材以
1N鹽酸處理,將氰基轉化成羧基。
依如同具有多孔性結構之基材材料例9的方式製造基材,不同處係氯化釕變成氯化鎢。
藉反應性濺鍍於經鏡面處理不銹鋼(SUS 430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)上形成厚度1,000奈米之具有樹枝狀結構的氧化鉑層。此時Pt負荷量係為0.27毫克/厘米2
。於4帕總壓力、70%氧流比(QO2
/(QAr
+QO2
))、80℃基材溫度及4.9瓦/厘米2
施加功率條件下進行反應性濺鍍。之後,具有樹枝狀結構之氧化鉑在2% H2
/He氛圍(1大氣壓)中於120℃還原30分鐘,以得到具有樹枝狀結構之基材。
之後,將氯化鎳溶解於80℃水中且於其中飽和3小時並過濾溶液。形成之溶液滴於具有樹枝狀結構之鉑基材上並乾燥。之後,基材於500℃加熱3小時,緩緩冷卻至室溫。再次使基材於25℃及80 RH%環境中放置8小時。
隨後,基材於加熱至80℃之3-胺基丙基三乙氧基矽烷中浸泡5小時,以乙醇潤洗,之後乾燥。之後,基材以1N鹽酸處理,將胺基轉化成氯化銨基。
在質譜測量中,使用含有九種胜肽之組成物試樣
(MassPREP Peptides Mixture,Waters Corporation製造);RASG-1(WATERS MASSPREPTM
PEPTIDE STANDARD,分子量;Mw=1000.49),血管收縮素標籤1-7(Mw=898.47),緩激肽(Mw=1059.56),血管收縮素I(Mw=1295.68),血管收縮素II(Mw=1045.53),腎浩素基材(Mw=1757.93),烯醇化酶T37(Mw=2827.28)及蜂毒素(Mw=2845.74)。每一種胜肽之含量各約1.0毫微莫耳。將水添加於胜肽混合試樣,以將每一種胜肽之濃度調整至約10微莫耳/公升,在測量質譜時將1微升胜肽溶液滴於基材上,之後乾燥。因此,每一個測量試樣點含有約10毫毫莫耳之每一種胜肽。
使用導電性雙面膠帶將基材材料例1所製的基材連接並固定於裁成僅0.6毫米之MALDI-TOF MS測量用不銹鋼標靶基材。將1微升之量的胜肽混合溶液滴於基材上並乾燥。
之後,將基材連接於MALDI-TOF MS裝置(REFLEX-III(商標),Bruker Daltonics Inc.製造)。測量MALDI-TOF MS中之照射雷射係為氮雷射(波長=337奈米),其中採用正離子反射模式(反射器模式)。使用較母體離子波峰開始出現之強度大2%之照射雷射強度進行測量,一個點累積20個脈衝之圖譜歷經10個點,將200個脈衝之雷射照射所得之信號強度總和起來,得到圖譜。
此外,加速電壓設定於26.5仟伏特,取得0至3,000之質量數波峰。在所有區域取得流至在測量中低分子量區域中截止值為0或更大(即,無截止值)之偵測器的陽離子物質。
所得圖譜係基於分析物分子強度(每一種胜肽之質子加合物的分子量區域;出現於890至2,900附近之波峰視為母體離子者)及在50至700分子量區域中的分解物質之波峰強度及種類。於每一圖譜中對照地評估母體離子及雜質波峰間之相對強度,將不具有強度之母體離子設定為0,隨著強度及種類之增加將評級設定為1至5。表1顯示評估結果。
(1)母體離子之評估
5:母體離子強度佔分子量1,000或更高之波峰總強度的80%或以上
4:母體離子強度佔分子量1,000或更高之波峰總強度的50%或以上且低於80%
3:母體離子強度佔分子量1,000或更高之波峰總強度的30%或以上且低於50%
2:母體離子強度佔分子量1,000或更高之波峰總強度的2%或以上且低於30%
1:母體離子強度佔分子量1,000或更高之波峰總強度的2%以下
(2)分解物質及雜質之評估
1:分子量500或更低之波峰總強度為母體波峰強度的3%或以下。
2:分子量500或更低之波峰總強度為母體波峰強度的3%或以上且低於20%。
3:分子量500或更低之波峰總強度為母體波峰強度的20%或以上且低於40%。
4:分子量500或更低之波峰總強度為母體波峰強度的40%或以上且低於60%。
5:分子量500或更低之波峰總強度為母體波峰強度的60%或以上。
依如同實施例1之方式進行評估,不同處係以基材材料例2至7所製之材料取代該基材材料。
依如同實施例1之方式進行評估,不同處係以基材材料例8所製之材料取代該基材材料,且將測量模式設定為負離子。
依如同實施例1之方式進行評估,不同處係使用經鏡面處理之不銹鋼(SUS430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)取
代基材材料例1。
測量係依如同實施例1之方式進行,不同處係換成裁成20毫米×20毫米之市售質譜用基材(多孔矽,MassPREPTM
DIOS-標靶板,Nihon Waters K.K.製造)。
依如同實施例1之方式進行評估,不同處係使用導電性雙面膠帶將經鏡面處理之不銹鋼(SUS430,30毫米×30毫米×t0.6毫米)連接並固定於裁成0.6毫米之MALDI-TOF MS測量用不銹鋼標靶基材,以微量吸量管滴加2微升1,8,9-三羥基蒽之四氫呋喃溶液(5重量%)作為基質,另外以微量吸量管滴加1微升之量的胜肽混合物的溶液,接著乾燥。
由前述實施例及對照例確認藉由使用本發明質譜用基材,可抑制自測量分子之分解物質衍生及自基質衍生在低分子量區域的雜質波峰,而得到高強度之母體波峰。此外,即使是使用基質測量,仍可確定增進母體離子且降低自分解物質及自基質衍生之波峰。
本發明質譜用基材使得可於高靈敏度下藉解吸/離子化進行高分子量化合物之偵測,且可避免段裂,故實質上不妨礙藉雷射照射解吸/離子化的質譜之低分子量區域分析,該基材因而可使用於質譜儀。
雖然已參照例示具體實施態樣描述本發明,但應瞭解本發明不限於所揭示之例示具體實施態樣。以下申請專利範圍應符合最廣義之解釋,以涵蓋所有該等修飾及等效結構與功能。
1‧‧‧多孔性結構
2‧‧‧基材
3‧‧‧氧化物層
4‧‧‧官能基
5‧‧‧試樣溶液
11‧‧‧多孔性結構
圖1係為說明本發明質譜用基材之一具體實施態樣的示意圖。
圖2為說明其中試樣液體置於本發明表面上具有多孔結構之質譜用基材上的狀態之示意圖。
圖3為說明其中試樣液體置於表面上不具有多孔結構之質譜用基材上的狀態之示意圖。
圖4係為說明具有樹枝狀結構之多孔性結構的示意圖。
1‧‧‧多孔性結構
2‧‧‧基材
3‧‧‧氧化物層
4‧‧‧官能基
Claims (13)
- 一種使用於雷射解吸/離子化質譜術之質譜用基材,其含金屬且其表面上具有多孔性結構,其中該基材表面上形成有該金屬或氧化物層的表面,及其中至少一個選自羧基、磺基及氯化銨基之官能基係共價鍵結於該金屬或氧化物層的表面。
- 如申請專利範圍第1項之質譜用基材,其中於該含金屬且具有多孔性結構之基材的表面上形成無機氧化物層,且其中至少一個選自羧基、磺基及氯化銨基之官能基係共價鍵結於該無機氧化物層。
- 如申請專利範圍第2項之質譜用基材,其中該無機氧化物層係由TiO2 、RuO2 、NiO2 及WO3 中之一所形成。
- 如申請專利範圍第1或2項之質譜用基材,其中於該含金屬且具有多孔性結構之基材的表面上形成無機氧化物層的塗膜,且其中具有該官能基的化合物係共價鍵結於該無機氧化物層。
- 如申請專利範圍第1至3性中任一項之質譜用基材,其中該官能基係經由矽烷化合物共價鍵結於該金屬或氧化物層的表面。
- 如申請專利範圍第1項之質譜用基材,其中該多孔性結構係藉由於基材中提供孔所形成。
- 如申請專利範圍第1項之質譜用基材,其中該多孔性結構係具有30奈米至1,000奈米之厚度。
- 如申請專利範圍第1項之質譜用基材,其中該多孔性結構係具有藉著於基材表面上形成突出部分所形成之突出結構。
- 如申請專利範圍第8項之質譜用基材,其中該多孔性結構之突出部分於平行基材表面方向的長度介於20奈米至200奈米範圍之比例係為70%或更高。
- 一種使用於雷射解吸/離子化質譜術之質譜用基材,其含金屬且其表面上具有多孔性結構,其中該基材表面上形成有該金屬或氧化物層的表面,及其中至少一個選自羧基、磺基及氯化銨基之官能基係共價鍵結於該金屬或氧化物層的表面;其中該多孔性結構係具有藉著於基材表面上形成突出部分所形成之突出結構且具有樹枝狀結構,該樹枝狀結構係由藉著對氧化鉑施以還原處理所得之鉑及藉著對複合氧化物施以還原處理所得之含鉑多元素金屬中之一所形成。
- 如申請專利範圍第10項之質譜用基材,其中除鉑以外之金屬元素係包括至少一種選自Al,Si,Ti,V,Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ge,Zr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sn,Hf,Ta,W,Os,Ir,Au,La,Ce,及Nd的金屬。
- 一種質譜術,其包含:將試樣放置於如申請專利範圍第1項之質譜用基材上;及以雷射照射該基材。
- 一種質譜儀,其係具備有如申請專利範圍第1項之質譜用基材。
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