專利名稱：一種激光誘導(dǎo)電子捕獲質(zhì)譜解析離解脂質(zhì)分子方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光解析離解質(zhì)譜分析方法，尤其涉及半導(dǎo)體納米基質(zhì)，以及質(zhì)譜儀樣品靶的制備方法。本發(fā)明的原理基于激光誘導(dǎo)半導(dǎo)體材料ZnO的電子隧道效應(yīng)(LaserActivated Electron Tunneling From Zinc Oxide),簡(jiǎn)稱為 LAET0
背景技術(shù)：
質(zhì)譜儀是廣泛應(yīng)用的分析技術(shù)，它具有高靈敏度、高準(zhǔn)確度以及高分辨能力，是鑒定復(fù)雜有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的有力工具，廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、食品、農(nóng)業(yè)以及刑事偵查等領(lǐng)域。由于所有質(zhì)譜儀都是基于氣態(tài)電荷粒子的檢測(cè)，因此樣品的解析離解是質(zhì)譜儀的核心技術(shù)之一?，F(xiàn)有的技術(shù)中，電噴霧(ESI)和基質(zhì)輔助激光解析離解(MALDI)是生物樣品分析的兩種主要方法。其中，電噴霧法主要適合于液相色譜分離得到的樣品，利用強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生氣態(tài)電荷粒子?；|(zhì)輔助激光解析離解能夠吸收特定波長(zhǎng)激光的有機(jī)小分子與待測(cè)樣品混合，樣品分子吸收能量氣化并電離成帶電荷的氣態(tài)粒子。脂質(zhì)分子如甘油三酯溶解度小，揮發(fā)性差，使用電噴霧法容易使微米級(jí)內(nèi)徑的噴針堵塞，或噴霧效果不好。常規(guī)的基質(zhì)輔助激光吸附離解所用的有機(jī)小分子基質(zhì)又在低分子質(zhì)量范圍內(nèi)產(chǎn)生很強(qiáng)的背景干擾。本發(fā)明利用納米氧化鋅對(duì)紫外光的吸收特點(diǎn)，利用光誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性低能電子，使待測(cè)脂質(zhì)分子氣化并電離，產(chǎn)生能被質(zhì)譜質(zhì)量分析器所檢測(cè)的氣態(tài)負(fù)離子。該方法不需要有機(jī)小分子作為基質(zhì)，從而消除了低質(zhì)量端的背景干擾，實(shí)現(xiàn)脂質(zhì)分子的準(zhǔn)確快速測(cè)定。雖然電子轉(zhuǎn)移解離檢測(cè)器(ETD/ECD)也是利用低能電子來電離樣品分子，但是這些方法的缺點(diǎn)是難以產(chǎn)生低能電子，或者需要額外的化學(xué)電離源(Cl)和反應(yīng)氣體，操作復(fù)雜，增加了一起的制造難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的 在于提供一種激光誘導(dǎo)電子捕獲質(zhì)譜解析離解方法，具體為一種氣化并電離脂質(zhì)分子的質(zhì)譜分析方法。該方法簡(jiǎn)單，制備的基質(zhì)對(duì)紫外光的吸收強(qiáng)，可用于質(zhì)譜儀樣品靶上，使脂肪酸、脂肪酸甲酯以及甘油三酯等生物分子解析離解，產(chǎn)生可被質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器檢測(cè)的氣態(tài)負(fù)電荷粒子。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案:一種激光解析離解半導(dǎo)體納米基質(zhì)，該基質(zhì)用于質(zhì)譜儀樣品靶上，使脂肪酸、脂肪酸甲酯以及甘油三酯生物分子解析離解，產(chǎn)生可被質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器檢測(cè)的氣態(tài)負(fù)電荷粒子。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述的基質(zhì)為半導(dǎo)體納米氧化鋅。本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述的半導(dǎo)體納米氧化鋅由下述方法制得，制備步驟包括:I)、將15ml濃度為lmol/L的硫酸鋅溶液攪拌并加熱至60°C，然后滴加30ml濃度為lmol/L的碳酸氫銨溶液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時(shí)并保持在60°C ；
2)、將步驟I)得到的物質(zhì)在2000g離心(7722rpm)2分鐘，棄去上清液，固體用純水洗至中性，并在100°C烘烤200分鐘；3)、取步驟2)得到的干燥固體，放入馬弗爐中，將溫度升至500°C，煅燒2小時(shí)，得白色基質(zhì)半導(dǎo)體納米氧化鋅顆粒，顆粒大小介于20 30納米。本發(fā)明的技術(shù)方案中，質(zhì)譜儀樣品靶以半導(dǎo)體納米氧化鋅為基質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述的質(zhì)譜儀樣品靶的制備方法為:取Img所述的半導(dǎo)體納米氧化鋅基質(zhì)懸浮于150 Ul異丙醇溶液中，超聲10分鐘，得到白色懸濁液，使用移液器取I 該白色懸濁液，滴加至質(zhì)譜儀樣品靶，等溶劑揮發(fā)完后，即得。本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述的質(zhì)譜儀樣品靶在生物分子質(zhì)譜分析中的應(yīng)用方法，取Img所述的半導(dǎo)體納米氧化鋅基質(zhì)懸浮于150 Ul異丙醇溶液中，超聲10分鐘，得到白色懸濁液，使用移液器取Iul該白色懸濁液，滴加至質(zhì)譜儀樣品靶，等溶劑揮發(fā)完后，將生物樣品滴加于白色納米基質(zhì)上，并使用紫外激光轟擊樣品，產(chǎn)生的氣態(tài)負(fù)電荷粒子用質(zhì)譜儀檢測(cè)，所述的生物樣品為脂肪酸、脂肪酸甲酯、甘油三酯、菜籽油或棉籽油。本發(fā)明的效果和優(yōu)點(diǎn):1.本發(fā)明制備的納米氧化鋅基質(zhì)顆粒均勻，介于20 30納米，反應(yīng)條件溫和，無(wú)
需有毒有害試劑。2.整個(gè)工藝過程簡(jiǎn)單易控制，耗能少，產(chǎn)率高，成本低，符合實(shí)際生產(chǎn)需要。3.與現(xiàn)有合成納米 金屬氧化物技術(shù)相比，合成條件溫和，耗能少，簡(jiǎn)單易行，產(chǎn)品純度高，質(zhì)量穩(wěn)定。4.基于納米氧化鋅基質(zhì)的樣品靶制作簡(jiǎn)單，背景干擾小，分析速度快。以下結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說明激光誘導(dǎo)電子捕獲質(zhì)譜解析離解脂質(zhì)分子方法及效果。


圖1是實(shí)施例1制備的樣品的XRD衍射峰圖中:衍射峰特點(diǎn)符合ZnO的粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)JCPDS卡。由于納米效應(yīng)，衍射峰的強(qiáng)度較低并且峰變寬。圖2是實(shí)施例1所得產(chǎn)物掃描電鏡中顯示所制得氧化鋅顆粒均勻，大小約為20-30納米。圖3是基于納米氧化鋅基質(zhì)的樣品靶圖片取Img所述的半導(dǎo)體納米氧化鋅基質(zhì)懸浮于150 U I異丙醇溶液中，超聲10分鐘，得到白色懸濁液，使用移液器取IUl該白色懸濁液，滴加至質(zhì)譜儀樣品靶，溶劑揮發(fā)完后即得所示形貌。圖4是本發(fā)明的原理圖納米氧化鋅鋪在導(dǎo)電樣品靶上，由于所使用紫外激光的能量高于價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能級(jí)差，電子被激發(fā)至導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。在質(zhì)譜儀離子源中，樣品靶的電壓為85.6V，出射狹縫的電壓為105.3V，由于電子和空穴在平面靜電場(chǎng)中的移動(dòng)方向不同，因此電子-空穴的復(fù)合被有效抑制。電子從樣品靶飛出后，在電場(chǎng)中獲得20eV能量，并被樣品分子中的缺電子原子捕獲，未配對(duì)的單電子進(jìn)而引發(fā)分子中化學(xué)鍵的斷裂，實(shí)現(xiàn)樣品的離子化。所產(chǎn)生的氣態(tài)離子穿過提取電極、六級(jí)桿，最終飛出狹縫，進(jìn)入質(zhì)量分析器。圖5是實(shí)施例2的激光解析離解方法所獲得的游離脂肪酸質(zhì)譜圖激光誘導(dǎo)所產(chǎn)生的電子被羰基碳原子捕獲，未配對(duì)電子誘發(fā)O-H鍵均裂，m/z =255離子由棕櫚酸丟失一個(gè)氫原子所得，在負(fù)離子方式下被檢測(cè)。圖6是實(shí)施例2的激光解析離解方法所獲得的脂肪酸甲酯質(zhì)譜圖激光誘導(dǎo)所產(chǎn)生的電子被羰基碳原子捕獲，未配對(duì)電子誘發(fā)O-CH3鍵均裂。碎片離子峰m/z = 255離子由棕櫚酸甲酯丟失一個(gè)甲基自由基所得，質(zhì)荷比相差18的碎片離子峰m/z = 237由未配對(duì)電子所引起的重排裂解所得，均在負(fù)離子模式下被檢測(cè)。圖7是實(shí)施例2的激光解析離解方法所獲得的甘油三酯質(zhì)譜圖激光誘導(dǎo)所產(chǎn)生的電子被羰基碳原子捕獲，未配對(duì)電子誘發(fā)O-X酯鍵均裂。碎片離子峰m/z = 281離子由油酸甘油三酯丟失甘油自由基所得，并在負(fù)離子模式下被檢測(cè)。與脂肪酸甲酯相比，甘油三酯的空間位阻大，不能發(fā)生重排裂解，因此質(zhì)荷比相差18的碎片離子峰不能被檢測(cè)。圖8是實(shí)施例3的激光解析離解方法所獲得的菜籽油質(zhì)譜圖，所檢測(cè)到的脂肪酸列于表I。圖9是實(shí)施例3的激光解析離解方法所獲得的棉籽油質(zhì)譜圖，所檢測(cè)到的脂肪酸列于表I。
表1.菜籽油和棉籽油中的脂肪酸分析結(jié)果_
月旨肪酸Si侖值(m/z)實(shí)測(cè)值(m/zf,(Da)強(qiáng)度實(shí)測(cè)值(m/zf^(Da)強(qiáng)度
C16:0255.2324255.23500.0026 851255.23180.00063540
C18:2279.2324279.23730.0049 3820279.23750.00517560
C18:l281.2481281.25420.00619760281.25490.00684790
C18:0283.2637283.26670.0030 595283.27130.0076716
C20:l309.2794309.28960.0102 661 na2 na2na2
C22:l337.3107337 33110.0204 1510337.32840.0177123
C25:l379.3576 na2 na2na2379.44120.0836484
C25:0381.3733_na^_na2na2381.61980.2465180na:不能用(not available)從圖和表I可以看到，各種不同類型的脂質(zhì)都獲得了很好的氣化和離解，質(zhì)譜圖信噪比高，背景干擾少。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1納米氧化鋒基質(zhì)和樣品祀的制備制備步驟依次如下:1、將15ml濃度為lmol/L的硫酸鋅溶液攪拌并加熱至60°C，然后滴加30ml濃度為lmol/L的碳酸氫銨溶液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時(shí)并保持在60°C ；2、將步驟I)得到的物質(zhì)在2000g離心(7722rpm) 2分鐘，棄去上清液，固體用純水洗至中性，并在100°C烘烤200分鐘；
3、取步驟2得到的干燥固體，放入馬弗爐中，將溫度升至500°C，煅燒2小時(shí)，得白色納米氧化鋅基質(zhì)顆粒；4、使用分析天平，稱取步驟3得到的產(chǎn)物，將Img步驟3得到的產(chǎn)物懸浮于150 yl異丙醇溶液中，超聲10分鐘，得到白色懸濁液，使用移液器，滴加I U I該白色懸濁液至質(zhì)譜儀樣品靶，等溶劑揮發(fā)完后，即得樣品靶。其中，步驟3所得產(chǎn)物的XRD圖如圖1，圖中衍射峰與JCPDS卡一致，證明產(chǎn)物為純氧化鋅。產(chǎn)物掃描電鏡圖如圖2，產(chǎn)物顆粒均勻，介于20 30納米?；诩{米氧化鋅基質(zhì)的樣品靶圖片如圖3。制備納米氧化鋅及在樣品靶上制作方法非常簡(jiǎn)單，適合于實(shí)際樣品分析。實(shí)施例2實(shí)施例1制備的 納米氧化鋅基質(zhì)和質(zhì)譜儀樣品靶用于分析游離脂肪酸、脂肪酸甲酯以及甘油三酯的標(biāo)準(zhǔn)品。1、稱取所得的納米氧化鋅基質(zhì)材料I毫克；2、將步驟I所得的納米氧化鋅懸浮于150 U I異丙醇溶液中，超聲10分鐘，得到白色懸池液；3、使用移液器，滴加IiU該白色懸濁液至質(zhì)譜儀樣品靶，并使溶劑揮發(fā)完；4、稱取游離脂肪酸、脂肪酸甲酯以及甘油三酯等標(biāo)準(zhǔn)品，用正己烷溶解，并配制成
10ug/u I的樣品溶液；5、移取步驟4的樣品溶液I U 1，滴加到步驟3所得的樣品靶；6、質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)，將滴加了樣品的靶放入質(zhì)譜儀(SYNAPT G2 HDMS，WATERS，USA)，將紫外激光的頻率調(diào)節(jié)為200HZ，所得的游離脂肪酸質(zhì)譜圖如圖5所示，脂肪酸甲酯質(zhì)譜圖如圖6所示,甘油三酯質(zhì)譜圖如圖7所示。實(shí)施例3實(shí)施例1制備的納米氧化鋅基質(zhì)和質(zhì)譜儀樣品靶用于分析植物油中脂肪酸1、稱取所得的納米氧化鋅基質(zhì)材料I毫克；2、將步驟I所得的納米氧化鋅懸浮于150 U I異丙醇溶液中，超聲10分鐘，得到白色懸池液；3、使用移液器，滴加IiU該白色懸濁液至質(zhì)譜儀樣品靶，并使溶劑揮發(fā)完；4、稱取5毫克植物油(菜籽油或棉籽油)，用正己烷溶解，并配制成50y g/yl的樣品溶液；5、移取步驟4的樣品溶液I U 1，滴加到步驟3所得的樣品靶；6、質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)，將滴加了樣品的靶放入質(zhì)譜儀(SYNAPT G2 HDMS，WATERS，USA)，將紫外激光的頻率調(diào)節(jié)為200HZ，所得的菜籽油質(zhì)譜圖如圖8所示，棉籽油質(zhì)譜圖如圖9所
/Jn o
權(quán)利要求
1.一種激光解析離解半導(dǎo)體納米基質(zhì)，其特征在于:該基質(zhì)用于質(zhì)譜儀樣品靶上，使脂肪酸、脂肪酸甲酯以及甘油三酯生物分子解析離解，產(chǎn)生可被質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器檢測(cè)的氣態(tài)負(fù)電荷粒子。
2.如權(quán)利要求1所述的激光解析離解半導(dǎo)體納米基質(zhì)，其特征在于:該基質(zhì)為半導(dǎo)體納米氧化鋒。
3.如權(quán)利要求2所述的激光解析離解半導(dǎo)體納米基質(zhì)，其特征在于:所述的為半導(dǎo)體納米氧化鋅由下述方法制得，制備步驟包括: 1)、將15ml濃度為lmol/L的硫酸鋅溶液攪拌并加熱至60°C，然后滴加30ml濃度為lmol/L的碳酸氫銨溶液，滴加完畢后繼續(xù)攪拌2小時(shí)并保持在60°C ； 2)、將步驟I)得到的物質(zhì)在2000g離心2分鐘，棄去上清液，固體用純水洗至中性，并在100°C烘烤200分鐘； 3)、取步驟2)得到的干燥固體，放入馬弗爐中，將溫度升至500°C，煅燒2小時(shí)，得白色基質(zhì)半導(dǎo)體納米氧化鋅顆粒，顆粒大小介于20 30納米。
4.一種質(zhì)譜儀樣品靶，其特征在于，該樣品靶以半導(dǎo)體納米氧化鋅為基質(zhì)。
5.權(quán)利要求4所述的質(zhì)譜儀樣品靶的制備方法，其特征在于，制備方法為:取Img所述的半導(dǎo)體納米氧化鋅基質(zhì)懸浮于150 Ul異丙醇溶液中，超聲10分鐘，得到白色懸濁液，使用移液器取I U I該白色懸濁液，滴加至質(zhì)譜儀樣品靶，等溶劑揮發(fā)完后，即得。
6.如權(quán)利要求4所述的質(zhì)譜儀樣品靶在生物分子質(zhì)譜分析中的應(yīng)用，其特征在于，取Img所述的半導(dǎo)體納米氧化鋅基質(zhì)懸浮于150 Ul異丙醇溶液中，超聲10分鐘，得到白色懸濁液，使用移液器取Iul該白色懸濁液，滴加至質(zhì)譜儀樣品靶，等溶劑揮發(fā)完后，將生物樣品滴加于白色納米基質(zhì)上，并使用紫外激光轟擊樣品，產(chǎn)生的氣態(tài)負(fù)電荷粒子用質(zhì)譜儀檢測(cè)，所述的生物樣品為脂肪酸、脂肪酸甲酯、甘油三酯、菜籽油或棉籽油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種激光誘導(dǎo)電子捕獲質(zhì)譜解析離解脂質(zhì)分子方法。它以納米氧化鋅為基質(zhì)，以紫外激光誘導(dǎo)產(chǎn)生的低能電子離解脂肪酸、脂肪酸甲酯以及甘油三酯等生物樣品分子。以硫酸鋅和碳酸氫銨為原料，在室溫下反應(yīng)后，再經(jīng)過烘干、煅燒等過程制得所需的納米氧化鋅材料。本方法制備的納米氧化鋅材料具有顆粒均勻、比表面積較大、純度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。由于該材料能夠有效吸收紫外光，因此誘導(dǎo)產(chǎn)生活性低能電子，并有效離解樣品分子。所得的質(zhì)譜圖背景干擾小，在低質(zhì)量端不產(chǎn)生其他常用有機(jī)小分子基質(zhì)導(dǎo)致的一系列干擾峰。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的儀器即可產(chǎn)生低能電子，能夠有效離解脂質(zhì)小分子，樣品分析操作簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的樣品前處理。
文檔編號(hào)H01J49/14GK103227096SQ20121002067
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月30日
發(fā)明者鐘鴻英, 付潔英, 王曉麗, 鄭石 申請(qǐng)人:華中師范大學(xué)