本發(fā)明涉及質(zhì)譜檢測領域，尤其涉及一種核殼結構納米基質(zhì)的制備及其在質(zhì)譜分析中的應用。

背景技術：

基質(zhì)輔助激光解析電離質(zhì)譜(MALDI-MS)是近年來發(fā)展起來的一種高效率高精度的生物檢測手段，并成功應用于基因組、蛋白組、代謝組甚至是臨床醫(yī)學的診斷，主要通過對樣品離子的質(zhì)荷比(m/z)的分析而實現(xiàn)對樣品進行精準定性和定量。MALDI-MS采用的是基質(zhì)輔助激光解吸電離技術，即激光照射在由被測樣品和基質(zhì)形成的共同結晶上，從而使得被測樣品電離。在這中間基質(zhì)起到吸收激光能量并將其傳遞給被測樣品的作用，因此基質(zhì)需要在特定波長范圍的激光條件下有很好的能量吸收能力。根據(jù)被分析物質(zhì)子化和去質(zhì)子化能力不同，MALDI-MS主要分為正離子模式和負離子模式。其準確度高達0.1％～0.01％，遠遠高于目前常規(guī)應用的生化、高效凝膠色譜等技術。由于基質(zhì)的存在，MALDI技術中激光吸收條件與被分析物m/z條件完全獨立，因此MALDI可測的物質(zhì)m/z范圍非常廣，上可達到10000Da，這為蛋白質(zhì)的檢測提供了新的途徑和便利。綜上，MALDI-MS具有可檢測的分子量范圍大，掃描速度快，分辨率、靈敏度高，儀器結構簡單等顯著優(yōu)點，發(fā)展意義顯著。

現(xiàn)有比較成熟的基質(zhì)主要為一次性有機基質(zhì)，例如：CHCA(肉桂酸)、DHB(2，5-二羥基苯甲酸)和SA(芥子酸)。然而有機基質(zhì)普遍存在問題，因為有機基質(zhì)在低質(zhì)荷比(m/z<1000Da)段會產(chǎn)生大量不可復制的碎片，其干擾不可去除，這對質(zhì)譜分析帶來了很大的局限。此外，對于簡單的標準樣品體系，MALDI-MS的檢測限尚可達到10^-15～10^-18，但在如腦脊液、血清等生物樣品中，還含有大量蛋白質(zhì)、鹽類等干擾物，極大影響了待測樣品離子化效率。

在此基礎上，科學家開始探索無機納米材料作為MALDI的固體基質(zhì)或作為有機基質(zhì)的增強材料。其中有一些無機納米材料已被證明有作為基質(zhì)的潛能，比如金納米顆粒，碳納米管，石墨烯，二氧化硅等。盡管新型基質(zhì)的研究已漸成熱點，但目前尚沒有一種基質(zhì)能夠集制備過程簡單、尺寸均一、分散性好、背景噪聲小、增強效果好、可用于精準定量等優(yōu)點于一身。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種核殼結構納米基質(zhì)，并將其應用于質(zhì)譜分析，特別是低質(zhì)量范圍段。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明提供了一種核殼結構納米基質(zhì)，該核殼結構納米基質(zhì)為SiO₂@Pt核殼結構，為納米球形顆粒，該納米球形顆粒的直徑小于1μm，顆粒粒度均一，該納米球形顆粒具有粗糙表面。粗糙的表面、穩(wěn)定的結構、較大的表面積對于增強小分子解析離子化效果有非常重要的作用。

進一步地，該納米球形顆粒的直徑范圍為150nm～600nm。

進一步地，該核殼結構的核由二氧化硅納米小球構成，二氧化硅納米小球的顆粒直徑范圍為100nm～500nm。

進一步地，該核殼結構的殼由鉑納米小球組成，該鉑納米小球的直徑不大于50nm，優(yōu)選地，其直徑為5nm～10nm，且該鉑納米小球形成粗糙表面。

本發(fā)明還提供了一種核殼結構納米基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

第一步：以乙醇為溶劑，加入氨水2～5毫升攪拌5～30分鐘后，加入正硅酸乙酯1～5毫升持續(xù)攪拌反應6～8小時，制備尺寸均一的二氧化硅小球；

第二步：將第一步得到的二氧化硅小球以水和乙醇為混合溶劑加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)加熱攪拌反應1小時，以形成SiO₂-NH₂納米顆粒；

第三步：將第二步形成的SiO₂-NH₂納米顆粒用去離子水分散，在溶液中加入氯金酸和氫氧化鈉，在75℃下攪拌反應10分鐘，以得到二氧化硅金種納米粒子；

第四步：將氯鉑酸和碳酸鉀以一定比例混合，并在遮光條件下攪拌12小時，得到生長溶液；

第五步：將第三步得到的二氧化硅金種納米粒子以去離子水為溶劑超聲分散，并和第四步得到的生長溶液混合，加入還原劑硼氫化鈉，常溫攪拌1小時，得到SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒；

第六步：將SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒重懸在去離子水中，作為基質(zhì)使用。

本發(fā)明還提供了上述核殼結構納米基質(zhì)在質(zhì)譜分析中的應用，包括以下步驟：

第一步：儀器與試劑的準備：激光解析電離質(zhì)譜儀，只有信噪比大于10的質(zhì)譜信號用于分析；采用脈沖電場延時提取及反射的工作方式，正離子模式進行檢測；

第二步：根據(jù)上述方法制備SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)；

第三步：制備待分析樣品，此處的“制備”，是指樣品的常規(guī)制備，例如將葡萄糖粉末配制成葡萄糖溶液，將氨基酸粉末配制成氨基酸溶液等，無須對 樣品進行任何預處理，例如血清、腦脊液等生物樣品，得到材料后可直接用于分析；

第四步：將SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)與待分析樣品復合，在靶板上點樣，進行質(zhì)譜分析。此處的“復合”，有三種情況：其一、在干燥的待分析樣品上滴加SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)的混懸液，干燥；其二、在干燥的SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)上滴加待分析樣品的溶液，干燥；其三、將待分析樣品的溶液與SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)的混懸液混合，干燥。

進一步地，在上述質(zhì)譜分析的應用中，須使用潔凈的靶板，靶板依次用甲酸、無水乙醇、去離子水超聲清洗共1.5小時。

進一步地，將SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)在去離子水中超聲震蕩分散，當待分析樣品干燥后，在待分析樣品表面滴加SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)的混懸液，待分析樣品與SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)形成二次重結晶。

進一步地，本發(fā)明還提供了上述核殼結構納米基質(zhì)在生物樣品的質(zhì)譜分析中的應用。

進一步地，上述生物樣品包括血清、腦脊液、氨基酸或糖類。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

靈敏度提高：有效排除有機基質(zhì)的背景噪聲干擾，實現(xiàn)對小分子物質(zhì)的精準識別。

耐鹽性、耐蛋白性良好：有效去除復雜的血清、人腦脊液等體系中含量較高的鹽類、蛋白大分子等的影響。

操作簡便：實驗中無需對樣品進行任何預處理，操作便捷，提供了高效、簡便的檢測方法。

上述核殼結構納米基質(zhì)能有效排除傳統(tǒng)有機基質(zhì)的背景噪聲干擾，大大提升小分子物質(zhì)的解析離子化效果。使用該基質(zhì)進行質(zhì)譜分析，可以實現(xiàn)特異性檢測指定類別分子，排除其他分子干擾并具有一定的耐鹽性，適用于生物體液體系的檢測。本發(fā)明作為一種快速高效的檢測手段，其所帶來的極少的樣品消耗，有利于生物樣品庫的微型化，值得推廣和應用。

以下將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明，以充分說明本發(fā)明的目的、技術特征和技術效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明較優(yōu)實施例中制備得到的SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒的TEM表征圖片；

圖2是以本發(fā)明較優(yōu)實施例中制備得到的SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒為基質(zhì)檢測葡萄糖標準品得到的質(zhì)譜圖；

圖3是以本發(fā)明較優(yōu)實施例中制備得到的SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒為基質(zhì)檢測精氨酸標準品得到的質(zhì)譜圖；

圖4是以CHCA為基質(zhì)檢測小分子標準品得到的質(zhì)譜圖，用于對比；

圖5是以本發(fā)明較優(yōu)實施例中制備得到的SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒為基質(zhì)檢測腦脊液成分的質(zhì)譜圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明進行進一步描述。

SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

第一步：以乙醇為溶劑，加入氨水2～5毫升攪拌5～30分鐘后，加入正硅酸乙酯1～5毫升持續(xù)攪拌反應6～8小時，制備尺寸均一的二氧化硅小球；

第二步：將第一步得到的二氧化硅小球用乙醇超聲分散，以水和乙醇為混合溶劑加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)在95℃下攪拌反應1小時，以形成SiO₂-NH₂納米顆粒；

第三步：將第二步形成的SiO₂-NH₂納米顆粒用去離子水分散，在溶液中加入氯金酸和氫氧化鈉，在75℃下攪拌反應10分鐘，并慢速攪拌退火12小時，以得到二氧化硅金種納米粒子；

第四步：將氯鉑酸和碳酸鉀以1:50～1:300的比例混合，并在遮光條件下攪拌12小時，得到生長溶液；

第五步：將第三步得到的納米粒子以去離子水為溶劑超聲分散，并和第四步得到的生長溶液混合，加入還原劑硼氫化鈉，常溫攪拌1小時，得到SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)。

表征所用的儀器：

產(chǎn)物的尺寸和形貌表征在JEOL JEM-2100F透射電鏡(TEM)，JEOLJEM-2100F高分辨透射電鏡(HRTEM)以及Hitachi S-4800掃描電鏡(SEM)上完成。

表征結果為：

SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒的粒度均一，平均直徑約為150nm。高分辨掃描電鏡結果顯示顆粒表面粗糙不光滑。透射電鏡結果表明表面的粗糙由直徑約為5-10nm的納米小球組成，如圖1所示。

實施例1檢測葡萄糖標準品

利用SiO₂@Pt核殼結構納米基質(zhì)對小分子標準品進行基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜檢測的步驟如下：

(1)儀器與試劑的準備：激光解析電離質(zhì)譜儀(MALDI)，只有信噪比 大于10的質(zhì)譜信號用于分析。采用AB SCIEX TOF/TOF^TM 5800質(zhì)譜儀，Nd:YAG激光器，波長為355nm。采用脈沖電場延時提取及反射的工作方式，正離子模式進行檢測。采用DataExplorer觀察、處理、分析數(shù)據(jù)，只有信噪比大于10的質(zhì)譜信號用于分析；

(2)按照上述方法制備SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒；

(3)依次用甲酸、無水乙醇、去離子水超聲清洗MALDI靶板共1.5小時，干燥；

(4)將SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒與葡萄糖等體積比復合，具體來說，SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒在去離子水中超聲震蕩分散，當點在靶板上的葡萄糖溶液干燥后，在其表面滴加基質(zhì)混懸液，葡萄糖與基質(zhì)形成二次重結晶；

(5)樣品干燥后，用于激光解析離子化質(zhì)譜分析。

質(zhì)譜分析結果如圖2所示。

實施例2檢測精氨酸標準品

(1)儀器與試劑的準備：激光解析電離質(zhì)譜儀(MALDI)，只有信噪比大于10的質(zhì)譜信號用于分析。采用AB SCIEX TOF/TOF^TM 5800質(zhì)譜儀，Nd:YAG激光器，波長為355nm。采用脈沖電場延時提取及反射的工作方式，正離子模式進行檢測。采用DataExplorer觀察、處理、分析數(shù)據(jù)，只有信噪比大于10的質(zhì)譜信號用于分析；

(2)按照上述方法制備SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒；

(3)依次用甲酸、無水乙醇、去離子水超聲清洗MALDI靶板共1.5小時，干燥；

(3)將SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒與精氨酸等體積比復合，具體來說，SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒在去離子水中超聲震蕩分散后點在靶板上，干燥后，在其表面滴加精氨酸溶液，精氨酸與基質(zhì)形成二次重結晶；

(5)樣品干燥后，用于激光解析離子化質(zhì)譜分析。

質(zhì)譜分析結果如圖3所示。

實施例3檢測腦脊液樣品

(1)儀器與試劑的準備：激光解析電離質(zhì)譜儀(MALDI)，只有信噪比大于10的質(zhì)譜信號用于分析。采用AB SCIEX TOF/TOF^TM 5800質(zhì)譜儀，Nd:YAG激光器，波長為355nm。采用脈沖電場延時提取及反射的工作方式，正離子模式進行檢測。采用DataExplorer觀察、處理、分析數(shù)據(jù)，只有信噪比大于10的質(zhì)譜信號用于分析；

(2)按照上述方法制備SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒；

(3)制備腦脊液樣品；

(4)依次用甲酸、無水乙醇、去離子水超聲清洗MALDI靶板共1.5小時，干燥；

(5)將SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒與腦脊液樣品混合后，點在靶板上；

(6)樣品干燥后，用于激光解析離子化質(zhì)譜分析。

質(zhì)譜分析結果如圖5所示。

實施例4檢測血清樣品

(1)儀器與試劑的準備：激光解析電離質(zhì)譜儀(MALDI)，只有信噪比大于10的質(zhì)譜信號用于分析。采用AB SCIEX TOF/TOF^TM 5800質(zhì)譜儀，Nd:YAG激光器，波長為355nm。采用脈沖電場延時提取及反射的工作方式，正離子模式進行檢測。采用DataExplorer觀察、處理、分析數(shù)據(jù)，只有信噪比大于10的質(zhì)譜信號用于分析；

(2)按照上述方法制備SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒；

(3)制備血清樣品；

(4)依次用甲酸、無水乙醇、去離子水超聲清洗MALDI靶板共1.5小時，干燥；

(5)將SiO₂@Pt核殼結構納米顆粒與血清樣品混合后，點在靶板上；

(6)樣品干燥后，用于激光解析離子化質(zhì)譜分析。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。