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、高準確度以及高分辨能力，是鑒定復(fù)雜有機化合物結(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，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，利用強電場產(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激光的有機小分子與待測樣品混合，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小分子基質(zhì)又在低分子質(zhì)量范圍內(nèi)產(chǎn)生很強的背景干擾。本發(fā)明利用納米氧化鋅對紫外光的吸收特點，利用光誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性低能電子，使待測脂質(zhì)分子氣化并電離，產(chǎn)生能被質(zhì)譜質(zhì)量分析器所檢測的氣態(tài)負離子。該方法不需要有機小分子作為基質(zhì)，從而消除了低質(zhì)量端的背景干擾，實現(xiàn)脂質(zhì)分子的準確快速測定。雖然電子轉(zhuǎn)移解離檢測器(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。該方法簡單，制備的基質(zhì)對紫外光的吸收強，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)量分析器檢測的氣態(tài)負電荷粒子。實現(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)量分析器檢測的氣態(tài)負電荷粒子。

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，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)負電荷粒子用質(zhì)譜儀檢測，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: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
需有毒有害試劑。2.整個工藝過程簡單易控制，耗能少，產(chǎn)率高，成本低，符合實際生產(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)的樣品靶制作簡單，背景干擾小，分析速度快。以下結(jié)合本發(fā)明實施例和附圖進一步說明激光誘導(dǎo)電子捕獲質(zhì)譜解析離解脂質(zhì)分子方法及效果。


圖1是實施例1制備的樣品的XRD衍射峰圖中:衍射峰特點符合ZnO的粉末衍射標準聯(lián)合委員會JCPDS卡。由于納米效應(yīng)，衍射峰的強度較低并且峰變寬。圖2是實施例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帶和導(dǎo)帶之間的能級差，電子被激發(fā)至導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生電子-空穴對。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中的移動方向不同，因此電子-空穴的復(fù)合被有效抑制。電子從樣品靶飛出后，在電場中獲得20eV能量，并被樣品分子中的缺電子原子捕獲，未配對的單電子進而引發(fā)分子中化學(xué)鍵的斷裂，實現(xiàn)樣品的離子化。所產(chǎn)生的氣態(tài)離子穿過提取電極、六級桿，最終飛出狹縫，進入質(zhì)量分析器。圖5是實施例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，未配對電子誘發(fā)O-H鍵均裂，m/z =255離子由棕櫚酸丟失一個氫原子所得，在負離子方式下被檢測。圖6是實施例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由未配對電子所引起的重排裂解所得，均在負離子模式下被檢測。圖7是實施例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，并在負離子模式下被檢測。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。圖8是實施例3的激光解析離解方法所獲得的菜籽油質(zhì)譜圖，所檢測到的脂肪酸列于表I。圖9是實施例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)實測值(m/zf,(Da)強度實測值(m/zf^(Da)強度
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。
具體實施例方式實施例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，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單，適合于實際樣品分析。實施例2實施例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準品。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準品，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)譜分析實驗，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。實施例3實施例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)譜分析實驗，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)量分析器檢測的氣態(tài)負電荷粒子。
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，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)負電荷粒子用質(zhì)譜儀檢測，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。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)生其他常用有機小分子基質(zhì)導(dǎo)致的一系列干擾峰。本發(fā)明方法簡單，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，樣品分析操作簡單，無需復(fù)雜的樣品前處理。
文檔編號H01J49/14GK103227096SQ20121002067
公開日2013年7月31日 申請日期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 申請人:華中師范大學(xué)