本發(fā)明涉及質(zhì)譜檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種用于質(zhì)譜檢測的新型納米芯片及其制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

質(zhì)譜分析(MS)是一種測量離子質(zhì)荷比(質(zhì)量-電荷比)的分析方法。它通過電離源將生物分子轉(zhuǎn)化為氣相離子，然后利用質(zhì)譜分析儀的電場、磁場將具有特定質(zhì)量與電荷比值(m/z)的離子分離開來，經(jīng)過離子檢測器收集分離的離子，確定離子的而z值，再通過數(shù)據(jù)檢索來分析鑒定未知分子。質(zhì)譜用于生物分子鑒定精度高、分析時間短，可同時處理許多樣品。基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜(MALDI-MS)就是近年來涌現(xiàn)出的一種成功地用于生物分子質(zhì)譜分析的軟電離技術(shù)。

MALDI-MS由Tanaka等于1988年率先提出，該方法的成功之處是在質(zhì)譜檢測中引入了基質(zhì)(Matrix)。基質(zhì)在MALDI-MS中發(fā)揮著吸收、傳遞激光能量、分散樣品分子并使其離子化等作用，同時輔助基質(zhì)還解決了非揮發(fā)性、熱不穩(wěn)定性的生物大分子在MS中的解吸離子化問題，使生物大分子能被成功檢測。同時該方式有著諸多獨特的優(yōu)點：首先，MALDI靈敏度及效率都很高，即使只有極少的樣品也可進行分析；第二，允許樣品中的雜質(zhì)有一定的含量；第三，樣品制備簡單，數(shù)據(jù)獲得迅速。目前MADLI技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于口腔癌、肺癌和子宮癌等疾病生物標志物的發(fā)現(xiàn)以及組織成像的研究中。但在實際應(yīng)用中，MALDI存在對低豐度的生物分子檢測靈敏度較低，低分子量的生物分子的檢測信號信噪比低，且會出現(xiàn)基質(zhì)分布不均勻現(xiàn)象等缺點。同時基質(zhì)的引入也導(dǎo)致了低分子量區(qū)域內(nèi)基質(zhì)峰的存在，因而極大的限制了該方法在小分子分析中的應(yīng)用。綜上所述，一種高靈敏度、快速、免基質(zhì)的新型納米芯片亟待開發(fā)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種用于質(zhì)譜檢測的新型納米芯片，可以克服傳統(tǒng)MALDI-MS的不足，直接分析生物樣品例如血清中的分子，包括小分子，能夠?qū)ρ宄煞值冗M行定性和定量的分析。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種用于質(zhì)譜檢測的納米芯片，納米芯片的底層為SiO₂顆 粒，SiO₂顆粒的粒徑不大于1μm，顆粒粒度均一，SiO₂顆粒具有光滑表面；納米芯片的表層為金屬，且金屬的表面粗糙。

進一步地，上述SiO₂顆粒的粒徑范圍為50nm～1μm。

進一步地，上述金屬包括金、銀、鉑、鈀、鋁、鐵、鈦、銅、鋅、鎳、鉻、鉬、錫和鋇。

進一步地，金屬的顆粒的粒徑范圍為5nm～100nm。

本發(fā)明還提供了一種用于質(zhì)譜檢測的納米芯片的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：通過經(jīng)典的Stober方法合成粒徑為50nm～1μm的SiO₂顆粒；

步驟2：使用溶膠提拉方法將上述SiO₂顆粒均勻地分布在載玻片表面；

步驟3：利用磁控濺射儀將金屬均勻地鋪在步驟2中得到的載玻片表面。

本發(fā)明還提供了一種用于質(zhì)譜檢測的納米芯片在生物樣品檢測中的應(yīng)用，包括以下步驟：

步驟1：儀器與試劑的準備：激光解析電離質(zhì)譜儀，正離子檢測且只采用信噪比大于10的信號并用于分析，點樣儀；

步驟2：根據(jù)上述方法制備納米芯片；

步驟3：制備生物樣品，將生物樣品按不同比例稀釋后通過移液槍或點樣儀點樣在納米芯片上，室溫下干燥；

步驟4：分析質(zhì)譜檢測結(jié)果，得出結(jié)論。

進一步地，生物樣品點樣體積為0.5nL-1μL。

進一步地，生物樣品包括標準品小分子、血清、尿液。

進一步地，對生物樣品的稀釋倍數(shù)小于等于10000倍。

進一步地，檢測的分子量范圍是小于等于10000Da。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

本新型納米芯片成本低，可以大批量制作。

可以一定程度上排除其他生物分子的干擾，選擇性的檢測特定生物分子，且避免了基質(zhì)帶來的強背景噪聲。

芯片重現(xiàn)性好，高耐鹽性；樣品點與點之間的重復(fù)性良好，且在高鹽的情況下依舊能高效的離子化目標分析物。

生物樣品檢測預(yù)處理簡單，易于操作。

用量極少：選擇合適的稀釋比例情況下，只需要極少的樣本用于檢測，極大促進了生物樣品庫微型化的進展。

整個過程快速高效：整個檢測過程，只需要幾分鐘就可以得到最后的檢測結(jié)果。

以下將結(jié)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(shù)特征和技術(shù)效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較優(yōu)實施例中制備得到的納米芯片的截面SEM表征圖片；

圖2為葡萄糖標準品的質(zhì)譜檢測結(jié)果(葡萄糖峰值：m/z 203[M+Na]⁺)；

圖3為血清的質(zhì)譜檢測結(jié)果(葡萄糖峰值：m/z 203[M+Na]⁺)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行進一步描述。

用于質(zhì)譜檢測的新型納米芯片制備包括以下步驟：

步驟1：通過經(jīng)典的Stober方法合成直徑50nm～1μm的SiO₂溶膠：將體積比為2：50：2的水、乙醇、氨水攪拌均勻后，再加入體積比為3的正硅酸四乙酯繼續(xù)攪拌6～8小時。

步驟2：把步驟(1)得到的SiO₂溶膠稀釋，將清洗后的載玻片浸入其中并進行提拉，得到帶有SiO₂顆粒涂層的載玻片。

步驟3：利用磁控濺射儀將金顆粒均勻的鋪在步驟2得到的載玻片表面，即得到用于質(zhì)譜檢測的新型納米芯片。

芯片的表征：

表征所用儀器有：透射電鏡JEOL JEM-2100F；掃描電鏡Hitachi S-4800；接觸角測試EasyDrop。

表征結(jié)果為：

通過SEM表征可以到SiO₂納米顆粒粒徑分布均一。根據(jù)DLS的測量，SiO₂顆粒的分散系數(shù)為0.06，表明顆粒具有很好的溶解性和穩(wěn)定性。接觸角測試結(jié)果為114.5°，證明該材料具有較好的疏水性表面。最后通過SEM圖像可以看出，濺射金屬后的SiO₂粒子表面有尺寸小于100nm的納米顆粒，該結(jié)構(gòu)及其表面特性都有利于增強待檢測分子的質(zhì)譜信號。

以下的幾個應(yīng)用實例有利于說明該新型納米芯片在質(zhì)譜檢測中的應(yīng)用。

實施例1：該芯片用于葡萄糖標準品的檢測

(1)儀器與試劑：AB 5800MALDI TOF激光解析電離質(zhì)譜儀(反射模式，正離子檢測)，Millipore Milli-Q system純水儀，GeSiM點樣儀。

(2)將待檢測的葡萄糖樣品按0-10000倍稀釋。

(3)在該新型納米芯片上點樣并在室溫下干燥。

(4)葡萄糖分子采用質(zhì)譜分析。

結(jié)果示于圖2。

實施例2：該芯片用于賴氨酸標準品的檢測

(1)儀器與試劑：AB 5800MALDI TOF激光解析電離質(zhì)譜儀(反射模式，正離子檢測)，Millipore Milli-Q system純水儀，GeSiM點樣儀。

(2)將待檢測的賴氨酸樣品按0-10000倍稀釋。

(3)在該新型納米芯片上點樣并在室溫下干燥。

(4)進行質(zhì)譜分析。

實施例3：該芯片用于血清中小分子的定性檢測

(1)儀器與試劑：AB 5800MALDI TOF激光解析電離質(zhì)譜儀(氮激光器，波長355nm，反射模式，正離子檢測)，Millipore Milli-Q system純水儀，GeSiM點樣儀，Data Explore軟件，OriginPro 2015軟件。

(2)將血清按按0-10000倍稀釋。

(3)將稀釋后的血清點樣在該新型納米芯片上，用于檢測。

(5)分析得到的質(zhì)譜結(jié)果。

結(jié)果示于圖3。

本發(fā)明中的納米芯片可實現(xiàn)生物分子在質(zhì)譜分析上的定量及定性檢測；且在質(zhì)譜分析時不會出現(xiàn)采用傳統(tǒng)基質(zhì)檢測時帶來的強背景噪聲及不均質(zhì)性，因而可以更有效檢測樣品中的小分子，獲得更好的分析效果。該芯片有較好的耐鹽性，適用于實際生物樣品快速、并行、高效檢測。本芯片制備方法簡單，時間短且經(jīng)濟成本低，可批量化生產(chǎn)，因而具有較好的應(yīng)用前景，值得推廣應(yīng)用。

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