[发明专利]气相离子谱仪的探头

说明书

相关申请的交叉参照

本申请对1999年4月29日提交的临时申请U.S.S.N.60/131,652要求优先权，所述临时申请揭示的内容通过引用整体与本申请结合。

关于对在联邦政府资助研发下作出的发明拥有权利的陈述

不适用。发明背景

本发明涉及应用气相离子谱测定法尤其是质谱测定法的分离科学与分析生化学领域。一般而言，用质谱测定法分析生物样品涉及到应用激光等离子化源对少量材料样品作解吸附与离子化。离子化源将材料解吸成气相或蒸气相，而且在处理当中，对各个分子作离子化，然后离子化的分子经质量分析仪分散而被检测器检测。如在飞行时间质量分析仪中，正电荷离子化分子加速通过短小的高压场而飞入(漂入)高真空室，在高真空室远端撞击敏感的检测器表面。由于飞行时间是该离子化分子的质量的函数，因而可以利用离子化与撞击之间消逝的时间来识别有无特定质量的分子。

解吸附谱测定法曾经存在过一段时间，但是它难以确定蛋白质与核酸等大型完整生物聚合物的分子量，因为它们一旦解吸附就会分裂(破坏)。应用化学基质可以解决这一问题。在基质辅助激光解吸附/离子化(MALDI)中，把被分析物溶液混以某种基质溶液(如极大克分子过量的酸性紫外吸收基溶液)，混合物在沉淀于惰性探头表面后可以结晶，捕获晶体内的被分析物。选用的基质吸收激光能量，并把它传递给被分析物而造成解吸附与离子化。请参见美国专利5,118,937(Hillenkamp等)与美国专利5,045,694(Beavis & Chait)。

最近开发成功的表面增强型激光解吸附/离子化(SELDI)是对MALDI的一大推进。在SELDI中，探头表面是解吸附过程的积极参与者。一种型式的SELDI，探头的表面化学过程能选择地捕获有关的被分析物。如探头表面化学过程包括基于被分析物的共价或非共价固定化的氧相关、碳相关、硫相关和/或氮相关手段粘合官能团。探头的表面化学过程可以保留被粘合的被分析物而冲掉不被粘合的材料，因而可用质谱测定法解吸被粘合于探头表面的被分析物并对它分析。此法可直接解吸和分析样品而无需任何样品制备(如样品标记与净化)等中间环节，因而SELDI为直接检测被分析物提供了一种单一集成的操作系统。美国专利5,719,060(Hutchens & Yip)与WO98/59361(Hutchens & Yip)对SELDI及其修正型式已作了描述。

在分离科学与分析生化领域，上述的解吸附方法有着无限制的应用，例如细胞表面或可溶解受体能附着于探头表面而筛选配位体，然后用解吸附与离子化法分析被粘合的配位体。核酸分子也能附着于探头表面而从复合溶液里捕获生物分子，然后可用解吸附与离子化法对粘合于核酸的生物分子进行隔离与分析。另外，可用附着于探头表面的抗体捕获和识别特定的抗原，于是可用解吸附与离子化法对专门粘合于该抗体的抗原作隔离分析。

在分离科学与分析生化学领域，上述的探头虽然是一种重要的工具，但是仍希望研制一种有更大容量与更高灵敏度的带表面化学过程的探头。若可供分析的样品量极少且有限，则希望有一种检测灵敏度高的解吸附系统。另外，还希望研制一种能在探头上提供稳定的质量分辨率与粘合的被分析物强度的探头。

发明内容

本发明首次为气相离子谱仪提供了含水凝胶材料的探头，该材料的粘合官能团可粘合能被气相离子谱仪检测的被分析物。水凝胶材料是一种水溶液、水膨胀的聚合物，经交联能吸收至少是其液体重量的10倍，最好是至少100倍。通过对含被分析物液体溶液渗入物泡胀，水凝胶材料提供的三维染色体支架呈现出粘合官能团，导致在探头表面有大得多的被分析物容量，由此可以提高检测灵敏度。水凝胶材料的亲水特征还减弱了蛋白质等生物分子的非特定粘合。另外，水凝胶材料的透水特征可在冲洗时便于冲洗掉不被粘合的样品成分。

本发明还首次为气相离子谱仪提供了含均匀颗粒的探头，颗粒的粘合官能团可以粘合气相离子谱仪能检测的被分析物。颗粒的大小或直径很均一，故能将颗粒均衡地置于基板表面。这种探头可对其解吸的被分析物提供稳定的质量分辨率与强度。

在一个方面，本发明提供的探头可卸地插入气相离子谱仪，探头包括带表面的基板和表面上的水凝胶材料，其中交联水凝胶材料，且其包含粘合官能团可粘合能被气相离子谱仪检测的被分析物。

在一实施例中，基板呈带状或板状。

在另一实施例中，基板导电。

在另一实施例中，基板经处理可粘附水凝胶材料。