[发明专利]用于基质辅助激光解析电离质谱的阵列芯片及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及细胞代谢物的样品前处理及质谱分析技术领域，尤其涉及用于基质辅助激光解析电离质谱的阵列芯片及其制备方法与应用。

背景技术

众所周知，基质辅助激光解析电离质谱(MALDI-MS)是近年来发展起来的一种新型的软电离生物质谱，其无论是理论上还是设计上都是十分简单和高效的。MALDI-MS适用于生物大分子如蛋白质和聚合物等的检测分析，但是在小分子范围内却有来自有机基质的杂峰，这就干扰了基质辅助激光解吸电离质谱对小分子的分析检测，限制了该分析方法的应用。

此外，谷胱甘肽是一种含有巯基的小分子化合物，它在人体内含量十分丰富，是体内所有细胞中浓度最大的多肽，尤其是在肝脏当中，几乎存在于所有的生物组织中。谷胱甘肽含有特征官能团巯基，这使得这个三肽参与到生命活动中的很多过程中来，在人体内扮演着很重要的生理作用，比如，可以调节体内活性氧簇的代谢平衡，激活细胞内的基因转录等。

鉴于此，人们已经开发了多种谷胱甘肽的分析检测方法。常见的分离方法有高效液相色谱法、气相色谱法、探针法等，常见的检测方法有荧光光谱法、紫外检测法、质谱法等。由于巯基在空气中很容易被氧化，因此这些常见的谷胱甘肽的分析方法都需要对谷胱甘肽进行衍生化，文献Küster,A.；Tea,I.；Sweeten,S.；Rozé,J-C.；Richard J.Robins,R.J.；Darmaun,D.Anal Bioanal Chem 2008,390,1403-12中报导开发了一种快速有效的用气相色谱质谱联用的方法分析血液中的谷胱甘肽，他们用N，S-羧乙基二甲基酯将谷胱甘肽进行衍生化，分析脐带血样品中的谷胱甘肽。但是衍生化存在弊端，首先对谷胱甘肽进行衍生化就是一个比较复杂的步骤，其次部分衍生化试剂是很容易分解的，这就干扰了谷胱甘肽的检测，有的衍生化过程需要比较长的时间并且放热导致溶液温度比较高。因此除了依托衍生化方法分析谷胱甘肽，新的检测方法亟待开发。

发明内容

本发明的目的是提供用于基质辅助激光解析电离质谱的阵列芯片及其制备方法与应用，该阵列芯片既可以特异性富集含有巯基的小分子化合物谷胱甘肽，又可以接收激光能量并将能量传递给分析物谷胱甘肽辅助其解吸电离，避免了传统有机基质的使用及传统基质而带来的在小分子范围内的干扰峰。

本发明提供的阵列芯片，它包括由基底层和微孔阵列层组成的微坑阵列层；在所述基底层上，每个微坑的底部为具有锥孔的多孔结构，所述微坑的底部的表面上负载 有金纳米粒子，所述锥孔的底部沉积有银纳米粒子。

上述的阵列芯片中，所述锥孔的高度可为100～150nm，直径可为100～200nm，孔间距可为10～50nm。所述锥孔可由所述银纳米粒子向所述基底层内陷形成。

上述的阵列芯片中，所述银纳米粒子的直径可为100～200nm；所述金纳米粒子的直径可为10～20nm。

上述的阵列芯片中，所述基底层可为硅基底层；所述微孔阵列层可由光刻胶制成。由于微坑阵列及其之间的间隙亲疏水性会有差别，这种差异性保证了样品分析时不会交叉污染，同时又做到了高通量分析。

上述的阵列芯片中，所述微孔阵列层的厚度可为0.1～1mm，微孔的直径可为0.1～2mm，微孔的间距可为1～5mm。

本发明进一步提供了上述阵列芯片的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备由基底层和微孔阵列层组成的微坑阵列层；

(2)在所述基底层上，将每个微坑的底部制成具有锥孔的多孔结构，且在所述锥孔的底部沉积银纳米粒子；

(3)在所述基底层上，在所述微坑的底部的表面生成金纳米粒子。

上述的制备方法中，所述基底层可为硅基底层；

步骤(2)包括如下步骤：

2-1)将步骤(1)中所述微坑阵列层浸泡在氢氟酸的水溶液中进行酸化处理，然后置于含有硝酸银和氢氟酸的混合溶液中，所述微坑的表面沉积上银纳米粒子；

2-2)将经步骤2-1)处理的微坑阵列层浸泡在氢氟酸和过氧化氢的混合溶液中，静置，所述银纳米粒子垂直陷入所述硅基底层中形成底部沉积有银纳米粒子的锥孔，所述微坑的底部形成具有锥孔的多孔结构；

步骤(3)的操作如下：

将经步骤(2)处理的微坑阵列层浸泡在氢氟酸的水溶液中进行酸化处理，然后置于氯金酸的水溶液中，在所述微坑的底部的表面原位生成金纳米粒子，即可得到所述阵列芯片。

本发明方法主要基于金属辅助化学腐蚀原理。