[发明专利]一种具有亲水-超疏水复合界面芯片的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种具有亲水‑超疏水复合界面芯片的制备方法及应用，这种芯片可以被应用于改善MALDI质谱检测中样品和基质的结晶的均匀性，提高质谱检测的重现性。其步骤为：在基底上构筑中间是亲水的裸硅区域，周围是纳米结构的超疏水区域后，将基质和生物样品混合溶液滴加于所述的芯片上，在室温下自然晾干，得到均匀的基质与样品的共结晶颗粒。本发明的芯片在质谱检测中，能起到富集样品的作用，同时还可改善甚至消除咖啡环效应带来的影响，改善基质和样品的共结晶，改善质谱检测的重现性。

技术领域

本发明涉及芯片制备技术领域，具体涉及一种具有亲水-超疏水复合界面芯片的制备方法及应用。

背景技术

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)作为一种高特异性、高灵敏性、高准确性、分析速度快、多指标可同时检测等特点的新兴技术正逐渐被临床医学市场所认识与接受。在MALDI检测中，需要将样品和基质的混合溶液一起沉积在样品靶上，室温下自然干燥、结晶，再将样品靶送入质谱仪中进行检测。在此过程中，样品在样品靶上沉积面积的大小，样品与基质在样品靶上共结晶的均匀性，都会直接地影响质谱检测的结果。因此，利用合适的方式来调控样品靶表面的性质，对于精准调控的样品沉积面积以及改善样品与基质共结晶的均匀性至关重要。目前主要是通过改变样品靶表面的表面能或改变其表面结构的方法来调节样品靶表面性质，以此来达到改善样品沉积区域大小以及由于咖啡环效应造成样品与基质不均匀共结晶的目的。

通过光刻、表面自组装等方法，在基底上构筑亲疏水的图案化阵列涂层或单分子层，通常用到的疏水性材料，如：含氟或含碳链的硅烷、含氟的聚合物等，此方法即是通过改变基底的表面能的方式来减小样品的沉积点的大小，改善MALDI质谱检测中样品和基质的结晶的均匀性，改善质谱检测的重现性。但是通过在一个光滑的基底表面上修饰上疏水的材料来改变表面能可获得光滑表面接触角的极限只能达到120°，因为固体和液体之间的气穴极易被液体充满；其次，疏水的表面是由涂层材料或是单分子层修饰的，在实际复杂的环境中，如：酸性溶液、碱性溶液、盐溶液、有机溶剂、高温环境、机械磨损等，都是可能导致疏水表面化学性质变得不均匀，从而使表面的功能性丧失。如：中国专利“一种基底上制作亲疏水图案化表面的方法及其应用(授权号CN110632828B)”，他们提供了利用光刻的方法，制备出亲疏水交替的图案化阵列，疏水区域的接触角大约为115°，亲水区域的接触角为50°。但是，疏水区域是由固化的疏水性光刻胶组成的，光刻胶在遇到有机溶剂时，如：丙酮，有机溶剂就极容易破坏基底表面的结构，使其性能丧失，这会极大的限制基底的使用范围。

博士论文“基于金属催化刻蚀制备硅微纳结构及其在SALDI质谱中的应用”提供了一种直接通过改变基底表面结构的方式来调节基底的表面的性质。其方法是先在基底上大面积制备出硅锥纳米结构并进行疏水性单分子层的修饰，以提高基底的疏水性，测得的接触角120°；随后，通过光刻的方法，在其表面上制备出阵列的圆点，最终通过氧等离子处理表面，使其圆点位置转变为亲水并除去基底表面的光刻胶。这个方法虽然制备出了亲疏水相间的图案化，但是在实际的应用过程中，样品沉积位置很难看清，很难精确找到样品沉积位置，不利于实际的应用。在此基础上，博士论文“基于硅纳米结构提高SALDI-MS的解吸/电离效率”提供了一种改变表面结构方法的更为简单的方法。首先在基底上喷涂上氟化二氧化硅涂料，待溶剂挥发干，二氧化硅纳米粒子会发生聚集，增加了基底的粗超度和表面积，接触角可得155°；随后在其上滴加银纳米粒子水溶液，待溶液挥发干，在表面上会留下很小尺寸的银纳米粒子的亲水点。这个方法虽然简单，但是通过人为方法逐个滴加银纳米粒子水溶液的方法来制造亲水点，这不利于在实际中大批量的生产。若是需要进行大批量生产，还需要进一步配备额外的自动点样仪来实现。

发明内容