一種貴金屬核殼結構納米粒子及其制備與應用的制作方法

文檔序號：12572930閱讀：914來源：國知局

本發明涉及質譜檢測領域，尤其涉及一種貴金屬核殼結構納米粒子及其在基質輔助激光解析電離質譜分析中的應用。

背景技術：

自20世紀80年代發明基質輔助激光解吸電離質譜(MALDI MS)以來，作為一種質譜技術作為一種新興的軟電離方法，該技術成功解決了非揮發性和熱不穩定性的生物大分子難以電離問題。由于其靈敏度高、操作簡單方便，MALDI MS已廣泛應用于生物大分子特別是蛋白質研究領域，其可在10^-12mol甚至10^-15mol的水平上準確地測定分子量高達幾萬到幾十萬的生物大分子，還可通過改變基質、溶液條件和樣品的制備方法等實現大分子蛋白質非共價復合物的質譜檢測。

然而，由于基質峰的干擾，這種技術目前只能用于大分子量(>1000Da)樣品的分析，應用領域尚未廣泛擴展到小分子量(<500Da)樣品的研究。為能夠實現MALDI在低分子量端的應用，找到一種合適的基質用以排除基質干擾，同時提高MALDI的離子化效率來提升質譜檢測的靈敏度成為當前研究的熱點。1988年，Tanaka等首次將納米材料作為基質引入到MALDI MS分析中，成功應用30nm無機鈷納米顆粒和甘油混合分析了蛋白質溶菌酶。隨后，以多孔硅、碳納米管、硅納米粒子、金納米粒子等作為基質的研究也取得一定效果。此外，在對于復雜生物樣品體系檢測中，由于大量蛋白質、鹽類等物質存在，待測樣品離子化效率被嚴重干擾，從而檢出效率低下。

因此，開發一種全新的基質用于實際生物樣品中小分子端物質的檢測對解決疾病篩查等問題有重大意義。

技術實現要素：

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種貴金屬核殼結構納米粒子及其制備與應用，具體技術方案如下：

本發明提供了一種貴金屬核殼結構納米粒子，該納米粒子具有雙層結構，以二氧化硅納米粒子為核，以銀納米粒子連續包覆形成殼層結構；該納米粒子為球形顆粒，粒徑不大于1μm，顆粒粒度均一。

進一步地，該納米粒子的粒徑范圍為100nm～300nm。

進一步地，該納米粒子的殼層結構的厚度可調節，范圍在3～80nm，并且該調節是可根據銀氨溶液用量調控的。

進一步地，上述殼層結構由粒徑范圍為5～10nm的銀納米粒子構成，更進一步地，其粒徑范圍為5nm～8nm。

本發明還提供了一種貴金屬核殼結構納米粒子的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、以硝酸銀為前驅體，制備不同濃度的銀氨溶液；

步驟2、將二氧化硅加入步驟1中得到的銀氨溶液，并在室溫下超聲至溶液呈均相分散；

步驟3、將聚乙烯呲咯烷酮加入步驟2中得到的混合溶液，于30～100℃下反應0.5～10小時，以形成不同厚度的核殼結構；

步驟4、用乙醇和去離子水反復洗滌步驟3中得到的核殼結構的納米粒子，于60～70℃下干燥成粉末狀，即得到硅核銀殼的納米粒子。

本發明還提供了一種貴金屬核殼結構納米粒子作為基質在質譜分析中的應用，包括以下步驟：

步驟1、儀器與試劑的準備：激光解析電離質譜儀，只有信噪比大于10的質譜信號用于分析；采用脈沖電場延時提取及反射的工作方式，正離子模式進行檢測；

步驟2、根據權利要求5所述的方法制備硅核銀殼的納米粒子；

步驟3、將步驟2中得到的納米粒子重懸于去離子水中，作為質譜基質待用；

步驟4、制備質譜待測樣品；

步驟5、將硅核銀殼的納米粒子基質與待測樣品在靶板上復合點樣，用于質譜分析；

步驟6、利用內標物質進行質譜定量分析。

進一步地，上述靶板必須為潔凈的靶板，依次用無水乙醇、去離子水超聲清洗共1小時。

進一步地，上述步驟5中，將硅核銀殼的納米粒子基質在去離子水中超聲振蕩分散，當硅核銀殼的納米粒子基質干燥后，在其表面滴加待測樣品，干燥，硅核銀殼的納米粒子基質與待測樣品形成二次重結晶；或者，將硅核銀殼的納米粒子基質在去離子水中超聲振蕩分散后與待測樣品混合均勻，干燥，硅核銀殼的納米粒子基質與待測樣品形成二次重結晶。

本發明還提供了一種貴金屬核殼結構納米粒子作為基質在生物樣品的質譜分析中的應用，生物樣品包括血清、腦脊液、尿液、乳液、淚液、汗液。

進一步地，質譜分析定量的對象包括上述生物樣品中的小肽段、核苷酸單體、氨基酸、糖類、脂類和藥物小分子中的一種或多種。

進一步地，激光解析電離質譜儀為AB SCIEX TOF/TOF^TM 5800質譜儀，采用Nd:YAG激光器，波長為355nm。

進一步地，采用DataExplorer進行數據的分析處理。

利用上述硅核銀殼的納米粒子可進行生物體系中小分子的精準定量。根據體系中小分子質譜峰和內標物小分子同位素質譜峰面積比，已知小分子同位素濃度，二者為線性關系，故可求得實際體系中小分子濃度。

上述貴金屬核殼結構納米粒子作為基質能夠對生物體系中代謝小分子解析離子化效果選擇性地增強。可用于實際生物樣品體系中分子量為100Da～10000Da的分子檢測，包括血清、腦脊液、尿液、乳液、淚液、汗液等體系中小肽段、核苷酸單體、氨基酸、糖類、脂類或藥物小分子等。

本發明的優點在于：

靈敏度提高：有效排除有機基質的背景噪聲干擾，實現對小分子物質的精準識別。

耐鹽性、耐蛋白性良好：有效去除復雜的體系中含量較高的鹽類、蛋白大分子等的影響。

樣本消耗量少：僅消耗納升數量級的待測樣本即可得到其分子指紋圖譜，傳統的生化檢測方法需2.5微升～40微升，而本發明能將樣品量降至納升級別。

操作簡便：實驗中無需對樣品進行任何預處理，操作便捷，提供了高效、簡便的檢測方法。

定量精準：量化結果與傳統的生化檢測方法即臨床金標的差別很小。

以下將結合附圖對本發明作進一步說明，以充分說明本發明的目的、技術特征和技術效果。

附圖說明

圖1是本發明較優實施例中制備得到的不同殼層厚度的貴金屬核殼結構納米粒子的表征圖片，圖1a為0.24M銀氨溶液制備的納米粒子SEM圖片，圖片1b為0.3M銀氨溶液制備的納米粒子SEM圖片；圖片1c為0.5M銀氨溶液制備的納米粒子SEM圖片；

圖2是以本發明較優實施例中制備得到的貴金屬核殼結構納米粒子為基質檢測小分子標準品得到的質譜圖；圖2a是檢測葡萄糖標準品得到的質譜圖(葡萄糖標準品峰203:[葡萄糖+Na]+,219:[葡萄糖+K]+)；圖2b是檢測精氨酸標準品得到的質譜圖(精氨酸標準品峰197:[精氨酸+Na]+,213:[精氨酸+K]+)；

圖3是檢測腦脊液成分的質譜圖：圖3a為不使用任何基質的質譜圖，圖3b為使用傳統基質CHCA的質譜圖，圖3c為以本發明較優實施例中制備得到的貴金屬核殼結構納米粒子為基質的質譜圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明進行進一步描述。

硅核銀殼的納米粒子的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、以硝酸銀為前驅體，逐滴滴加氨水至溶液中黃褐色沉淀完全消失，溶液澄清透明，后定容以制備10^-2M～1M銀氨溶液；

步驟2、將質量分數2％～3％的二氧化硅分散液加入步驟1中得到的銀氨溶液，并在室溫下超聲至液體呈均勻分散；

步驟3、將聚乙烯呲咯烷酮加入步驟2中得到的混合溶液，于30～100℃下反應0.5～10小時，以形成不同厚度的核殼結構；

步驟4、用乙醇和去離子水反復洗滌步驟3中得到的核殼結構的納米粒子，于60～70℃下干燥成粉末狀，即得到硅核銀殼的納米粒子。

將上述步驟中得到的納米粒子重懸于去離子水中，作為質譜基質待用；

表征所用的儀器：

產物的尺寸和形貌表征在JEOL JEM-2100F透射電鏡TEM，JEOL JEM-2100F高分辨透射電鏡HRTEM以及Hitachi S-4800掃描電鏡SEM上完成。

表征結果為：

典型的硅核銀殼的納米粒子為納米球形顆粒，該納米球形顆粒的粒徑范圍為100nm～300nm，顆粒粒度均一，該納米球形顆粒具有核殼雙層結構，表面由5～10nm的納米銀小球組成，SEM表征圖片如圖1a至1c所示。納米粒子的殼層結構的厚度可調節，銀氨的用量越高，殼層的厚度越厚。

實施例1檢測葡萄糖標準品

利用硅核銀殼的納米粒子作為基質對葡萄糖小分子標準品進行基質輔助激光解析電離飛行時間質譜檢測的步驟如下：

(1)儀器與試劑的準備：激光解析電離質譜儀，只有信噪比大于10的質譜信號用于分析。采用AB SCIEX TOF/TOF^TM 5800質譜儀，Nd:YAG激光器，波長為355nm。采用脈沖電場延時提取及反射的工作方式，正離子模式進行檢測。采用DataExplorer觀察、處理、分析數據，只有信噪比大于10的質譜信號用于分析。

(2)制備硅核銀殼的納米粒子。

(3)依次用無水乙醇、去離子水超聲清洗MALDI靶板共1小時。

(4)將硅核銀殼的納米粒子基質在去離子水中超聲振蕩分散，當硅核銀殼的納米粒子基質干燥后，在其表面滴加葡萄糖樣品，干燥，硅核銀殼的納米粒子基質與葡萄糖樣品形成二次重結晶，在干燥的MALDI靶板上點樣。

(5)干燥后，用于激光解析離子化質譜分析。

質譜結果示于圖2a。

實施例2檢測精氨酸標準品

利用硅核銀殼的納米粒子作為基質對精氨酸小分子標準品進行基質輔助激光解析電離飛行時間質譜檢測的步驟如下：

(2)制備硅核銀殼的納米粒子。

(3)依次用無水乙醇、去離子水超聲清洗MALDI靶板共1小時。

(4)將硅核銀殼的納米粒子基質在去離子水中超聲振蕩分散，當硅核銀殼的納米粒子基質干燥后，在其表面滴加精氨酸樣品，干燥，硅核銀殼的納米粒子基質與精氨酸樣品形成二次重結晶，在干燥的MALDI靶板上點樣。

(5)干燥后，用于激光解析離子化質譜分析。

質譜結果示于圖2b。