[发明专利]一种用于激光解吸离子化质谱的螺旋二十四面体结构基底

说明书

本发明公开了一种用于激光解吸离子化质谱的螺旋二十四面体结构基底，该基底为三维网络状结构，表面覆盖一层贵金属，能与激光发生耦合，吸收并转移激光能量到待测分析物分子，使之脱附并裂解成带电荷的分子碎片。所述的螺旋二十四面体结构(Gyroid结构)服从以下关系：其中L为螺旋二十四面体结构的周期，t调节螺旋二十四面体结构的形貌。

技术领域

本发明属于免基质质谱分析领域，具体涉及一种一种用于激光解吸离子化质谱的螺旋二十四面体结构基底。

背景技术

激光解吸离子化(Laser Desorption/Ionization,LDI)是质谱分析领域的一种重要的“软电离”技术，主要用于生物大分子(如多肽、蛋白等)及细胞、组织的分析鉴定，基质辅助的激光解吸离子化(MALDI)技术曾获2002年诺贝尔化学奖。基质是一把双刃剑，虽然易化了LDI过程，但易受样品中盐含量的影响，且对低荷质比区的分析物信号有严重干扰。因此，免基质基底对于激光解吸离子化质谱具有重要意义。其基本设计思路是利用基底表面的微观结构与激光发生耦合并吸收部分光能，然后转移给样品分子帮助其解吸和离子化，称为表面辅助激光解吸离子化(Surface Assisted Laser Desorption/Ionization,表面辅助激光解吸离子化)。

目前表面辅助激光解吸离子化基底主要可分为碳基材料(石墨颗粒、富勒烯、碳纳米管等)、纳米颗粒材料(锗、金、银、铂、硅、氧化钨、二氧化钛等)和微表面结构(多孔硅、硅或铝的亚微米线、柱、井等)。吉林大学吕男教授课题组利用光刻蚀技术制备了有序的硅纳米锥阵列，实验发现激光吸收效率跟基底微结构相关，增加比表面积可提升吸收率，但能量耗散也随之增强。美国加州大学Wei J.及合作者在Nature上报道了硅基解吸离子化技术，他们用电化学腐蚀硅片得到的多孔硅替代了MALDI中的基质靶，验证了DIOS对于150-12000Da的各类分子，以及饱和盐溶液和缓冲液都能有效检测。这些研究结果从不同层面证实了微结构与激光的耦合有利于主动提高光吸收、转化效率。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种用于激光解吸离子化质谱的螺旋二十四面体结构基底，涉及一种面向表面辅助激光解吸离子化的三维基底，利用激光在螺旋二十四面体三维微结构中的局域化效应来增强基底对样品的解吸效率。

技术方案：本发明为一种用于激光解吸离子化质谱的螺旋二十四面体结构基底，该基底为三维网络状结构，表面覆盖一层贵金属，能与激光发生耦合，吸收并转移激光能量到待测分析物分子，使之脱附并裂解成带电荷的分子碎片。

所述的螺旋二十四面体结构服从以下方程：

其中L为螺旋二十四面体结构的周期，t调节螺旋二十四面体结构的形貌。

所述的螺旋二十四面体结构，其骨架通过双光子打印制备，表面覆盖的贵金属通过无电解电镀、原子层沉积、电子束蒸发等途径获得。

所述的螺旋二十四面体结构骨架，其周期为0.5～50μm，骨梁直径为0.1～1μm，骨架材料为骨架材料为厚膜光刻胶(SU8)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)含丙烯酰胺基团的光刻胶。

所述的螺旋二十四面体结构表面的贵金属为银、金、铂、钯或钛，厚度为10～500nm。

所述的激光为纳秒脉冲激光，脉冲能量峰值0.01～100mJ，脉宽1～10ns，频率1～100Hz，波长集中在紫外区(如337nm、355nm)或近红外区(如1064nm)。

所述的分析物一般为核酸、核苷酸、多肽、蛋白质、糖类、脂类、合成聚合物、代谢产物、药物、环境水样或土壤提取物。