[发明专利]用于飞行时间质谱检测蛋白和核酸的通用芯片

说明书

本发明提供用于飞行时间质谱检测蛋白和核酸的通用芯片，其中所述芯片包括：(1)芯片主体：主体表面具有微整列排列的亲水性点样孔和疏水性孔外区；(2)由金属底板构成的芯片适配器，其中该适配器表面分布多个与芯片主体匹配的芯片卡槽，其中，芯片主体选自质地坚韧、平面度佳的单面抛光的金刚石、单晶硅、石英晶体的芯片，所述亲水性点样孔覆盖150‑800nm的亲水性薄膜，疏水性孔外区覆盖150nm‑2μm疏水性薄膜，其表面水滴接触角＞120°；其中预先使用覆盖基质溶液对点样孔进行预处理，所述基质溶液选自用于蛋白质谱的基质溶液，或基质溶液选自用于核酸质谱的基质溶液。

技术领域

本发明涉及一种用于飞行时间质谱检测蛋白和核酸的两用芯片，能质谱检测蛋白和核酸分子，属于质谱检测领域。

背景技术

蛋白质组学(proteomics)是从整体水平上研究细胞内蛋白质的组成、活动规律及蛋白质与蛋白质的相互作用，是功能基因组学时代一门新的科学。包括鉴定蛋白质的表达、修饰形式、结构、功能和相互作用等。根据研究目的，蛋白质组学可以分为表达蛋白质组学、结构蛋白质组学和功能蛋白质组学。表达蛋白质组学用于细胞内蛋白样品表达的定量研究。以绘制出蛋白复合物的结构或存在于一个特殊的细胞器中的蛋白为研究目的的蛋白质组学称为结构蛋白质组学，用于建立细胞内信号转导的网络图谱并解释某些特定蛋白的表达对细胞的作用[2]。功能蛋白质组学以细胞内蛋白质的功能及蛋白质之间的相互作用为研究目的，通过对选定的蛋白质组进行研究和分析，能够提供有关蛋白质的磷酸化、糖基化等重要信息。

蛋白质组学研究的核心就是能够系统的鉴定一个细胞或组织中表达的每一个蛋白质及蛋白质的性能。蛋白质组学的主要相关技术有双向凝胶电泳、双向荧光差异凝胶电泳、质谱分析等[2]。由于蛋白质的高度复杂性和大量低丰度蛋白质的存在，对分析技术提出了巨大挑战，生物质谱技术则是适应这一挑战的必然选择，近期飞速发展的即为MALDI-TOF质谱。

基于MALDI-TOF质谱的蛋白质组学技术用于微生物鉴定和分类与传统的方法以及现在主要在用的自动化仪器相比，具有以下特点：

①操作简单、快速。可将单个微生物菌落或其它生物材料直接加到MALDI样品靶上并使用MALDI-TOF质谱仪进行分析，谱图识别可以在几分钟内完成，且数据评估同测定直接连接。这种简单且唯一的工作流程对于绝大多数微生物的鉴定是足够的，且不需要进行革兰氏染色、氧化酶测试或PCR引物和条件选择。

②重复性好。在很宽的条件范围内，MALDI方法都被证明是很稳定的。生长培养基的不同组成对峰模式分布影响非常小，如在从4000到12000Da的范围内，几乎没有观察到培养基的影响。同样，细胞的生长状态对峰模式也没有影响，缓慢生长期的细胞与对数生长期、平台期或者死亡期的细胞具有相似的模式。在标准条件下进行样本制备和测量后，在不同的MALDI-TOF仪器上获取的质谱谱图具有很高的可比性，如在3个不同的仪器上，对同一样本靶测量的谱图实际上是一致的。因此，来自于不同MALDI-TOF质谱仪的谱图可以用来建立真实可靠的数据库。这种高重复性是建立在对稳定表达的高丰度的蛋白质测量基础上的，如核糖体蛋白质。在很少出现代谢物的2000到20000Da质量范围内，波谱图可被观察到。与活细胞相比，细菌芽孢可以产生明显不同的峰模式，而且这些“芽孢谱图”也具有重复性。目前，仪器的高灵敏度可以检测到低至100ng或10⁵个细胞。而对于使用CLIN-TOF仪器，25ng的生物材料就能满足需求。

③准确度高。MALDI-TOFMS获得的蛋白指纹图谱用作模式匹配，匹配分值用作鉴定结果的分级和归类。MALDI软件对所得的图谱进行分析统一化，这种校正和统计运算保证了鉴定的精确性，目前可鉴定背离了5000ppm的质谱图。蛋白指纹主要集中在2-20kDa受到微生物生长环境和状态影响很小的持续高表达蛋白。