[发明专利]一种用于质谱分析的通用型纳米芯片及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于质谱分析的通用型纳米芯片，涉及质谱分析技术领域。纳米芯片的主体材料为硅基半导体材料，所述主体材料的表面分布有阵列式点样孔，所述点样孔的内表面为纳米结构；所述主体材料的表面具有区域性疏水修饰，阵列式点样孔内为亲水区，点样孔外为疏水区；或者点样孔内为疏水区，点样孔外为亲水区。本发明还公开了这种纳米芯片的制备方法与临床应用。本发明的纳米结构还可萃取待测生物组织样本表面的分子，并提高了激光能量吸收和利用率，进而提高离子化效率，增强质谱信号。该通用型纳米芯片可广泛应用于临床检验领域。

技术领域

本发明涉及质谱分析技术领域，尤其涉及一种用于质谱分析的通用型纳米芯片及其制备方法与应用。

背景技术

基质辅助激光解吸离子化飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)的原理是将能吸收激光能量的基质化合物与待测样品混合形成共结晶，基质吸收能量传递给待测样品，使待测样品进行离子化，离子在电场中加速飞过飞行管道，根据到达检测器的飞行时间不同而被检测出不同的质荷比(m/z)。MALDI-TOF作为一种软电离技术，是一种在药物筛选及临床诊断中重要的检测手段，可应用于蛋白、多肽、微生物、SNP基因检测等。

样品靶板是MALDI-TOF质谱仪最重要的耗材之一，商业化普通靶板采用不锈钢材质，虽然可以重复使用，但存在的问题是：(1)使用后需要丙酮、乙腈、乙醇等有机试剂超声清洗，过程繁琐；(2)易在靶板表面造成样品残留和划痕，产生交叉污染，影响靶板平整度和基质结晶效果，进而影响临床样本鉴定准确度；(3)检测小分子样本时易受基质峰干扰，检测核酸样本时基质结晶不均匀，信噪比较低、无法直接进行组织样本质谱成像，应用范围窄；(4)制备成本较高，难以在高通量临床质谱检测领域进行大规模推广。目前一次性靶板大多采用不导电的塑料、纤维制成，不利于样本离子化和质谱出峰。专利CN107907585以纤维性滤纸为靶板基体材料，滤纸表面的涂蜡层以实现疏水性能；专利CN202230053以导电塑料为靶板主体，表面覆一层疏水性膜，这两种一次性靶板虽成本较低，但靶板表面不具备微结构，靶板表面样品孔只起到样品载体的作用，对质谱信号的出峰贡献较小，与不锈钢靶板相比，质谱信号没有明显的提高。专利CN107515243在不锈钢靶板表面烧结二氧化钛纳米结晶层，对20K Da以上的质谱信号强度有所提高，而微生物鉴定、多肽及核酸测试分子量区域为20K Da以下；专利CN106884156在不锈钢靶板表面沉积一层二氧化钛纳米薄膜，仅应用于纯化磷酸化肽领域。以金属为导电材料进行掺杂或表面修饰纳米材料的一次性靶板，制作工艺复杂，成本进一步增加，检测样本单一且应用领域有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于质谱分析的通用型纳米芯片及其制备方法与应用，提高了能量吸收和利用率，提高了离子化效率，增强质谱信号且可广泛应用于临床检验领域。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于质谱分析的通用型纳米芯片，其特征在于，纳米芯片的主体材料为硅基半导体材料，所述主体材料的表面分布有阵列式点样孔，所述点样孔的内表面为纳米结构；所述主体材料的表面具有区域性疏水修饰，疏水区为阵列式点样孔内或阵列式点样孔外的主体材料表面。

进一步的，所述纳米结构的厚度为0.2-5μm。

进一步的，所述纳米结构包括纳米线、纳米纤维、纳米柱、纳米金字塔、纳米颗粒和纳米多孔。

进一步的，所述硅基半导体材料包括单晶硅、多晶硅、硅基底外延金属、非金属单质和氧化物。

进一步的，所述疏水区的表面修饰采用化学气相沉积或液相化学修饰，采用的试剂为硅烷类、硅氧烷类、硫醇类或末端烯烃类。

进一步的，所述阵列式点样孔的形状为圆形或方形。

一种用于质谱分析的通用型纳米芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：