[发明专利]石墨烯基质及其在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及分析检测，具体是一种石墨烯基质及其在基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱检测中的应用。

背景技术

基质辅助激光解析电离飞行时间质谱是近年来发展起来的一种新型的软电离生物质谱，其无论是在理论上还是在设计上都是十分简单和高效的。仪器主要由两部分组成：基质辅助激光解吸电离离子源（MALDI）和飞行时间质量分析器（TOF）。MALDI的原理是用激光照射样品与基质形成的共结晶薄膜，基质从激光中吸收能量传递给生物分子，而电离过程中将质子转移到生物分子或从生物分子得到质子，而使生物分子电离的过程。因此它是一种软电离技术，适用于混合物及生物大分子的测定。TOF的原理是离子在电场作用下加速飞过飞行管道，根据到达检测器的飞行时间不同而被检测即测定离子的质荷比（M/Z）与离子的飞行时间成正比，检测离子。MALDI-TOF-MS具有灵敏度高、准确度高及分辨率高等特点，为生命科学等领域提供了一种强有力的分析测试手段，并正扮演着越来越重要的作用。

1988年，Tanaka 和Hillenkamp各自提出了MALDI技术，这种方法的成功之处是在质谱中引入了基质（Matrix）。在MALDI-TOF MS中，基质起着吸收、传递激光能量、使样品离子化的决定性作用，而且辅助基质的引入还解决了非挥发性和热不稳定性的生物大分子在质谱中的解吸离子化问题，使其能成功检测。目前，市场上出售的常用基质为α--氰基-4-羟基肉桂酸 (CHCA)、2，5-二羟基苯甲酸(DHB)、芥子酸(SA)、纳米硅膜、类金刚石材料及其他们的衍生物等。基质的存在对于能量传递以及保持分子的完整性及其重要，但基体的引入不可避免地导致在低分子量区域内基质峰的存在，因此大大限制了该方法在小分子分析中的应用。因此，基质种类的选择，浓度的大小，样品和基质的比例大小的选择因素使样品制备更加复杂，很难实现对小分子化合物的快速分析。

熊少祥等利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱分析甲壳素脱乙酰化降解产物—壳聚糖，对基质、制样方法等影响MALDI-TOFMS测定结果的因素进行了研究。实验发现，以2，5-二羟基苯甲酸（DHB）为基质，二次结晶法制样分析壳聚糖，既获得了壳聚糖的分子量信息，又可以推断壳聚糖的脱乙酰度；卓慧钦等以二羟基苯甲酸（DHB）为基质，应用MALDI-TOF MS技术，采用比对法，研究在乙腈作用下HTF裂解成为各种各样短肽的规律，初步阐明其裂解机理。在乙腈作用下，HTF可能通过蛋白质去折叠途径，形成不同多聚态HTF或多肽裂解产物。推测目前用于临床诊断先天性糖基化紊乱（CDG）和慢性酒精滥用（CAA）疾病低准确率的起因可能是受HTF裂解产物或多聚体的干扰；刘念等以芥子酸(SA)为基质，通过探讨影响质谱成像实验的主要因素，建立了优化的基于基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱的生物组织质谱成像方法。

但正如上所述，上述基质易产生小分子离子峰对分析结果（尤其是对小分子化合物）产生干扰，且对于纯的样品，MALDI-FOF MS能够分析样品低至飞摩尔（femtomole，10^-15）到阿托摩尔 (attomole，10^-18)的样品。但是在实际分析样品时，样品来源都是非常复杂的体系如血液、细胞溶解物、组织、培养液等，其中含有大量的蛋白质、盐、表面活性剂、防腐剂等杂质，此外，样品本身的疏水性和酸碱性质也极大地影响离子化效率，因而传统基质(matrix，如α--氰基-4-羟基肉桂酸 (CHCA)、2，5-二羟基苯甲酸(DHB)、芥子酸(SA))的MALDI-TOF MS很难分析这样复杂的样品，同时对操作者也有很高的要求，而且操作者需要冗长的时间去摸索最佳实验条件，费时费力。因此限制了该项技术对低分子量化合物的分析及对小分子代谢物等生物催化反应体系的监控，急需开发新型基质。

石墨烯基质在MALDI-TOF MS质谱分析中的应用，尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供石墨烯或功能化石墨烯基质。

实现本发明目的的技术方案是：

一种石墨烯基质的制备方法，包括如下步骤：

（1）将石墨(1.5 g, 325 目)加入到12 ml 浓 H₂SO₄, 2.5 g K₂S₂O₈ 和 2.5 g P₂O₅的混合物中，加热上述混合体系至80 ^oC，保持该温度，磁力搅拌5小时。随后冷却反应体系至室温；