《浅析ZnO、CuO和NiO纳米颗粒在基质辅助激光解吸电离.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析ZnO、CuO和NiO纳米颗粒在基质辅助激光解吸电离.doc（8页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、浅析ZnO CuO和NiO纳米颗粒在基质辅 助激光解吸电离本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档， 请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事 如意！1引言基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）作为一种软电离质谱技术，在大 分子化合物，如蛋白、多聚糖、高聚物等分析领域被 广泛应用。基于MALDI-TOF-MS高灵敏、高通量、 保证分子结构完整性等诸多优点，近年来，激光解吸 质谱法分析小分子物质引起了研究者们的巨大关注。 然而，由于传统的有机基质，例如 2, 4，6-三羟基苯 乙酮（THAP）、a氰基-4-羟基桂皮
2、酸（CHCA）等，在 激光的辐照下，将会在小质量数的质谱范围（ 500 Da） 内产生大量的基质碎片，从而干扰了小分子物质的检 测。为克服这一缺点，一些新型的无机介孔材料、纳 米颗粒等，被用来修饰或取代传统的有机基质，达到 抑制碎片、简化谱图等效果，实现了小分子物质的检 测。其中，金、银等贵重金属纳米颗粒，被广泛应用 于MALDI-TOF-MS 分析小分子化合物中。同时，一 些光学性能较好的过渡金属氧化物纳米颗粒不断引起 研究者的关注，如TiO2，Fe3O4, ZnO等。过渡金属 的种类繁多，不乏可作为无机基质的材料，因此，具 有很大的基质开发潜力。本研究重点考察了ZnO纳米颗粒直接应用于MA
3、LDI-TOF-MS 分析糖类和硬脂酸小分子化合物的 效果。同时，以L-精氨酸为目标物，初步探讨了 CuO 和NiO纳米颗粒对于选择性离子化小分子物质的可 行性。2实验部分2. 1仪器与试剂质谱仪器 MALDI micro MX TOF-MS (美国 Waters公司)，采用N2激光源，波长为337 nm，实 验激光强度设定为8. 0 J a氰基-4-羟基桂皮酸(CHCA)、葡萄糖、纤维二糖、麦芽六糖、硬脂酸、 L-精氨酸、纳米级的 ZnO ( < 100 nm)、NiO ( < 50 nm) 和CuO( < 50 nm)，均购自Sigma公司。其它有机试 剂均为色谱纯，所有
4、实验用水均经过Milli-Q系统处理。2. 2实验方法取纳米颗粒4 mg,分别溶于1. 0 mL乙腈-水(1 : 1, V /V)的混合溶剂，形成4 mg /mL的基质悬浊液。 比较实验中，传统有机基质CHCA的浓度配制为4 mg/mL ,溶剂为乙腈-水（1 : 1, V /V）。对于糖类和氨 基酸被测分析物，称取1. 0 mg固体纯品，分别溶于1. 0 mL乙腈冰（1 ：1, V /V）的混合溶剂；配制硬脂酸样品时，称取1. 0 mg固体纯品溶于1. 0 mL丙 酮溶剂中。MALDI-TOF-MS 分析时，分别取0. 5卩L 基质悬浊液和0. 5卩L样品，滴于样品板上并轻微混 合。重复以上步
5、骤后，在室温下蒸干溶剂，形成结晶， 上机分析。数据分析，采集连续20张质谱图的累加结果（每张谱图来自10次激光随机辐照产生的数据 信息），作为最终质谱图。仪器导出的数据统一采用Igor Pro软件作图分析。3结果与讨论3. 1 ZnO纳米颗粒直接用于 MALDI-TOF-MS 分析糖类和硬脂酸的考察传统有机基质，如CHCA，THAP等，都具一定的紫外吸收。在MALDI-TOF-MS 分析时，通过吸收紫外波长激光的能量来辅助解吸并 离子化基质与样品。因此，作为 MALDI -TOF-MS 基 质，首先要具有良好的紫外吸收特性。本研究所用MALDI-TOF-MS 配置的N2激光波长为337 nm，
6、实 验首先考察了所选用的 ZnO纳米颗粒的光学特性， 在337 nm，该ZnO纳米颗粒具有较强的紫外吸收。 糖类化合物极性强，在质谱分析中很难质子化。但是，糖类化合物和Na +、K +等碱金属离子具 有较强的结合力，所以质谱检测中常选择Na +、K +离子化试剂，对其选择性离子化。考虑到环境和样品 中存在Na +、K +等金属离子，本实验在不添加Na +、 K +离子化试剂的条件下，比较了 CHCA与ZnO纳 米颗粒基质。5. 6 nmol葡萄糖样品分别与CHCA与 ZnO纳米颗粒基质混合于样品板上，并在相同条件下 进行MALDI-TOF-MS 分析。使用传统有机基质 CHCA 进行MALDI
7、-TOF-MS 分析葡萄糖(Glu)时， 在低质量范围内有大量来自基质的碎片，而在m/z 181 很难观测到Glu + H+ 离子峰，Glu +Na+ ( m/z 203) 离子峰信号强度也较弱。但是，CHCA + Na+峰的 质谱信号非常强。由此推测，CHCA更易于与Na +结 合。当传统基质CHCA被ZnO纳米颗粒替代后，质 谱图明显简化，同时Glu +Na+和Glu + K+的峰显 著增强。为了进一步验证 ZnO纳米颗粒对糖类化合 物分析的优越性，实验选择了纤维二糖(Cel)和麦芽 六糖(Mal)作为被分析物，结果分别见图2c和2d。Cel + Na+ ( m/z 365)、Cel +
8、K+ ( m/z 381)和Mal + Na+ ( m/z 1014)的质谱峰被成功检测，且谱图简 化。此外，Mal +Na+的质谱信号相对于低分子糖的 质谱型号较弱，其原因可能是:随看分子量的增加， 解吸附能力下降，降低了离子化效率。在MALDI-TOF-MS分析脂肪酸的报道中，由于 脂肪酸难质子化，通常也选择 Na +叠加的质谱峰进 行定性与定量分析。为进一步讨论ZnO纳米颗粒作为无机基质的适用性，本实验选择硬脂酸(Stearicacid, Ste)作为目标分析物，分别在正和负离子模式下进行 MALDI-TOF-MS 分析，在正离子模式下，硬脂酸很 难质子化。其Na +叠加的峰Ste +
9、Na+较为明显。 但是，质谱图碎片复杂，且背景噪音较大。随着新型 基质的不断开发，有研究者通过使用1, 8-双二甲氨基萘(DMAN)实现了脂肪酸在负离子模式下的检测， 且谱图简化。本实验也考察了 ZnO在负离子模式条 件下分析硬脂酸的结果。硬脂酸在负离子模式条件下 的去质子化峰Ste - H!非常明显，同时信噪比显著提 高，碎片的干扰被消除，质谱峰信号强度增强。虽然 在不同的模式下，ZnO纳米颗粒都实现了硬脂酸的 MALDI-TOFMS分析检测，但是负离子模式下的结果 要明显优于正离子模式，同时，这两个条件下离子化 过程的机理是不同的。当硬脂酸与ZnO纳米颗粒混合时，硬脂酸分子会吸附在纳米颗粒
10、表面。对于正离 子模式，在激光辐照下，ZnO纳米颗粒吸收了能量， 吸附于纳米颗粒表面的硬脂酸和其它碱金属离子受热 解吸附并挥发，在气态条件下发生分子离子反应，形 成Ste + Na+，并被质谱检测。对于负离子模式，ZnO 纳米颗粒同时扮演一种半导体材料的角色，在激光辐 照下，发生光电反应，电子通过 Auger效应跃迁至纳 米颗粒表面，与吸附在表面的硬脂酸发生裂解，形成 Ste - H!峰。3. 2 NiO和CuO纳米颗粒作为基质在 MALDI-TOF-MS 中选择性离子化L-精氨酸的初探过 渡金属氧化物种类繁多、性能各异，为开发 MALDI-TOF-MS 无机基质提供广泛的可选择性。本 研究选
11、择NiO和CuO纳米颗粒进行了初步探索，考 察了这两种颗粒的紫外吸光特性。NiO和CuO纳米颗粒在337 nm处也有较强的吸收。选择L-精氨酸(L-Arginine ? L-Arg)作为被分析小分子物质，探讨了 NiO和CuO直接作为无机基质的可行性，考察并比 较了这两种纳米颗粒在氨基酸分析中的区别。3个明显的质谱峰分别为L-Arg + H+ ( m/z 175)，L-Arg +Na+ ( m/z 194)和L-Arg + K+ ( m/z 213);除了上述 3 个明显的色谱峰外，同时也检测到 Cu +结合L-精氨 酸的质谱峰L-Arg + 63Cu+ ( m/z 237)和L-Arg +
12、65Cu+ ( m/z 239)。结果表明:NiO 和口 CuO纳米颗粒 可直接作为基质，用于 L-精氨酸的MALDI-TOF-MS 分析检测；CuO具有选择性离子化L-精氨酸的特点。 比较发现，NiO和CuO中金属离子均为二价，未发 现与Ni2 +相关的质谱峰,仅检测到 Cu +相关的 L-Arg + Cu+ ，而非 Cu2 + 相关的LArg- H + Cu+ 离子峰。分析原因：当激光辐照纳米颗粒时，表面激 发的Cu2 +在气态条件下被还原为 Cu +。同时，Cu2 +与L-精氨酸具有较强的亲和力，其中，Cu +比Cu2 +更易于与L-精氨酸结合，从而实现了 Cu +选择性 离子化L-精氨酸。本实验对于NiO与CuO纳米颗粒 作为基质只进行了初步实验，在未来的研究中，将做 更深一步的讨论。4结论ZnO纳米颗粒可直接作为无机基质用于糖类、硬 脂酸小分子物质的MALDI-TOF-MS 分析，具有简化 质谱图、提高硬脂酸质谱峰强度等优点。此外，对于 CuO和NiO纳米颗粒初步探讨，实现了金属离子选 择性离子化L-精氨酸，为进一步开发与深入研究无机 基质提供了新的思路和参考。本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档， 请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事 如意！