本發(fā)明屬于免基質(zhì)質(zhì)譜分析領(lǐng)域，具體涉及一類面向SALDI(表面輔助激光解吸離子化)質(zhì)譜的二維基底。

背景技術(shù)：

基質(zhì)輔助激光解吸離子化(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization，MALDI)自發(fā)明以來被廣泛用于多肽、蛋白等生物大分子及細(xì)胞、組織的分析鑒定，曾獲2002年諾貝爾化學(xué)獎。然而MALDI中的基質(zhì)對樣品含鹽量較苛刻，且對低荷質(zhì)比區(qū)的分析物信號有嚴(yán)重干擾。因此，開發(fā)能夠媲美MALDI離子化效率的免基質(zhì)基底具有重要意義，其基本設(shè)計思路是利用基底表面的微觀結(jié)構(gòu)與激光發(fā)生耦合并吸收部分光能，然后轉(zhuǎn)移給樣品分子幫助其解吸和離子化，稱為表面輔助激光解吸離子化(Surface Assisted Laser Desorption/Ionization，SALDI)。

目前SALDI基底主要可分為碳基材料(石墨顆粒、富勒烯、碳納米管等)、納米顆粒材料(鍺、金、銀、鉑、硅、氧化鎢、二氧化鈦等)和微表面結(jié)構(gòu)(多孔硅、硅或鋁的亞微米線、柱、井等)。針對激光解吸離子化(LDI)過程的假說包括激光誘導(dǎo)熱解吸附(Laser Induced Thermal Desorption)、激光誘導(dǎo)表面融化(Laser Induced Surface Melting)、內(nèi)能轉(zhuǎn)化(Internal Energy Transfer)、氣體膨脹爆破(Gas Expansion)等。美國加州大學(xué)Wei J.及合作者首先在Nature上報道了硅基解吸離子化技術(shù)，他們用電化學(xué)腐蝕硅片得到的多孔硅替代了MALDI中的基質(zhì)靶，驗(yàn)證了DIOS對于150-12000Da的各類分子，以及飽和鹽溶液和緩沖液都能有效檢測。吉林大學(xué)呂男教授課題組利用光刻蝕技術(shù)制備了有序的硅納米錐陣列，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)激光吸收效率跟基底微結(jié)構(gòu)相關(guān)，增加比表面積可提升吸收率，但能量耗散也隨之增強(qiáng)。德國Kraus T.及合作者制備了有序亞微米硅孔陣列并用作SALDI基底，發(fā)現(xiàn)其背景噪聲較低。這些研究結(jié)果從不同層面證實(shí)了微結(jié)構(gòu)與激光的耦合有利于主動提高光吸收、轉(zhuǎn)化效率。

本發(fā)明涉及一類面向SALDI的二維基底，利用激光在二維微結(jié)構(gòu)中的局域化效應(yīng)來增強(qiáng)基底對樣品的解析效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明為一類面向表面輔助激光解吸離子化質(zhì)譜的二維基底，上述二維基底可檢測的分析物一般為核酸、核苷酸、多肽、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、合成聚合物、代謝產(chǎn)物、藥物、環(huán)境水樣、土壤提取物等。

技術(shù)方案：本發(fā)明是一類面向表面輔助激光解吸離子化質(zhì)譜的二維基底，該二維基底表面分為若干區(qū)域，每個區(qū)域包含二維微結(jié)構(gòu)的陣列，其排列方式為矩形陣列，不同區(qū)域內(nèi)的二維微結(jié)構(gòu)相同或不同；樣品直接附載于基底，基底表面的二維微結(jié)構(gòu)與激光耦合，吸收并轉(zhuǎn)移激光能量到待測分析物分子，使之脫附并裂解成帶電荷的分子碎片。

所述的二維基底選用單晶硅，電阻率為0.001～100Ω·cm。

所述的二維微結(jié)構(gòu)尺寸為50nm～20μm，其尖端或狹縫間距為20～100nm。

所述的的二維微結(jié)構(gòu)，其表面蒸鍍銀、金、鉑、鈀、銅中的一種或幾種，厚度為10～100nm。

所述的激光為納秒脈沖激光，脈沖能量峰值0.01～100mJ，脈寬1～10ns，頻率1～100Hz，波長集中在紫外區(qū)或近紅外區(qū)。

有益效果：針對上述二維基底的激光為納秒脈沖激光，脈沖能量峰值0.01～100mJ，脈寬1～10ns，頻率1～100Hz，波長集中在紫外區(qū)(如337nm、355nm)或近紅外區(qū)(如1064nm)。

上述二維基底可檢測的分析物一般為核酸、核苷酸、多肽、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、合成聚合物、代謝產(chǎn)物、藥物、環(huán)境水樣、土壤提取物等。

本發(fā)明不使用基質(zhì)，樣品直接附載于基底，基底表面的二維微結(jié)構(gòu)與激光耦合，吸收并轉(zhuǎn)移激光能量到待測分析物分子，使之脫附并裂解成帶電荷的分子碎片。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

圖1為本發(fā)明面向SALDI質(zhì)譜的二維基底，其中有單晶硅基主體11，基底表面的一個區(qū)域12，基底表面的第二個區(qū)域13。

圖2為圖1中的第二個區(qū)域13對應(yīng)的二維微結(jié)構(gòu)的陣列，其中有二維微結(jié)構(gòu)21，單晶硅基主體22。

圖3為圖2中的一個二維微結(jié)構(gòu)單元21，其中有凸出平面的微結(jié)構(gòu)主體31，單晶硅基底平面32，兩個靠近的尖端形成的熱點(diǎn)區(qū)域33。

圖4為4尖端二維微結(jié)構(gòu)單元。

圖5為8尖端二維微結(jié)構(gòu)單元。

圖6為16尖端/狹縫二維微結(jié)構(gòu)單元。

圖7為單尖劈二維微結(jié)構(gòu)單元。

圖8為單楔二維微結(jié)構(gòu)單元。

圖9為單狹縫二維結(jié)構(gòu)單元。

圖10為半盲單狹縫二維結(jié)構(gòu)單元。

圖11為T形狹縫二維結(jié)構(gòu)單元。

圖12為十字形狹縫二維結(jié)構(gòu)單元。

圖13為雙圓狹縫二維結(jié)構(gòu)單元。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是一類面向SALDI質(zhì)譜的二維基底，該二維基底表面分為若干區(qū)域，每個區(qū)域包含二維微結(jié)構(gòu)的陣列，其排列方式為矩形陣列，不同區(qū)域內(nèi)的二維微結(jié)構(gòu)相同或不同；樣品直接附載于基底，基底表面的二維微結(jié)構(gòu)與激光耦合，吸收并轉(zhuǎn)移激光能量到待測分析物分子，使之脫附并裂解成帶電荷的分子碎片。

所述的二維基底選用單晶硅，電阻率為0.001～100Ω·cm。

所述的二維微結(jié)構(gòu)尺寸為50nm～20μm，其尖端或狹縫間距為20～100nm，使用聚焦離子束或電子束刻蝕加工。

所述的的二維微結(jié)構(gòu)，其表面蒸鍍銀、金、鉑、鈀、銅中的一種或幾種，厚度為10～100nm。

所述的激光為納秒脈沖激光，脈沖能量峰值0.01～100mJ，脈寬1～10ns，頻率1～100Hz，波長集中在紫外區(qū)(如337nm、355nm)或近紅外區(qū)(如1064nm)。

所述的分析物一般為核酸、核苷酸、多肽、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、合成聚合物、代謝產(chǎn)物、藥物、環(huán)境水樣、土壤提取物等。

以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，該實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)實(shí)際情形進(jìn)形調(diào)整。

實(shí)施例1免基質(zhì)二維平面基底用于飲品中食品添加劑檢測

圖2示意地顯示了一種雙尖端微結(jié)構(gòu)陣列基底，其中二維微結(jié)構(gòu)21采用雙尖端微結(jié)構(gòu)單元，是利用聚焦離子束刻蝕得到的兩個等腰直角三角形，斜邊長度為500nm，其表面分別蒸鍍10nm的鈦和40nm的金，兩個尖端的間距為30nm。將超市購買的礦泉水、汽水、紅酒、奶制品等飲品萃取濃縮后，分別取10μL后滴加在二維基底的雙尖端微結(jié)構(gòu)陣列上，自然晾干。選用355nm的納秒激光器，其脈沖峰值能量為50μJ，脈寬3ns，頻率10Hz。選用常壓敞開式進(jìn)樣方式，利用四極桿質(zhì)譜分析儀，積分時間50ms，分別跟蹤常見食品添加劑，以及三聚氰胺、蘇丹紅等非法添加劑在各類飲品中的含量。

實(shí)施例2免基質(zhì)二維平面基底用于生物檢測

圖4示意地顯示了一種4尖端二維微結(jié)構(gòu)單元，它利用聚焦離子束刻蝕得到的4個等腰直角三角形，斜邊長度為500nm，其表面分別蒸鍍10nm的鈦和40nm的金，兩個尖端的間距為30nm。本實(shí)施例中的樣品加載及實(shí)驗(yàn)條件與實(shí)施例1中的類似。

為簡化表述，圖5至圖13中對應(yīng)的每種二維微結(jié)構(gòu)單元，都采用與本實(shí)施例中類似的工藝進(jìn)行制備，樣品加載及檢測條件與本實(shí)施例1中類似。