[发明专利]发光纳米碳点作为MALDI基质分析小分子的应用

说明书

技术领域

本发明涉及发光纳米碳点作为MALDI基质分析小分子的应用。

背景技术

自1988年Karas et al.和Tanaka et al.报道采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术可以有效的进行生物大分子质谱的分析以来，MALDI-TOFMS技术备受各国研究者的青睐。但由于MALDI-TOF MS技术常用的基质，如α-腈基-4-羟基肉桂酸(CHCA)、2，5-二羟基苯甲酸(DHB)、芥子酸(SA)、3-羟基-2-吡啶甲酸(3-HPA)、蒽三酚(DI)和3-氨基喹啉(3-AQ)等在分析过程中发生碎裂及分子之间的缔合等会在m/z＜1000的范围内产生严重的基质背景干扰现象，因此，采用这些基质不能有效的分析小分子化合物。

为了避免基质背景干扰现象的产生，研究者们通过对MALDI-TOF MS机理的研究提出了许多可行的改进方法，并开发出一些新的基质用于小分子分析。在有机基质方面，中位-四(2，3，4，5，6-五氟苯基)卟啉，9-氨基吖啶，金属酞菁和质子海绵等被用来进行酸性小分子的分析，而2，3，4，5-四(3’，4’-二羟基苯基)噻吩对于胺类小分子的分析特别有效。除了有机分子基质以外，无机物基质(如表面修饰的硅)、聚合物基质、碳材料基质(如石墨、碳纳米管、富勒烯、石墨烯等)先后被引入以克服有机小分子作为基质分析小分子化合物的不足。

即便如此，以上方法仍然存在着不足之处，如在多孔硅表面发生解吸/电离时首先要在硅晶表面进行刻蚀使其产生纳米结构的表面，在这样的表面虽然可以直接分析多肽和抗病毒药物，但由于这种表面的重复使用效果不好，因此就需要在同样的纳米结构表面上进行反复处理以得到能重复使用的表面。此外，对多孔硅表面进行化学修饰耗时较长而且经过修饰多孔硅重复使用时分析效果会大大下降；对于以往的碳材料而言，石墨、富勒烯和碳纳米管水溶性较差，而且在作为基质时，往往会因为其较高的导电性使质谱仪产生高压放电，对仪器产生损害；而石墨烯本身在MALDI靶上附着力较强，且会对小分子产生较强吸附，因此在分析某些物质时灵敏度不高。

因此，寻找一种操作制备简单，成本低廉，水溶性好，灵敏度高，适用范围广，在检测范围内没有背景干扰的基质，对当前基于MALDI的质谱分析具有广泛的实用意义。

发明内容

本发明的目的之一是提供发光纳米碳点的一种新用途。

本发明所述提供的发光纳米碳点的新用途是其在制备基质辅助激光解吸电离(MALDI)基质中的应用。

发光纳米碳点(简称碳点)是2004年发现的一种新型碳材料，由于其制备简单、发光性质好、生物相容性高、低生物毒性等优点，在化学和生物学中得到了非常广泛的应用。不同于碳纳米管、富勒烯、石墨烯等碳纳米材料，碳点是离散的、直径在10nm以下的准球形结构，具有较高的发光效率，其物理化学本质是sp²和sp³杂化的碳内核加上水溶性的羧基、羟基等功能化的表面。实验中，我们发现碳点在低质量范围内(150＜m/z＜1000)几乎没有背景干扰，而且可以作为基质对此分子量范围内的小分子进行高灵敏的检测。

本发明中所用的碳点可按照不同文献的方法进行制备。举例如下：首先将一块玻璃板放置在一根燃烧的无香味的蜡烛火焰上方，收集蜡烛燃烧的灰烬。然后将收集到的蜡烛灰(0.2g)加入到硝酸溶液(5mol/L，150mL)中，此混合物在140℃下搅拌12小时。冷却至室温以后，用碳酸钠调至中性，然后在12000转/分下离心15分钟，取上清液在纯水中透析48小时。将透析后的碳点溶液配制成0.1g/L的水溶液，取100mL加入到烧杯中，加入过量硼氢化钠(500mg)还原，室温搅拌过夜。最后，过量的还原剂和其它小分子通过透析方法除去。

本发明的目的之二是提供一种基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱分析的方法。

本发明所提供的质谱分析方法是以发光纳米碳点为MALDI基质。该方法特别适用于对m/z(质/荷比)介于150～1000的小分子的质谱分析。

当以碳点为MALDI基质时，对基质溶液的浓度没有特别限定，通常可配制成0.1mg/mL至10mg/mL的浓度。溶剂原则上与质谱后续分析兼容即可，通常可以是水，甲醇，乙醇，乙腈等，包括它们的互溶体系。

上述质谱分析方法适合的分子种类具体包括氨基酸、多肽、维生素、兴奋剂、生物碱、脂肪酸、聚合物等。