[发明专利]一种双功能激光可裂解探针及其制备方法和质谱应用

说明书

本发明公开了一种双功能激光可裂解探针及其制备方法和质谱应用。采用“一锅反应法”，以聚乙二醇酯为连接臂，通过金‑硫键自组装作用使不同识别基团和质谱报告基团与金纳米粒子连接，得到双功能激光可裂解探针。将该双功能激光可裂解探针应用于质谱检测和成像分析，借助于识别基团对糖苷、核酸、蛋白质、小分子物质等一系列物质的高特异性识别和探针的信号放大设计，能够实现对目标待测物的简单、原位、高灵敏度、定量分析，为相关的生物学过程解释，免疫分析、临床早期诊断、肿瘤标志物筛选和预后治疗等领域提供了有力工具。

技术领域

本发明涉及一种双功能材料的制备方法及其质谱应用，具体涉及一种简单易行、普适性强的激光可裂解探针的合成方法，以及基于该探针建立的针对目标待测物的原位、高灵敏、定量的质谱检测和成像方法。

背景技术

蛋白质、核酸、抗原抗体、聚糖等生物大分子作为生命有机体的重要组成部分广泛参与到细胞粘附与识别、免疫应答、受体激活、细菌感染等一系列重要的生物学过程当中。此外，这些物质的结构及含量变化与很多疾病如感染、肿瘤、心血管病、肝病、肾病、糖尿病以及某些遗传性疾病等的发生、发展密切相关，因而受到了广泛关注。在恶性肿瘤细胞中，其细胞膜凝集素或其受体的糖链上往往出现分子量增加、糖链分支增加或者特定糖苷数量增加等现象，而蛋白质和核酸则作为临床上的肿瘤标志物，用于辅助疾病的确诊和分型。因此，建立针对这些目标待测物的简单、原位、灵敏、定量的分析方法对解释相关的生物学过程，免疫分析、临床早期诊断、肿瘤标志物筛选和预后治疗尤为重要。

质谱依靠其强大的结构解析、多物质同时检测能力和优异的定性定量能力已经被广泛应用于疾病相关的组学研究当中。然而，传统的质谱分析方法通常包括复杂的样品前处理步骤。以细胞的糖组学研究为例，往往需要经历细胞裂解、提取蛋白质、酶解、富集糖蛋白、去糖基化等一系列步骤，极易造成样品损失和结果的平均化，丢失了待测物的原位和空间信息。此外，很多目标待测物存在着离子化效率低、质谱信号响应差、产生大量不完整碎片导致谱图解析困难的问题，因此它们的原位、灵敏和快速定量检测仍然是质谱领域面临的挑战。

可裂解分子探针通常指一系列在特定刺激(如酶，酸碱性环境，光照等条件)下发生分子内化学键断裂，裂解为容易被分析和检测的报告基团，从而实现更为灵敏的分析和检测的化合物。一般而言，在可裂解分子探针一端连接可以与目标待测物发生相互作用并结合的识别基团，另一端连接可通过特定刺激实现释放的报告基团。可裂解分子探针的引入将对目标待测物的检测转化为对报告基团质谱信号的检测，大大提高了质谱对目标分子的检测能力。而质谱成像是研究分子空间分布情况的新兴技术，具有不需要荧光标记、样品前处理简单、可以提供目标分子及其空间分布信息等优点，在临床病理学研究、组学研究和药物筛选等领域具有广泛的应用前景，已成为当前成像分析的前沿和热点研究领域。文献(C.F.Dai,L.H.Cazares,L.F.Wang,Y.Chu,S.M.L.Wang,D.A.Troyer,O.J.Semmes,R.R.Drake,and B.H.Wang.Chemical Communications,2011,47,10338-10340.和Z.Y.He,Q.S.Chen,F.M.Chen,J.Zhang,H.F.Li and J.M.Lin.Chemical Science,2016,7,5448-5452.)中报道了利用光裂解探针用于生物分子的原位检测方法，然而这些方法要么在探针合成上步骤繁琐，缺乏普适性，导致缺少质谱报告基团而不利于多种待测物的同时分析，要么需要二次放大策略提高检测灵敏度，从而引入了冗长的样品前处理步骤；此外，这些探针在进行质谱分析时均需要添加额外的基质辅助待测物的解吸附离子化，功能单一。

发明内容

针对现有可裂解探针合成方法繁琐，缺乏普适性，功能单一，在分析目标待测物时样品前处理复杂的问题，本发明的目的在于克服上述缺陷，开发一种双功能激光可裂解探针，提供普适性合成方法，建立针对一系列目标待测物的简单、原位、灵敏、定量的质谱检测和成像方法。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：