[发明专利]一种垂直纳米线基板及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种垂直纳米线基板及其制备方法和应用，属于质谱检测技术领域，所述制备方法包括以下步骤：获得垂直纳米线基板；利用石墨烯量子点辅助剥离过渡金属二硫化物得到过渡金属二硫化物纳米片；在获得的垂直纳米线基板上附载剥离得到的过渡金属二硫化物纳米片。利用本发明的垂直纳米线基板进行生物组织印迹质谱分析，不仅可以提升解吸离子化效率，还可以在表面获得更为均一的质谱信号，具有作为印迹免基质激光解吸离子化质谱成像芯片的功能，可用于组织成像，还可以用于脂质、代谢物检测，具有巨大的临床应用价值。

技术领域

本发明属于质谱检测技术领域，具体地，涉及一种垂直纳米线基板及其制备方法和应用，更具体地，涉及一种基于免基质激光解吸电离质谱成像技术(LDI-MSI)的生物组织质谱分析的垂直纳米线基板及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，质谱成像技术以非标记、多元化的方式(即同时获取多重分子信息)为非靶向分子提供空间测量，具有高灵敏度和动态范围，广泛的分子覆盖，快速的分析速率以及提供分子结构信息等优点。基质辅助激光解吸离子化质谱(MALDI)是最常用的质谱成像技术之一，该技术通常使用有机酸小分子作为基质与分析物共结晶，在激光照射下，分析物和基质同时解吸、电离，并可能产生碎片。基质的电离和碎裂导致低分子量(m/z)范围的高化学背景，通常阻碍小分子如代谢物等的检测(1000Da)，且成像前喷涂基质易造成分析物离域或形成不均匀的结晶。因此发展其他更可靠的试剂以代替有机基质促进解吸和电离已成为一种技术趋势。

在过去的十年中，免基质激光解吸电离质谱成像(LDI-MSI)有了巨大的发展，该技术在解决基质辅助激光解吸离子化质谱成像(MALDI-MSI)面临的许多挑战上有巨大潜力，例如基于多孔硅的解吸电离(DIOS)，和利用多孔氧化铝膜(DIUTHAME)进行电离。考虑到这些技术的成功，具有纳米结构表面的固态衬底是补充或替代有机基质的理想候选者。激光与纳米结构的相互作用可导致较高的加热速率，延长相互作用时间，最重要的是可改善电离。此外，理想的“非基质”电离促进剂有效利用激光脉冲能量使吸附物产生离子，从而产生的碎片最少，甚至没有碎片。LDI-MSI为低分子量化合物的成像创造了新的前景，特别是在代谢组学和脂质组学时代。

然而，对于LDI-MSI，组织切片的厚度一直是较难控制的问题。组织切片如果太厚，激光能量很难穿透组织层到达纳米结构表面，因此会大大降低解吸离子化效率。组织切片如果太薄，则激光容易对组织层产生消融，进而发生代谢物的移位，且操作相对困难。以硅纳米柱微阵列基板(NAPA)为代表，其需要将3-5微米厚的组织切片直接贴附解冻在基板上进行质谱成像检测。近年来，印迹成像方法逐步受到人们的青睐。其是指将组织切片贴附在芯片上吸附一段时间，后将组织层洗掉，在芯片表面产生组织印迹，从而进行待分析物的成像。该方法具有简便性和有效性，其相对于把组织切片负载在芯片上后直接成像来说，在保证原位性的前提下，既可以选用更厚的组织切片，减少操作难度，又可以避免激光对组织片消融的影响。并且在这一策略中，纳米基板可以靶向性地原位结合目标分析物，达到放大信号且简化谱图的目的。因此，发展印迹LDI-MSI基板可极大地简化质谱成像前处理过程并有助于低分子量化合物的质谱成像。

经金属辅助刻蚀(MACE)制备的硅纳米线(Silicon nanowires，SiNWs)对紫外光具有良好吸收和传递效率，具有垂直天线状的阵列结构，可在限域的电磁场中局部积累热能，且纳米线结构还能促进电子发射，是一种优异的LDI-MS基底材料。此外，SiNWs具有易表面改性或修饰的特点，可以提高其离子化效率及拓展其靶向性吸附目标代谢物等功能，非常适合用于开发新型印迹LDI-MSI基板。研究者已经利用金纳米粒子修饰在黑硅上(AuBSi)作为印迹LDI-MSI基板，通过亲水和疏水基团修饰表面，刺激基板表面和样品之间的特定相互作用，使目标代谢物从组织有效转印到基板表面而不会发生化合物离域，进一步对指纹、小鼠肝脏和脑组织切片进行代谢物成像分析。