一種鍍層電噴針的製備方法與流程
2023-10-26 23:37:28 7
本發明涉及鍍層電噴針的製備方法，具體地說是基於還原劑還原氯金酸，在石英電噴針表面化學沉積金。該方法不僅僅能夠用於製備鍍層電噴針，而且能夠製備「一體式」整體柱、開管柱、填充柱等色譜柱噴針的鍍層，有效解決超長柱加電問題。
背景技術：
隨著質譜技術的發展，電泳-質譜、液相-質譜等作為高效分離、高靈敏度檢測系統被廣泛的應用於蛋白質、脂質、糖及代謝等組學領域。相對於傳統樣品分析，組學樣品具有複雜度高、動態範圍寬等特點，因此需要更高峰容量的色譜柱分離分析(H.Lam,R.Aebersold,Phsysiol.Genomics,2008,33,18)。而在塔板高度一定的情況下，增加柱長是唯一有效提高峰容量的辦法(Gygi,S.P.et.al.Proc.Natl.Acad.Sci.2008,105,10762–10767)。
超長柱必須採用柱後加電，才能獲得穩定噴霧。電噴針作為CE或LC與質譜的接口，其噴霧效果直接影響著質譜的定性、定量，因而製備噴霧效果好、使用壽命長的噴針非常必要。
1994年McLafferty等用真空物理沉積法，在噴針表面鍍金，成功實現柱後加電，這也是New Objective公司的基石，該法製備的噴針使用壽命僅限15min～3h(Valaskovic GA,Kelleher NL,McLafferty FW.Science,1996,273,1199-1202)；在表面先沉積鉻能夠使噴針壽命延長(Barnidge DR,Nilsson S,Markides KE,Rapid Commun.MassSpectrom.,13,994–1002)。但是真空物理沉積需要昂貴的設備，操作空間有限，不適合用於超長柱噴針的鍍層，尤其內部有色譜材料的色譜柱。化學沉積法，操作簡便，無需昂貴儀器，而且反應在室溫下進行，能夠對開管柱、整體柱及填充柱等各種柱型進行。目前，我們製備的電噴針，鍍層導電性和穩性良好，噴霧穩定性好，使用壽命長。
技術實現要素：
發展了一種鍍層電噴針的製備方法。利用化學沉積法，在噴針表面鍍金，解決分離柱與質譜聯用的加電問題。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
首先製備石英噴針，其次對噴針進行矽羥基活化、矽烷化、吸附金種等一系列前處理；最後，將毛細管固定於設計的裝置上，化學沉積鍍金。
所述鍍層電噴針的製備方法，具體步驟如下：
(1)石英噴針的製備：
雷射燒蝕拉制、氫氟酸刻蝕及物理打磨等方法製備的石英噴針均能用於製備鍍層噴針。
(2)石英噴針表面鍍層：
①活化噴針表面：使其具有豐富的矽羥基。將噴針尖端的石英管依次浸入12<pH<14的鹼液超聲反應5～30min、蒸餾水洗滌、浸入0<pH<2的酸液超聲反應5～30min、蒸餾水洗滌，乾燥。其中鹼液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、碳酸鈉、碳酸鉀等；酸液包括硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸等。
②表面矽烷化：將噴針浸入5％～50％矽烷化試劑的醇溶液(v/v)中，20～50℃反應5～15小時。取出後，用醇潤洗三次，然後用水潤洗三次。其中矽烷化試劑指含有氨基或巰基的矽烷化試劑；醇包括甲醇、乙醇、異丙醇等。
③固定金種：在噴針表面吸附納米金，將噴針浸入粒徑為5～30nm的納米金溶液中，保持4～20℃，吸附3～6小時，然後蒸餾水洗滌三次。
④設計噴針固定裝置：包括多孔板(1)、石英噴針(2)、反應器(3)、鐵架臺(4)。保持兩個多孔板平行，保證毛細管豎直；同時，石英針位於反應器中心，使鍍層均勻。
⑤化學沉積法鍍金：如圖2所示，將毛細管固定在設計的裝置上，在磁力攪拌下，將噴針浸入含有還原劑的0.1～10mg/mL氯金酸水溶液中，室溫反應10～20min。其中還原劑包括：雙氧水、有機胺、檸檬酸鈉、鞣酸、抗壞血酸、硼氫化鈉及聚乙烯亞胺等。
(3)電噴針鍍層製備方法能夠實現「一體式」整體柱、開管柱、填充柱等色譜柱噴針的鍍層，並有效解決超長柱加電問題。
本發明具有如下優點：
1.化學法鍍金，操作簡便，裝置簡單。
2.反應體系為水溶液，室溫進行，條件溫和，對毛細管內材料無影響，能夠用於製備「一體式」色譜柱電噴針的鍍層。
3.製備的噴針表面鍍層導電性和穩定性良好，噴霧穩定性好，使用壽命長。
附圖說明
圖1鍍層電噴針製備示意圖。
圖2毛細管固定裝置圖；
圖2中，1.多孔板；2.噴針；3.反應器；4.鐵架臺。
圖3實施例1製備的鍍層電噴針電鏡圖。
圖4五根金屬塗層噴針噴霧總離子流圖。
圖5 50cm×75μm「一體式」填充柱分離宮頸癌細胞酶解產物總離子流 圖。
圖6 30cm×75μm填充柱接金屬塗層噴針分離宮頸癌細胞酶解產物總離子流圖。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明提供的方法進行詳述，但不以任何形式限制本發明。
實施例1：
鍍層電噴針製備：
取10μm毛細管10cm，刮去聚醯胺層後，加入20μL質量分數為40％氫氟酸，室溫刻蝕石英毛細管至石英管斷裂，製備石英噴針。
①活化噴針表面，使其具有豐富的矽羥基。將噴針尖端的石英管依次浸入1M氫氧化鈉、蒸餾水、1M鹽酸、蒸餾水，分別超聲反應15min，乾燥。
②表面矽烷化。將噴針浸入10％3-胺丙基三甲氧基矽烷的甲醇溶液(v/v)中，25℃反應12小時。取出後，用甲醇潤洗三次，用水潤洗一次。
③基於納米金與氨基的親和作用，在噴針表面吸附納米金。將噴針浸入粒徑為15nm的納米金溶液中，保持6℃下，吸附4小時，蒸餾水洗滌三次。
④化學沉積法鍍金：如圖2所示，將毛細管固定在設計的裝置上，在磁力攪拌下，將噴針浸入鍍金液中，室溫反應15min。鍍金液的組成：5mL溶劑(2％乙醇的水溶液)，0.7mg氯金酸，300uL 30％雙氧水。
實施例2：
鍍層噴針噴霧穩定性評價：
用掃描電子顯微鏡對實施例1製得的鍍層噴針分析，從其電鏡圖(圖3)可以看出噴針表面的鍍層均勻、緻密。
重複實施例1操作四次，對得到的共五根鍍層噴針採用液相-質譜對其噴霧穩定性和壽命進行考察：流速：100nL/min；流動相：2％乙腈、0.1％甲酸的水溶液：噴霧電壓：1.9kV。由圖4能夠看出，噴霧穩定性非常好，製備重現性好，充分證明該石英針在電噴霧應用方面的潛在價值。
實施例3：
鍍層噴針結合超長柱分離分析宮頸癌細胞蛋白質酶解產物：
將實施例1製備的鍍層噴針與50cm×75μm末端有柱塞的填充柱聯用，用於分離分析1μg宮頸癌細胞蛋白質酶解產物。圖5為50cm×75μm填充柱接金屬塗層噴針分離宮頸癌細胞酶解產物總離子流圖，梯度：0min--2％B,5min--5％B,250min--25％B,330min--40％B, 335min--80％B；流速：280nL/min；流動相：A相(2％乙腈、0.1％甲酸的水溶液)、B相(2％水、0.1％甲酸的乙腈溶液)；噴霧電壓：1.9kV。
如圖5所示，利用我們方法製備的噴針與超長柱聯用也有非常好的分離和噴霧，說明其在噴針製備方面的潛力。
實施例4：
「一體式」填充柱分離分析宮頸癌細胞蛋白質酶解產物：
為了證明鍍層塗層方法的實用性，將雷射燒蝕拉制的「一體式」毛細管(30cm×75μm)鍍金，填充5μmC18填料後，用於分離分析1μg宮頸癌細胞蛋白酶解產物。
圖6為30cm×75μm「一體式」填充柱分離宮頸癌細胞酶解產物總離子流圖，梯度：0min--2％B,5min--5％B,75min--25％B,95min--40％B,105min--80％B；流速：300nL/min；流動相：A相(2％乙腈、0.1％甲酸的水溶液)、B相(2％水、0.1％甲酸的乙腈溶液)；噴霧電壓：1.9kV。
如圖6所示，色譜分離與噴針「一體式」能夠對宮頸癌細胞蛋白質酶解產物有很好的分離和離子化，信號響應非常高，說明我們發明的噴針鍍層方法在「一體式」色譜柱方面也有很好的潛在價值。