一种镀层电喷针的制备方法与流程

本发明涉及镀层电喷针的制备方法，具体地说是基于还原剂还原氯金酸，在石英电喷针表面化学沉积金。该方法不仅仅能够用于制备镀层电喷针，而且能够制备“一体式”整体柱、开管柱、填充柱等色谱柱喷针的镀层，有效解决超长柱加电问题。

背景技术：

随着质谱技术的发展，电泳-质谱、液相-质谱等作为高效分离、高灵敏度检测系统被广泛的应用于蛋白质、脂质、糖及代谢等组学领域。相对于传统样品分析，组学样品具有复杂度高、动态范围宽等特点，因此需要更高峰容量的色谱柱分离分析(H.Lam,R.Aebersold,Phsysiol.Genomics,2008,33,18)。而在塔板高度一定的情况下，增加柱长是唯一有效提高峰容量的办法(Gygi,S.P.et.al.Proc.Natl.Acad.Sci.2008,105,10762–10767)。

超长柱必须采用柱后加电，才能获得稳定喷雾。电喷针作为CE或LC与质谱的接口，其喷雾效果直接影响着质谱的定性、定量，因而制备喷雾效果好、使用寿命长的喷针非常必要。

1994年McLafferty等用真空物理沉积法，在喷针表面镀金，成功实现柱后加电，这也是New Objective公司的基石，该法制备的喷针使用寿命仅限15min～3h(Valaskovic GA,Kelleher NL,McLafferty FW.Science,1996,273,1199-1202)；在表面先沉积铬能够使喷针寿命延长(Barnidge DR,Nilsson S,Markides KE,Rapid Commun.MassSpectrom.,13,994–1002)。但是真空物理沉积需要昂贵的设备，操作空间有限，不适合用于超长柱喷针的镀层，尤其内部有色谱材料的色谱柱。化学沉积法，操作简便，无需昂贵仪器，而且反应在室温下进行，能够对开管柱、整体柱及填充柱等各种柱型进行。目前，我们制备的电喷针，镀层导电性和稳性良好，喷雾稳定性好，使用寿命长。

技术实现要素：

发展了一种镀层电喷针的制备方法。利用化学沉积法，在喷针表面镀金，解决分离柱与质谱联用的加电问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

首先制备石英喷针，其次对喷针进行硅羟基活化、硅烷化、吸附金种等一系列前处理；最后，将毛细管固定于设计的装置上，化学沉积镀金。

所述镀层电喷针的制备方法，具体步骤如下：

(1)石英喷针的制备：

激光烧蚀拉制、氢氟酸刻蚀及物理打磨等方法制备的石英喷针均能用于制备镀层喷针。

(2)石英喷针表面镀层：

①活化喷针表面：使其具有丰富的硅羟基。将喷针尖端的石英管依次浸入12<pH<14的碱液超声反应5～30min、蒸馏水洗涤、浸入0<pH<2的酸液超声反应5～30min、蒸馏水洗涤，干燥。其中碱液包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸钠、碳酸钾等；酸液包括硫酸、盐酸、硝酸、醋酸等。

②表面硅烷化：将喷针浸入5％～50％硅烷化试剂的醇溶液(v/v)中，20～50℃反应5～15小时。取出后，用醇润洗三次，然后用水润洗三次。其中硅烷化试剂指含有氨基或巯基的硅烷化试剂；醇包括甲醇、乙醇、异丙醇等。

③固定金种：在喷针表面吸附纳米金，将喷针浸入粒径为5～30nm的纳米金溶液中，保持4～20℃，吸附3～6小时，然后蒸馏水洗涤三次。

④设计喷针固定装置：包括多孔板(1)、石英喷针(2)、反应器(3)、铁架台(4)。保持两个多孔板平行，保证毛细管竖直；同时，石英针位于反应器中心，使镀层均匀。

⑤化学沉积法镀金：如图2所示，将毛细管固定在设计的装置上，在磁力搅拌下，将喷针浸入含有还原剂的0.1～10mg/mL氯金酸水溶液中，室温反应10～20min。其中还原剂包括：双氧水、有机胺、柠檬酸钠、鞣酸、抗坏血酸、硼氢化钠及聚乙烯亚胺等。

(3)电喷针镀层制备方法能够实现“一体式”整体柱、开管柱、填充柱等色谱柱喷针的镀层，并有效解决超长柱加电问题。

本发明具有如下优点：

1.化学法镀金，操作简便，装置简单。

2.反应体系为水溶液，室温进行，条件温和，对毛细管内材料无影响，能够用于制备“一体式”色谱柱电喷针的镀层。

3.制备的喷针表面镀层导电性和稳定性良好，喷雾稳定性好，使用寿命长。

附图说明

图1镀层电喷针制备示意图。

图2毛细管固定装置图；

图2中，1.多孔板；2.喷针；3.反应器；4.铁架台。

图3实施例1制备的镀层电喷针电镜图。

图4五根金属涂层喷针喷雾总离子流图。

图5 50cm×75μm“一体式”填充柱分离宫颈癌细胞酶解产物总离子流 图。

图6 30cm×75μm填充柱接金属涂层喷针分离宫颈癌细胞酶解产物总离子流图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明提供的方法进行详述，但不以任何形式限制本发明。

实施例1：

镀层电喷针制备：

取10μm毛细管10cm，刮去聚酰胺层后，加入20μL质量分数为40％氢氟酸，室温刻蚀石英毛细管至石英管断裂，制备石英喷针。

①活化喷针表面，使其具有丰富的硅羟基。将喷针尖端的石英管依次浸入1M氢氧化钠、蒸馏水、1M盐酸、蒸馏水，分别超声反应15min，干燥。

②表面硅烷化。将喷针浸入10％3-胺丙基三甲氧基硅烷的甲醇溶液(v/v)中，25℃反应12小时。取出后，用甲醇润洗三次，用水润洗一次。

③基于纳米金与氨基的亲和作用，在喷针表面吸附纳米金。将喷针浸入粒径为15nm的纳米金溶液中，保持6℃下，吸附4小时，蒸馏水洗涤三次。

④化学沉积法镀金：如图2所示，将毛细管固定在设计的装置上，在磁力搅拌下，将喷针浸入镀金液中，室温反应15min。镀金液的组成：5mL溶剂(2％乙醇的水溶液)，0.7mg氯金酸，300uL 30％双氧水。

实施例2：

镀层喷针喷雾稳定性评价：

用扫描电子显微镜对实施例1制得的镀层喷针分析，从其电镜图(图3)可以看出喷针表面的镀层均匀、致密。

重复实施例1操作四次，对得到的共五根镀层喷针采用液相-质谱对其喷雾稳定性和寿命进行考察：流速：100nL/min；流动相：2％乙腈、0.1％甲酸的水溶液：喷雾电压：1.9kV。由图4能够看出，喷雾稳定性非常好，制备重现性好，充分证明该石英针在电喷雾应用方面的潜在价值。

实施例3：

镀层喷针结合超长柱分离分析宫颈癌细胞蛋白质酶解产物：

将实施例1制备的镀层喷针与50cm×75μm末端有柱塞的填充柱联用，用于分离分析1μg宫颈癌细胞蛋白质酶解产物。图5为50cm×75μm填充柱接金属涂层喷针分离宫颈癌细胞酶解产物总离子流图，梯度：0min--2％B,5min--5％B,250min--25％B,330min--40％B, 335min--80％B；流速：280nL/min；流动相：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)；喷雾电压：1.9kV。

如图5所示，利用我们方法制备的喷针与超长柱联用也有非常好的分离和喷雾，说明其在喷针制备方面的潜力。

实施例4：

“一体式”填充柱分离分析宫颈癌细胞蛋白质酶解产物：

为了证明镀层涂层方法的实用性，将激光烧蚀拉制的“一体式”毛细管(30cm×75μm)镀金，填充5μmC18填料后，用于分离分析1μg宫颈癌细胞蛋白酶解产物。

图6为30cm×75μm“一体式”填充柱分离宫颈癌细胞酶解产物总离子流图，梯度：0min--2％B,5min--5％B,75min--25％B,95min--40％B,105min--80％B；流速：300nL/min；流动相：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)；喷雾电压：1.9kV。

如图6所示，色谱分离与喷针“一体式”能够对宫颈癌细胞蛋白质酶解产物有很好的分离和离子化，信号响应非常高，说明我们发明的喷针镀层方法在“一体式”色谱柱方面也有很好的潜在价值。