一种适用于MALDI-TOF质谱的浓缩型一次性靶板的制作方法

本实用新型涉及一种适用于maldi-tof质谱检测用的浓缩型一次性靶板，属于质谱分析仪器技术领域。

背景技术：

基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱仪(maldi-tof，matrixassistedlaserdesorptionionizationtimeofflightmassspectrometry)，是近年发展起来的新型软电离生物质谱技术。这种技术具有高灵敏度和高质量检测范围，可检测的相对分子质量高达几十万，从而使生物大分子和聚合物分子的检测成为可能。maldi-tof-ms作为一种“软电离”质谱，具有样品不易碎裂、分子离子峰强的优点，解决了非挥发性和热不稳定性生物大分子解吸离子化的问题，已被广泛应用于生物、化学、聚合物的表征和解释，显示出了强大的分析功能。

maldi-tof的原理是用激光照射样品与基质形成共结晶薄膜，基质从激光中吸收能量传递给生物分子使其解吸，并通过电离过程将质子转移到生物分子或从生物分子得到质子，而使生物分子带上电荷的过程。离子在电场作用下加速飞过高真空状态下的飞行管道，离子到达检测器的飞行时间的平方与离子的质荷比(m/z)成正比，通过飞行时间来测定离子的质量。maldi-tof-ms具有灵敏度高、准确度高、分辨率高、样本前处理简便等特点，为生命科学等领域特别是临床检查应用提供了一种强有力的分析测试手段，已经广泛用于组织切片、细胞、微生物、蛋白、多肽、核酸等生物样本的分析。

近年来，maldi-tof作为医疗器械逐渐应用于微生物鉴定与核酸单点突变的鉴定。maldi-tof-ms技术具有快速鉴定、灵敏准确、简便低耗的特点，适合对各种微生物进行快速、高通量的检测，为微生物检验和病原菌鉴定等领域提供了一种强有力的分析测试手段。maldi-tof作为一种集高通量、高敏感性、高特异性及定量分析于一体的核酸单点突变检测方法，只需少量dna即可进行检测，促使肿瘤的突变检测变得简便且高效。随着maldi-tof等生物质谱仪器性能的提升和应用领域的扩大，基于maldi的质谱成像技术已成为研究肿瘤标志物、药物代谢、脂类分布等方面的有力手段。高频率的采集速率，使maldi-tof快速发展成为一种新的生物分子成像技术，它不仅能展示组织的生物分子信息，而且可直观显示分子空间分布，对于发现疾病生物标志物和研究药物代谢等方面具有重要意义，具有良好的临床应用前景。

靶板是maldi-tofms的重要组成部分。迄今为止，大部分仪器主要采用不锈钢的金属靶板，可以反复利用，虽然可以节省成本，但是清洗步骤复杂、困难，不仅耗时，而且难以完全避免交叉污染。另外，普通的不锈钢靶板不具有样品浓缩作用，对样品的浓度以及质量都有较高的要求，难以满足临床质谱检测对高分辨率、高灵敏度和高重复性的要求。虽然现在市面上也已经出现了表面经过特殊处理的质谱用靶板，但是其表面的修饰层很容易被破坏掉，不能重复使用。同时，目前商品化的靶板价格非常高昂，难以作为一次性耗材推广使用。

技术实现要素：

本实用新型针对maldi-tof检测中对高分辨率、高灵敏度以及高重复性的要求，同时为了克服普通不锈钢金属靶板在使用过程中清洗步骤复杂、容易造成样品间交叉污染的问题，提供一种具有样品浓缩作用的一次性靶板，具有较高的灵敏度、重复性和稳定性。

为实现上述目的，本实用新型包括如下技术方案：

一种适用于maldi-tof质谱的浓缩型一次性靶板，由导电支撑座1和芯片靶板2组成，芯片靶板2可拆卸地固定在导电支撑座1上，芯片靶板与导电支撑座之间为可导电连接；

芯片靶板2的基板由导电性材料制成，其上覆盖疏水覆膜21，在疏水覆膜21上设置亲水导电材料构成的亲水点阵22，亲水点阵22中每个点的外径为100微米到1毫米。

如上所述的浓缩型一次性靶板，优选地，所述导电支撑座1由不锈钢或者铝合金等导电金属做成，导电支撑座1与芯片靶板2之间通过铁磁性材料可拆卸地连接。

如上所述的浓缩型一次性靶板，优选地，所述芯片靶板2的基板采用单晶硅片，硅片厚度为500微米到700微米，单面抛光，在抛光面上具有厚度为100纳米到500纳米的二氧化硅层，基板的电阻率为0.01-0.02欧姆/厘米。

如上所述的浓缩型一次性靶板，优选地，所述疏水覆膜21的材料为聚二甲基硅氧烷，采用镀膜或者喷涂的方式涂覆，疏水覆膜的厚度为2微米到5微米。

如上所述的浓缩型一次性靶板，优选地，所述亲水点阵22为采用光刻掩膜板、磁控溅射或者蒸馏的方式点镀金属铝、金、镍等亲水金属，点的面积大小一致，金属层的厚度为100纳米～300纳米。

如上所述的浓缩型一次性靶板，优选地，所述亲水点阵的位置上底层为金属铬镀层，上层为金属铝、金或镍等亲水金属层。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型的浓缩型一次性靶板为芯片、支撑座可拆分式设计，芯片为一次性可抛弃型，克服了普通不锈钢靶板清洗困难、容易造成交叉污染的问题。

2.芯片表面带有疏水覆膜以及亲水的样品点阵，将样品局限在1毫米以内的点阵中，达到浓缩的效果，显著提高质谱仪的灵敏度。

3.基片采用氧化硅片较普通的不锈钢等金属靶板厚度更加均匀、表面更加平整，能够更好的保证质谱仪的质量稳定性以及重复性。

4.该靶板结构简单，可规模化生产，大大降低了产品的使用成本，适合进行广泛推广使用。

附图说明

图1为实施例1的浓缩型一次性靶板结构示意图。

图2为实施例1的芯片靶板结构示意图。

图3为普通不锈钢金属靶板和浓缩型一次性靶板点样后的质谱效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

实施例1适用于maldi-tof质谱的浓缩型一次性靶板

如图1和图2所示，适用于maldi-tof质谱的浓缩型一次性靶板由导电支撑座1和芯片靶板2组成。

如图1所示，导电支撑座1由不锈钢或者铝合金等导电金属做成。导电支撑座1上有两个容纳芯片靶板2的凹槽11。图中左边的凹槽内放置了一个芯片靶板2，右边的凹槽为空。凹槽内具有环状凸缘12用于支撑芯片靶板2，并保证与芯片靶板与导电支撑座良好的导电接触。凹槽底部设置一片磁铁13，用于与芯片靶板2背面的铁片磁性连接。凹槽底部具有一个通孔14，方便插入细棒将芯片靶板2从凹槽11中顶出。

芯片靶板2的基板采用单晶硅片，硅片厚度为700微米，单面抛光，厚度均匀，电阻率为0.02欧姆/厘米。硅片表面具有厚度为300纳米的二氧化硅层，使氧化硅片表面具有较深颜色。

基板上覆盖疏水覆膜21，疏水覆膜21的材料为聚二甲基硅氧烷，采用镀膜或者喷涂的方式涂覆，疏水覆膜的厚度为3微米。

疏水覆膜21上设置亲水导电材料构成的亲水点阵22，亲水点阵22中每个点的外径为1毫米。亲水点阵22为采用磁控溅射方式点镀金属铝，点的面积大小一致，金属层的厚度为200纳米。为了增强点镀金属与疏水覆膜的粘附力，首先在覆膜上点镀金属铬，然后再在铬的表面镀铝层。

如图2所示，在芯片靶板2表面对应点阵的各点上方标记横排的数字，左侧标记竖排的字母，通过二者的不同组合，来实现样品靶点的定位。

实施例2普通不锈钢金属靶板与浓缩型一次性靶板信号强度对比实验

将标准多肽稀释为不同浓度的样品，然后将样品与基质(α-氰基-4-羟基肉桂酸，chca，10mg/ml)等比例混合，混匀之后用移液器吸取相同体积的样品点到普通不锈钢靶板靶环和实施例1所述的浓缩型一次性靶板的亲水点阵内，待样品自然干燥后将靶板放入maldi-tof质谱仪(ebioreader3700，北京东西分析仪器有限公司生产)中开始检测，信号强度对比结果如图3所示。虽然在样品浓度比较高的时候(＞500amol)，利用两种靶板所检测到的信号强度差别并不是很大，但依然可以看到浓缩型一次性靶板的信号强度要高于普通不锈钢靶板。当样品浓度低到一定程度时(50amol)，用普通不锈钢板的时候已经检测不到有效的离子信号，而浓缩型一次性靶板依然可以检测到信噪比较好的信号。

实施例3浓缩型一次性靶板与普通不锈钢靶板质谱检测效果比较实验

将浓度为0.2mg/ml的多肽样品与基质(α-氰基-4-羟基肉桂酸，chca，10mg/ml)等比例混合，混匀之后用移液器吸取2μl样品分别点到浓缩型一次性靶板的亲水点阵内和普通不锈钢靶板上，每种靶板分别点5个不同的样品靶点位置，待样品自然干燥后将靶板放入maldi-tof质谱仪(ebioreader3700，北京东西分析仪器有限公司生产)中开始检测。每个样品点重复检测5次，然后进行统计学分析，分析结果如表1所示。从表中的数据可以看出不论是质量稳定性、还是分辨率以及信噪比，浓缩型一次性靶板都要优于普通不锈钢金属靶板。

表1