等离子体复合材料辅助小分子代谢物的质谱半定量分析及鉴定

doi:10.7503/cjcu20240325

高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (11): 20240325.doi: 10.7503/cjcu20240325

等离子体复合材料辅助小分子代谢物的质谱半定量分析及鉴定

曹婷, 舒伟康(), 万晶晶()

华东师范大学化学与分子工程学院，上海 200241

收稿日期:2024-07-01 出版日期:2024-11-10 发布日期:2024-09-25
通讯作者: 舒伟康 E-mail:wkshu@chem.ecnu.edu.cn;jjwan@chem.ecnu.edu.cn
作者简介:万晶晶，女，博士，教授，主要从事临床质谱多组学技术开发及应用方面的研究. E-mail： jjwan@chem.ecnu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(22122404)

Plasmonic Composites Aid Semi-quantitative Analysis and Identification of Low-molecular-weight Metabolites by Mass Spectrometry

CAO Ting, SHU Weikang(), WAN Jingjing()

School of Chemistry and Molecular Engineering，East China Normal University，Shanghai 200241，China

Received:2024-07-01 Online:2024-11-10 Published:2024-09-25
Contact: SHU Weikang E-mail:wkshu@chem.ecnu.edu.cn;jjwan@chem.ecnu.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(22122404)

摘要/Abstract

摘要：

利用枝状介孔二氧化硅纳米球（DMSN）作为载体，将金、银纳米颗粒均匀负载在其表面，制备了DMSN@Ag/Au复合材料，并将其作为基质辅助激光解吸离子化（MALDI）基质. 该基质可实现高灵敏度小分子代谢物分析，检测限为0.005 mg/mL. 该基质具有较好的检测重现性，并提供自身的Au⁺信号作为信号参比，从而提高定量分析准确度. 此外， DMSN@Ag/Au可诱导分析物发生Ag⁺加和，辅助代谢物鉴定. 该基质有望作为新一代的多功能MALDI基质，为临床质谱分析提供新的思路.

关键词: 基质辅助激光解吸/电离质谱, 小分子检测, 枝状介孔二氧化硅纳米球, 等离子体材料

Abstract:

DMSN@Ag/Au composites， with DMSN（dendritic mesoporous silica nanosphere）， as the support and Au/Ag nanoparticles homogeneously loading on the surface， were employed as MALDI（matrix-assisted laser desorption/ionization） matrices. These composites enable highly sensitive MALDI metabolic analysis with a detection limit of 0.005 mg/mL. Moreover， these composites demonstrated good reproducibility in detection and provided an intrinsic Au⁺ signal as a reference to enhance the accuracy of quantitative analysis. Additionally， DMSN@Ag/Au facilitated Ag⁺ addition to the analyte and assisted in metabolite identification process. The composites are expected to serve as a new generation of multifunctional MALDI matrix and provide new ideas for clinical mass spectrometry analysis.

Key words: Matrix-assisted laser desorption/Ionization mass spectrometry, Low-molecular-weight metabolites detection, Dendritic mesoporous silica nanosphere, Plasmonic material

中图分类号:

O657.6

TrendMD:

曹婷, 舒伟康, 万晶晶. 等离子体复合材料辅助小分子代谢物的质谱半定量分析及鉴定. 高等学校化学学报, 2024, 45(11): 20240325.

CAO Ting, SHU Weikang, WAN Jingjing. Plasmonic Composites Aid Semi-quantitative Analysis and Identification of Low-molecular-weight Metabolites by Mass Spectrometry. Chem. J. Chinese Universities, 2024, 45(11): 20240325.

图/表 5

Fig.1 SEM image of DMSN and TEM image of DMSN@Ag/Au(inset)(A), XRD pattern of DMSN@Ag/Au(B), nitrogen adsorption⁃desorption isotherms of DMSN and DMSN@Ag/Au(C), UV⁃Vis spectra of DMSN@Ag/Au, DMSN@Ag and DMSN@Au(D)

Fig.2 Mean intensities of Na+ adducted peaks for 0.1 mg/mL mannitol in 15 experiments using DMSN@Ag/Au, AuAg alloy, DMSN@Au, DMSN@Ag, CHCA and DHB as the matrix(A), shot⁃to⁃shot and the spot⁃to⁃spot reproducibility of 30 times experiments using DMSN@Ag/Au, AuAg alloy and CHCA(B), mean intensities of Ag+ adducted peaks for 0.1 mg/mL mannitol in 15 experiments using DMSN@Ag/Au, AuAg alloy and DMSN@Ag(C)

Fig.3 Typical MALDI⁃MS spectra for Phe with different concentrations(A), correlations of intensities of [Phe+K]+ with concentrations of Phe(B) and the ratio of [Phe+K]+/Au+ and concentrations of Phe(C), typical MALDI⁃MS spectra for Met with different concentrations(D), correlations of intensities of [Met+K]+ with concentrations of Met(E) and the ratio of [Met+K]+/Au+ and concentrations of Met(F)(A) and (D): a. 0.005 mg/mL; b. 0.025 mg/mL; c. 0.050 mg/mL; d. 0.075 mg/mL; e. 0.100 mg/mL.

Fig.4 Typical MALDI⁃MS spectra of 0.1 mg/mL phenylalanine(A), 0.1 mg/mL lysine(B) and mixture of five standard molecules(0.500 mg/mL)(C) using DMSN@Ag/Au as the matrix

Fig.5 Typical Na+ adducted peaks of three standard molecules with 0.5 mol/L NaCl(a), 5 mg/mL BSA(b) and 0.5 mol/L NaCl+5 mg/mL BSA(c)(A), the corresponding averaged signal intensities in 10 experiments using DMSN@Ag/Au as the matrix(B), typical Ag+ adducted peaks of five standard molecules with 0.5 mol/L NaCl(a), 5 mg/mL BSA(b) and 0.5 mol/L NaCl+5 mg/mL BSA(c)(C), typical mass spectrum of fetal bovine serum using DMSN@Ag/Au as the matrix(D)

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