用于生物样本检测的SiNW芯片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于生物样本检测的SiNW芯片及其制备方法和应用，属于质谱检测技术领域，所述方法包括以下步骤：制备具有垂直纳米线阵列的SiNW芯片；利用硅烷化试剂对SiNW芯片进行硅烷化修饰，得到经硅烷化修饰的SiNW芯片；对经硅烷化修饰的SiNW芯片进行金修饰，还可以在进行金修饰之前或之后，对SiNW芯片进行聚多巴胺修饰。利用本发明专利技术的SiNW芯片进行生物样本质谱分析，不仅可以降低检测范围下的背景干扰，而且具有一定的紫外吸收特性，同时可以提高正负离子模式和/或负离子模式下样本检测的灵敏度，实现复杂生物样本中脂质、代谢物的多类别、高选择性、高覆盖率检测。高覆盖率检测。高覆盖率检测。

【技术实现步骤摘要】
用于生物样本检测的SiNW芯片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于质谱检测
，具体地，涉及一种用于生物样本检测的SiNW芯片及其制备方法和应用，更具体地，涉及一种基于表面辅助激光解吸电离质谱(SALDI
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MS)平台生物样本检测的SiNW芯片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来基于质谱技术发展起来的脂质组学通过研究生物体内脂质分子的结构与功能，揭示脂质代谢与机体生理、病理过程之间的关系，进而探寻与肿瘤相关的潜在生物标志物，已经越来越受到人们的广泛欢迎。脂质分子按照化学组成和亲疏水性可以分为八个类，此外也可以简单的将脂质分为两类——极性脂质和中性脂质，其中极性脂质主要以磷脂和鞘脂为代表，而中性脂质包括甘油酯和固醇类脂质。在与肿瘤相关的潜在生物标志物的研究中，已有很多文献报道了极性和中性脂质的代谢异常。例如血清中溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)(18:1)，磷脂酰乙醇胺(PE)(P
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40:3)，胆固醇酯(CE)(18:2)，鞘脂(SM)(22:0)的脂质组合成功实现了肺癌患者和健康人的良好区分，。
[0003]基于质谱技术对脂质组学和代谢组学研究的平台主要是液相色谱
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质谱联用仪(Liquid Chromatograph Mass Spectrometer，LC
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MS)，在正离子模式下一项跨越九种LC
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MS平台的人体血浆非靶向脂质分析显示，可对人体血浆中307个脂质进行注释。然而该平台较低的分析速度一直是其临床大样本筛查中的限制。虽然本领域技术人员都在致力于提高LC
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MS快速分析的能力。然而在实际血清样本临床应用中分析300
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400个样品仍需要花费一周的时间，这使得在脂质组学大样本的分析过程中是非常耗时的。近几年基于基质辅助激光解吸电离质谱(MALDI
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MS)发展起来的表面辅助激光解吸电离质谱(SALDI
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MS)，通过利用纳米材料代替传统有机基质，大大降低了小分子范围内(<1000Da)的背景，同时结合其高速分析的能力，因而受到广泛欢迎。现阶段SALDI
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MS平台常见的纳米材料包括碳材料、硅基材料、贵金属纳米颗粒、金属氧化物半导体等。
[0004]然而现阶段基于SALDI
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MS平台对脂质和代谢物进行检测的研究仍然面临着两个问题。一是脂质检测范围下的背景干扰问题，二是正离子模式下基质对血清中脂质种类的选择性，三是不能同时兼顾正离子和负离子模式下脂质和代谢物的高覆盖率和检测灵敏度。这主要是因为血清中的脂质或代谢物种类丰富，现有的材料很难满足对多种类别的脂质或代谢物进行同时检测的要求。例如利用SiNW进行LDI
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MS分析时，带正电的极性脂质会显著抑制不带电的中性脂质的信号。为了解决以上问题，JingYang等人通过PDA修饰后的抗反射材料对血清中提取出的脂质进行检测，在正离子模式下共计检测到41种脂质信号，涵盖了溶血磷脂酰胆碱(LPC)、甘油二酯(DG)、CE、磷脂酰胆碱(PC)和甘油三酯(TAG)五种脂质类别(Yang,J.；Zhang,W.；Zhang,H.；Zhong,M.；Cao,W.；Li,Z.；Huang,X.；Nie,Z.；Liu,J.；Li,P.；Ma,X.；Ouyang,Z.ACS Appl Mater Interfaces2019,11,46140
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46148.)。Kai Liang等人开发了一种利用氧化石墨烯材料聚合体(AGO)对血清脂质直接进行无有机溶剂提取的方法(Liang,K.；Gao,H.；Gu,Y.；Yang,S.；Zhang,J.；Li,J.；Wang,Y.；Wang,Y.；Li,
Y.Anal.Chim.Acta2018,1035,108
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118.)。通过AGO吸附血清中的TAG，并在未洗脱的情况下实现原位的SALDI
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MS检测，结果显示其可在正离子模式下检测到36种TAG的脂质信号。
[0005]然而以上检测结果的覆盖率与LC
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MS在正离子模式下可轻松检测到平均300种脂质仍是相差甚远。因此，开发基于SALDI
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MS平台的低背景、高选择性、高灵敏度、高覆盖率脂质和代谢物检测的材料是进行大规模脂质组学和代谢组学筛查的首要问题，同时也是技术难点。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题中的至少一个，本专利技术的目的旨在提供一种新型复合材料，使得其不仅可以降低脂质和代谢物检测范围下的背景干扰，同时可以实现脂质和代谢物的多类别高覆盖率检测，提高检测灵敏度，为了达到该目的：
[0007]本专利技术第一方面提供一种用于生物样本检测的硅纳米线(SiNW)芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1，制备具有垂直纳米线阵列的SiNW芯片；
[0009]S2，利用硅烷化试剂对步骤S1得到的SiNW芯片进行硅烷化修饰，得到经硅烷化修饰的SiNW芯片；
[0010]S3，对步骤S2得到的经硅烷化修饰的SiNW芯片进行金修饰。
[0011]利用金对SiNW进行修饰，进行质谱时，可以显著提高其检测部分脂质(如极性脂质和中性脂质)和/或代谢物的信号，扩大脂质和/或代谢物的检测覆盖度。
[0012]在本专利技术的一些实施方案中，步骤S1具体包括：
[0013]S11，将p型单晶硅切割，在含有氢氟酸和银催化剂的溶液中进行刻蚀；
[0014]S12，用去离子水将刻蚀后的p型单晶硅洗涤，然后浸入稀硝酸中浸泡以去除银催化剂，即得到具有垂直纳米线阵列的SiNW芯片。
[0015]在本专利技术的一些优选实施方案中，步骤S11的刻蚀时间为5～15min，在本专利技术的一些更优选实施方案中，步骤S11的刻蚀时间为10min。
[0016]在本专利技术的一些优选实施方案中，所述银催化剂为硝酸银。
[0017]在本专利技术的一些实施方案中，步骤S2具体包括：
[0018]S21，将步骤S1得到的SiNW芯片经氧等离子体处理；
[0019]S22，将经氧等离子体处理的SiNW芯片与硅烷化试剂反应；
[0020]S23，用甲苯、无水乙醇依次洗涤，并在40～80℃下稳定得到经硅烷化修饰的SiNW芯片。
[0021]在本专利技术的一些优选实施方案中，所述硅烷化试剂为3
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氨丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液。在本专利技术的一些更优选实施方案中，所述硅烷化试剂为含有2％(v/v)3
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氨丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液。
[0022]在本专利技术的一些优选实施方案中，步骤S23中，在60℃下稳定60min。
[0023]在本专利技术的一些实施方案中，在步骤S3之前，进一步包括对所述经硅烷化修饰的SiNW芯片进行聚多巴胺修饰的步骤。在本专利技术的另一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于生物样本检测的SiNW芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，制备具有垂直纳米线阵列的SiNW芯片；S2，利用硅烷化试剂对步骤S1得到的SiNW芯片进行硅烷化修饰，得到经硅烷化修饰的SiNW芯片；S3，对步骤S2得到的经硅烷化修饰的SiNW芯片进行金修饰。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3之前，进一步包括对所述经硅烷化修饰的SiNW芯片进行聚多巴胺修饰的步骤。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3之后，进一步包括对经硅烷化修饰并经金修饰的SiNW芯片进行聚多巴胺修饰的步骤。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述进行聚多胺修饰步骤为：将芯片浸入含有多巴胺的Tris缓冲溶液中，反应15～55min，去离子水清洗并用N2吹干。5.根据权利要求1
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3任一所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述进行金修饰的步骤为：将芯片浸入金属纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬建敏，曲雪彤，张金银，张秋美，陈晓明，李桐，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：