金屬有機(jī)骨架衍生氧化物材料作為MALDITOF MS 基質(zhì)用于氨基酸分析

朱禹豪，楊亞非，曹東麗 ，夏 炎

（1.南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院，南開大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室，天津 300071；2.天津市食品安全檢測(cè)技術(shù)研究院，天津 300308）

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，在大部分生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用[1]。機(jī)體中氨基酸的濃度變化與多種疾病有關(guān)，且能反映機(jī)體代謝情況。傳統(tǒng)氨基酸分析方法大多存在預(yù)處理步驟復(fù)雜、分析成本高昂、分析時(shí)間長(zhǎng)、樣品需求量大等問題，因此，探究準(zhǔn)確快速的分析氨基酸類物質(zhì)的有效方法在疾病診斷和生命科學(xué)分析領(lǐng)域具有重要作用[2]。基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry，MALDI-TOF MS）是一種簡(jiǎn)單、高效的新型軟電離質(zhì)譜技術(shù)，以實(shí)驗(yàn)周期短、預(yù)處理步驟簡(jiǎn)單、樣品消耗低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，在蛋白質(zhì)、肽鏈的分析中被廣泛應(yīng)用[3]，在氨基酸分析領(lǐng)域的拓展中有良好潛力。但在MALDI 的激光照射下，適用于大分子代謝物的傳統(tǒng)基質(zhì)本身也會(huì)發(fā)生電離破碎，在小分子范圍內(nèi)（<500 Da）產(chǎn)生嚴(yán)重信號(hào)干擾[4]。因此，用MALDITOF MS 直接進(jìn)行小分子代謝物（100～500 Da）的檢測(cè)是一項(xiàng)相對(duì)困難的工作。

近年來，研究者們拓展了諸如碳基材料[5]、納米材料[6]、金屬/金屬氧化物材料[7?9]、金屬有機(jī)骨架（metal-organic frameworks，MOFs）[10?12]、共價(jià)有機(jī)骨架（covalent-organic frameworks，COFs）[13]和MOF@COF[14]等材料作為MALDI-TOF MS 的新型基質(zhì)材料用于檢測(cè)小分子代謝物，其中，MOFs 和納米金屬氧化物材料由于其獨(dú)特的性質(zhì)受到了廣泛關(guān)注。MOFs 的高孔隙率和大比表面積使得其作為基質(zhì)易于與樣品形成均勻分散的共結(jié)晶體系，材料在紫外范圍的強(qiáng)激光吸收能力也符合MALDI 部分對(duì)激光能量吸收轉(zhuǎn)移的要求；另外，由于MOFs 本身的多孔性、大比表面積、多活性位點(diǎn)、空間結(jié)構(gòu)、易于修飾、組成元素多樣性等特征，以MOFs 為模板/前驅(qū)體進(jìn)行碳基材料[15]、金屬氧化物材料[16?18]及其他衍生材料[17,19?22]的合成和應(yīng)用也被廣泛報(bào)道。金屬/金屬氧化物納米材料具有與紫外光產(chǎn)生相互作用的能力，這使得金屬/金屬氧化物納米材料具有作為MALDITOF MS 基質(zhì)的應(yīng)用潛力；最重要的是，該類材料作為基質(zhì)可以很好地避免低質(zhì)量區(qū)（100～500 Da）的自身干擾，在MALDI-TOF MS 小分子檢測(cè)中有良好的應(yīng)用前景[7,23?25]。其中，TiO2納米粒子（nanoparticles，NPs）在紫外區(qū)表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸收特性，相關(guān)文獻(xiàn)也報(bào)道了通過TiO2NPs 復(fù)合各種基質(zhì)[8?9,26?27]，例如：α-氰基-4-羥基肉桂酸（α-cyano-4-hydroxy-cinnamic acid，CHCA）、2,5-二羥基苯甲酸（2,5-dihydroxybenzoic acid，DHB）及一些有較好應(yīng)用的MOFs 等，制備出新型復(fù)合基質(zhì)材料，在低質(zhì)量區(qū)既能避免信號(hào)干擾，又能促進(jìn)激光解吸電離過程，在MALDI-TOF MS 中取得了更好的應(yīng)用檢測(cè)效果。

本研究利用TiO2NPs 的優(yōu)良特性，參考Dekrafft等[17]報(bào)道的一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)、可調(diào)、可擴(kuò)展的金屬有機(jī)框架（MOFs）模板策略，經(jīng)傳統(tǒng)MOFs 修飾后再合成具有獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì)的混合金屬氧化物納米復(fù)合材料，作為MALDI 基質(zhì)和吸附劑，用于高效分析氨基酸生物小分子。該金屬氧化物納米復(fù)合材料具有規(guī)則晶型的納米級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，有助于其作為MALDI 基質(zhì)與目標(biāo)物形成均勻的共結(jié)晶體系，從而解決金屬氧化物基質(zhì)檢測(cè)重現(xiàn)性差的問題，同時(shí)可顯著提高氨基酸小分子目標(biāo)物的電離效率和檢測(cè)結(jié)果的信噪比，實(shí)現(xiàn)氨基酸類小分子代謝物的同時(shí)精確檢測(cè)，擁有在MALDI-TOF MS 的小分子代謝物分析領(lǐng)域巨大的應(yīng)用潛力。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

脯氨酸（proline，Pro） 上海J&K 化工有限公司；異亮氨酸（isoleucine，Ile）、組氨酸（histidine，His）、色氨酸（tryptophan，Try）、對(duì)苯二甲酸（pphthalic acid，H2BDC）和硝酸鉻（Chromium Nitrate，Cr（NO3）3） 天津光復(fù)精細(xì)化工研究所；氯化鋯（Zirconium（IV）chloride，ZrCl4） 美國(guó)馬薩諸塞斯特林試劑公司；中-四（4-羧基苯基）卟吩（meso-Tetra（4-carboxyphenyl）porphine，TCPP）、苯甲酸天津希恩思試劑公司；二（2-羥基丙酸）二氫氧化二銨合鈦（Titanium（IV）bis（ammonium lactato）dihydroxide solution，TALH） 美國(guó)圣路易斯奧德里奇試劑公司；乙醇、乙腈（acetonitrile，ACN）、N,N-二甲基甲酰胺（N,N-dimethylformamide，DMF） 康科德試劑公司；氫氟酸（Hydrogen fluoride，HF） 天津市北聯(lián)精細(xì)化工有限公司；納米二氧化鈦（Titanium Dioxide nanoparticles，TiO2NPs） 自制；去離子水（18.2 MΩ cm）天津理化分析中心；實(shí)驗(yàn)中所有試劑均為分析純。

SmartLab X 射線衍射儀（采用λ=1.5418 ? Cu Kα射線，測(cè)試范圍3～60°） 日本理學(xué)；Apreo S LoVac場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 FEI 捷克有限公司；Autoflex III TOF/TOF200 型基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（采用波長(zhǎng)為337 nm 的smartbeam 激光器）德國(guó)布魯克；KH-400KDH 超聲波清洗器 中國(guó)昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司；SX2-4-12 馬弗爐 慧通五金（廣州）電熱設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 金屬有機(jī)骨架衍生氧化物材料制備

1.2.1.1 MIL-101（Cr）的制備 通過已報(bào)道的方法[10]來制備MIL-101（Cr），將80.0 mg 硝酸鉻和332.0 mg對(duì)苯二甲酸溶于10.0 mL 去離子水中，滴加0.1 mL氫氟酸攪拌均勻，室溫下用70 Hz 的超聲波超聲分散15 min 后，將所得溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的20 mL 不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，220 ℃下加熱8 h。在8000 r/min 的轉(zhuǎn)速下，離心15 min 并收集所得綠色固體，分別用DMF 和乙醇洗滌三次，離心，最后在60 ℃真空干燥過夜。取出稱量得71.5 mg 綠色固體粉末產(chǎn)物。

1.2.1.2 UiO-66（Zr）的制備 通過已報(bào)道的方法[11]來制備UiO-66（Zr），將159.0 mg 氯化鋯和102.0 mg對(duì)苯二甲酸溶于20.0 mL 的DMF 中攪拌均勻，室溫下用70 Hz 的超聲波超聲分散15 min 后，將所得溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的50 mL 不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，120 ℃下加熱24 h。在8000 r/min 的轉(zhuǎn)速下，離心15 min 并收集所得白色固體，分別用DMF 和乙醇洗滌三次，離心，最后在60 ℃真空干燥過夜。取出稱量得112.0 mg 白色固體粉末產(chǎn)物。

1.2.1.3 PCN-222（Zr）的合成 通過已報(bào)道的方法[28?29]來制備PCN-222（Zr），將18.8 mg 氯化鋯、18.0 mg TCPP 和800.0 mg 苯甲酸溶于5.0 mL 的DMF 中攪拌均勻，室溫下用70 Hz 的超聲波超聲分散15 min后，將所得溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的20 mL不銹鋼高壓反應(yīng)釜中，120 ℃下加熱48 h。在8000 r/min 的轉(zhuǎn)速下，離心15 min 并收集所得紫色固體，分別用DMF 和乙醇洗滌三次，離心，最后在60 ℃真空干燥過夜。取出稱量得20.0 mg 紫色固體粉末產(chǎn)物。

1.2.1.4 Cr2O3@TiO2的合成 參考文獻(xiàn)[17]報(bào)道的方法模板化制備Cr2O3@TiO2。將合成好的MIL-101（Cr）粉末稱取40.0 mg 溶于20.0 mL 0.1 mol/L HCl 溶液中，滴加1.3 mL TALH，充分?jǐn)嚢韬?，室溫下?0 Hz 的超聲波超聲分散30 min 使粉末在溶液中分散均勻。將溶液在室溫條件下500 r/min 轉(zhuǎn)速磁力攪拌2 h，得到泛白的綠色溶液。溶液在8000 r/min 的轉(zhuǎn)速下，離心20 min 并收集所得綠色固體沉淀，將沉淀轉(zhuǎn)移到坩堝中，放入馬弗爐空氣氛圍下550 ℃煅燒16 h。取出稱量得深綠色固體粉末11.0 mg。

1.2.1.5 （UiO-66）-ZrO2@TiO2的制備 參考文獻(xiàn)[17]報(bào)道的方法模板化制備（UiO-66）-ZrO2@TiO2。將合成好的UiO-66（Zr）粉末稱取70.0 mg 溶于35.0 mL 0.1 mol/L HCl 中，滴加1.2 mL TALH，充分?jǐn)嚢韬?，室溫下?0 Hz 的超聲波超聲分散30 min 使粉末在溶液中分散均勻。將溶液在室溫條件下500 r/min轉(zhuǎn)速磁力攪拌2 h，得到乳白色溶液。溶液在8000 r/min 的轉(zhuǎn)速下，離心20 min 并收集所得白色固體沉淀，將沉淀轉(zhuǎn)移到坩堝中，放入馬弗爐空氣氛圍下550 ℃煅燒16 h。取出稱量得灰白色固體粉末16.0 mg。

1.2.1.6 （PCN-222）-ZrO2@TiO2的制備 參考已報(bào)道的方法[17]模板化制備（PCN-222）-ZrO2@TiO2。將合成好的PCN-222（Zr）粉末稱取20.0 mg 溶于15.0 mL 0.1 mol/L HCl 中，滴加1.0 mL TALH，充分?jǐn)嚢韬螅覝叵掠?0 Hz 的超聲波超聲分散30 min使粉末在溶液中分散均勻。將溶液在室溫條件下500 r/min 轉(zhuǎn)速磁力攪拌2 h，得到粉紫色溶液。溶液在8000 r/min 的轉(zhuǎn)速下，離心20 min 并收集所得紫色固體沉淀，將沉淀轉(zhuǎn)移到坩堝中，放入馬弗爐空氣氛圍下800 ℃煅燒4 h。取出稱量得白色固體粉末10.4 mg。

1.2.2 基質(zhì)結(jié)構(gòu)表征

1.2.2.1 SEM 表征 使用FEI 捷克有限公司Apreo S LoVac 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡，分辨率：0.7 nm@15 kV，1.0 nm@1 kV（高真空）；1.0 nm@15 kV，1.8 nm@3 kV（低真空）；0.8 nm@30 kV（stem）；加速電壓：200 V～30 kV；電子槍：超穩(wěn)定肖特基電子槍。

1.2.2.2 XRD 表征 使用日本理學(xué)SmartLab X 射線衍射儀，管壓40 kV，管流150 mA，掃描速度15°/min，Cu Kα輻射，在3～60°角范圍內(nèi)獲得了X 射線衍射（XRD）圖。

1.2.3 MALDI-TOF MS 分析

1.2.3.1 用于MALDI-TOF MS 分析樣品的準(zhǔn)備將Pro、Ile、His、Try 溶解在去離子水中，濃度為0.1 mg·mL?1；Ile 和His 溶解在去離子水中，濃度為0.01、0.001 mg·mL?1。所得溶液在4 ℃的冰箱中存儲(chǔ)，供進(jìn)一步使用。

1.2.3.2 用于MALDI-TOF MS 分析的基質(zhì)準(zhǔn)備和點(diǎn)靶方法 將MIL-101（Cr）、UiO-66（Zr）、PCN-222（Zr）、Cr2O3@TiO2、（UiO-66）-ZrO2@TiO2、（PCN-222）-ZrO2@TiO2分散在乙腈中，濃度為0.1、0.01、0.001 mg·mL?1。將TiO2NPs 分散在乙腈中，濃度為0.1 mg·mL?1。

采用傳統(tǒng)的干滴分析方法，使用MIL-101（Cr）、UiO-66（Zr）、PCN-222（Zr）、Cr2O3@TiO2、（UiO-66） -ZrO2@TiO2、（PCN-222） -ZrO2@TiO2、TiO2NPs 為基質(zhì)時(shí)，將2 μL 待測(cè)物分析液與2 μL 基質(zhì)混合，然后將2 μL 的混合物轉(zhuǎn)移至金屬靶上，待其自然晾干后進(jìn)行測(cè)試。

1.2.3.3 MALDI-TOF MS 測(cè)試條件設(shè)置 MALDITOF MS 檢測(cè)氨基酸使用的儀器為Bruker AutoflexⅢ質(zhì)譜儀（德國(guó)），該儀器使用337 nm smartbeam 激光。在所有的實(shí)驗(yàn)中，使用正離子反射模式，80%激光強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。每個(gè)記錄的質(zhì)譜都是由200 個(gè)單獨(dú)的200 Hz 激光發(fā)射的平均數(shù)據(jù)產(chǎn)生的。

1.3 數(shù)據(jù)處理

在目標(biāo)物檢測(cè)過程中，在同一個(gè)靶點(diǎn)中隨機(jī)選取4 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，所得數(shù)據(jù)使用Flex Analysis 和Origin 軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 MOF-衍生金屬氧化物的表征

在探究MOF-衍生金屬氧化物作為基質(zhì)輔助電離/解吸前，用XRD 和SEM（圖1）對(duì)制備的MOF-衍生金屬氧化物進(jìn)行表征。由圖可知，Cr2O3@TiO2的特征峰在24.5°、34°、36°、41.5°、50.5°、55°分別與Cr2O3（012）、Cr2O3（104）、Cr2O3（110）、Cr2O3（113）、Cr2O3（024）和Cr2O3（116）的平面相關(guān)[30]，在25°與TiO2（101）的平面相關(guān)[31]。（PCN-222）-ZrO2@TiO2與（UiO-66）-ZrO2@TiO2在25°、30°的特征峰分別與TiO2（101）[32]、ZrO2（101）[33]的平面相關(guān)。合成的三種MOF-衍生金屬氧化物從XRD 圖像上分析都與對(duì)應(yīng)的M-Ti（M=Cr、Zr）氧化物峰相符，XRD表征符合預(yù)期設(shè)想。另外，在SEM 下的三種MOF-衍生金屬氧化物都呈大小近似球形的顆粒狀物，其中，兩種小配體（對(duì)苯二甲酸）的MOF-衍生金屬氧化物（Cr2O3@TiO2、（UiO-66）-ZrO2@TiO2）顆粒少量堆積形成豐富的多孔結(jié)構(gòu)，而大配體（TCPP）的MOF-衍生金屬氧化物（（PCN-222）-ZrO2@TiO2）顆粒則大量聚集形成大孔隙的多孔結(jié)構(gòu)?？紫懂a(chǎn)生的原因可能在于高溫焙燒下有機(jī)配體的離去，形貌表征也符合預(yù)期設(shè)想，表征結(jié)果表明材料合成成功。

圖1 三種MOFs 基質(zhì)的SEM 和XRD 表征Fig.1 SEM and XRD characterization of three MOFs matrix

2.2 MOF-衍生金屬氧化物作為MALDI-TOF MS 基質(zhì)的探究

參考評(píng)估MOF-衍生金屬氧化物作為MALDI基質(zhì)檢測(cè)氨基酸類小分子的表現(xiàn)[31,34?39]，選擇4 種氨基酸（Pro、Ile、His 和Try）作為目標(biāo)分析物（圖2）進(jìn)行MALDI-TOF MS 分析。

在進(jìn)行MALDI-TOF MS 分析檢測(cè)時(shí)，正離子模式下，樣品常出現(xiàn)正離子加合峰，如加質(zhì)子峰、加H+峰、加堿金屬離子峰（Na+或K+）、減電子峰等。圖3 為正離子模式下使用0.1 mg·mL?1三種MOFs（MIL-101（Cr）、PCN-222（Zr）、UiO-66（Zr）），作為基質(zhì)用于MALDI-TOF MS 檢測(cè)0.1 mg·mL?1四種氨基酸的結(jié)果。三種MOFs 基質(zhì)都在138.41（Pro 的[M+Na]+）、154.36（Ile 的[M+Na]+和Pro 的[M+K]+）、194.31（His 的[M+K]+）、243.30（Try 的[M+K]+）處產(chǎn)生清晰的正離子峰（表1），四種氨基酸均有特征峰被檢出，但三種基質(zhì)的質(zhì)譜圖背景不干凈，信噪比較低，且目標(biāo)峰強(qiáng)度也不高。

如圖4 所示，三種MOF-衍生金屬氧化物在同等檢測(cè)條件下相比其前驅(qū)體MOFs 對(duì)四種氨基酸都有明顯更強(qiáng)的質(zhì)譜信號(hào)檢出，信號(hào)強(qiáng)度和信噪比均提升了數(shù)倍到數(shù)十倍不等，且三種衍生金屬氧化物都檢測(cè)到清晰的堿金屬加合峰（表1）。其中，Cr2O3@TiO2（圖4A）對(duì)194.32 m/z 和178.36 m/z 檢出信號(hào)強(qiáng)度相較其他衍生金屬氧化物較強(qiáng)，且整體檢出強(qiáng)度和信噪比都較好；（PCN-222）-ZrO2@TiO2（圖4B）檢測(cè)效果相較于其前驅(qū)體MOFs 有明顯提升，但提升效果不如Cr2O3@TiO2基質(zhì)（圖4A）；而（UiO-66）-ZrO2@TiO2（圖4C）峰強(qiáng)度較前驅(qū)體MOFs 雖有提升，但信噪比與其他衍生金屬氧化物相比稍差。

圖4 三種MOFs 及其衍生金屬氧化物（0.1 mg·mL?1）對(duì)4 種氨基酸的質(zhì)譜檢測(cè)信號(hào)對(duì)比Fig.4 Comparison of the mass spectrometry of four amino acids in three MOFs matrix (0.1 mg·mL?1) and three MOFderived oxides metal matrix (0.1 mg·mL?1)

表1 各種基質(zhì)對(duì)四種氨基酸的檢出表（正離子模式）Table 1 The table of four amino acids detected by various substrates (positive ion mode)

如圖5 所示，與TiO2NPs 相比，MOF-衍生金屬氧化物各目標(biāo)峰檢出情況雖然有所差別，但所有目標(biāo)峰均有檢出，信噪比和強(qiáng)度也較高，整體檢出效果相較于TiO2NPs 略微提升。這一結(jié)果應(yīng)證了模板化合成的MOF-衍生金屬氧化物繼承了TiO2NPs 作為基質(zhì)輔助分析物電離的優(yōu)良效果，并且還具有更高的電離分析物效率。

圖5 三種MOF-衍生金屬氧化物（0.1 mg·mL?1）和TiO2 對(duì)4 種氨基酸的質(zhì)譜檢測(cè)信號(hào)對(duì)比Fig.5 Comparison of the mass spectrometry of four amino acids in three MOF-derived metal oxides matrix (0.1 mg·mL?1)and TiO2 NPs matrix (0.1 mg·mL?1)

2.3 基質(zhì)用量對(duì)質(zhì)譜峰強(qiáng)度的影響

質(zhì)譜中峰的高度與被測(cè)物的豐度有關(guān)，基質(zhì)輔助被測(cè)物離子化效率越高，被測(cè)物進(jìn)入探測(cè)器的豐度越高，峰強(qiáng)也就越高。由圖6 可知，Cr2O3@TiO2和（PCN-222）-ZrO2@TiO2基質(zhì)在0.001～0.1 mg·mL?1的濃度范圍內(nèi)，基質(zhì)濃度的提升，增強(qiáng)了分析物的電離效率，但較高的基質(zhì)濃度使基質(zhì)與分析物結(jié)晶層變厚，激光不易于充分電離分析物與基質(zhì)的共結(jié)晶，因此電離效率提升并未呈線性增長(zhǎng)。（UiO-66）-ZrO2@TiO2基質(zhì)未出現(xiàn)類似變化，但該基質(zhì)在低濃度條件下針對(duì)四種氨基酸的電離效率明顯高于其他兩種MOF-衍生金屬氧化物。

圖6 不同濃度的Cr2O3@TiO2 （A）、（PCN-222）-ZrO2@TiO2（B）和（UiO-66）-ZrO2@TiO2（C）對(duì)4 種氨基酸的質(zhì)譜檢測(cè)信號(hào)對(duì)比Fig.6 Comparison of the mass spectrometry of four amino acids in different matrix concentrations of Cr2O3@TiO2 (A),(PCN-222)-ZrO2@TiO2 (B) and (UiO-66)-ZrO2@TiO2 (C)

2.4 重現(xiàn)性與定量分析

到目前為止，已經(jīng)開發(fā)出的金屬氧化物[7?9]和MOFs[10?11]基質(zhì)中，只有在基質(zhì)和分析物在局部形成的共結(jié)晶（即“甜點(diǎn)”）處才能獲得較好的檢測(cè)結(jié)果，阻礙了MALDI-TOF MS 在定量分析方面的應(yīng)用。因此，本文中進(jìn)行了MOF-衍生金屬氧化物重現(xiàn)性的分析工作，探究該新型基質(zhì)材料在MALDI-TOF MS 檢測(cè)中是否具有對(duì)氨基酸類小分子較好的定量分析應(yīng)用前景。

重復(fù)性通過采集3 個(gè)MOF-衍生金屬氧化物樣品的4 個(gè)隨機(jī)區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估（圖7），并將結(jié)果與TiO2NPs 基質(zhì)樣品作比較。從信號(hào)強(qiáng)度上看，MOF-衍生金屬氧化物比TiO2NPs 基質(zhì)具有更好的重現(xiàn)性，在樣品的不同區(qū)域上得到的信號(hào)峰強(qiáng)度差別不大。

從信噪比（表2）上分析，采用了4 個(gè)樣品在正離子模式下的信噪比相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSDs）（n＝5）進(jìn)行比較。表中可以看到，三種MOF-衍生金屬氧化物各個(gè)目標(biāo)峰的RSD 都要明顯低于TiO2NPs（Cr2O3@TiO2在243.30 m/z 的信噪比RSD 20.74%除外）。值得注意的是，三種合成材料基質(zhì)在某些目標(biāo)峰檢出上有一定良好重現(xiàn)性表現(xiàn)：如Cr2O3@TiO2在138.41 m/z（Pro）、154.36 m/z（Pro、Ile）的信噪比RSD 只有4.72%和2.56%；（PCN-222）-ZrO2@TiO2在154.36 m/z（Pro、Ile）的信噪比RSD 為8.62%；（UiO-66）-ZrO2@TiO2在227.34 m/z（Try）的信噪比RSD 只有3.94%。

表2 MOF-衍生金屬氧化物樣品和TiO2 NPs 檢測(cè)4 種氨基酸信噪比RSDTable 2 S/N RSD of four amino acids using MOF-derived metal oxide and TiO2 NPs as matrix

進(jìn)一步以Ile 和His 作為目標(biāo)小分子，探究Cr2O3@TiO2基質(zhì)的定量分析能力。不同濃度的Ile 和His在0.1 mg·mL?1Cr2O3@TiO2基質(zhì)作用下的質(zhì)譜結(jié)果如圖8 所示（S/N>10）。質(zhì)譜峰信號(hào)強(qiáng)度和氨基酸的濃度呈線性關(guān)系（圖9）：在正離子模式下，Ile 的線性濃度范圍為0.001～0.1 mg·mL?1（R2=0.9997）；His的線性濃度范圍為0.001～0.1 mg·mL?1（R2=0.9997）。

圖8 不同濃度Ile 和His 在Cr2O3@TiO2 基質(zhì)作用下的質(zhì)譜信號(hào)Fig.8 The mass spectrometry of Ile and His at different concentrations using Cr2O3@TiO2 as matrix

圖9 Ile（A）與His（B）的線性關(guān)系圖（以Cr2O3@TiO2 為基質(zhì)，測(cè)定不同濃度的分析物）Fig.9 Linear relationship plots of Ile (A) and His (B)(Cr2O3@TiO2 was used as matrix for the determination of different concentrations of analytes)

2.5 分析方法對(duì)比

綜合數(shù)據(jù)分析，MOF-衍生金屬氧化物相較于原MOFs 和TiO2NPs 作為基質(zhì)在MALDI-TOF MS 分析中具有信號(hào)強(qiáng)度和信噪比上的優(yōu)越性。其中，用Cr2O3@TiO2基質(zhì)定量檢測(cè)Ile 和His，并與其他方法做了比較（表3），說明Cr2O3@TiO2基質(zhì)在Ile 和His 定量檢測(cè)上有更好的應(yīng)用前景。

表3 不同方法對(duì)Ile 和His 的檢測(cè)能力比較Table 3 Comparison of detection ability of different methods for Ile and His

3 結(jié)論

本文從模板化合成涂覆TiO2的MOF-衍生金屬氧化物材料入手，探究該材料作為基質(zhì)在MALDITOF MS 檢測(cè)氨基酸類小分子代謝物中的效果。結(jié)果表明，MOF-衍生金屬氧化物材料在去除MOFs 有機(jī)結(jié)構(gòu)的同時(shí)保持其結(jié)構(gòu)特性，一方面消除該類基質(zhì)在MALDI-TOF MS 分析中低分子量區(qū)域內(nèi)的基質(zhì)干擾，另一方面保留MOFs 及TiO2納米粒子本身的基質(zhì)特性。這種材料解決了金屬氧化物基質(zhì)檢測(cè)重現(xiàn)性差的問題，作為MADLI 基質(zhì)相比原MOFs 及TiO2納米粒子在對(duì)氨基酸類小分子進(jìn)行分析時(shí)表現(xiàn)出更優(yōu)秀的性能，可以明顯提高小分子目標(biāo)物的電離效率和檢測(cè)結(jié)果的信噪比，實(shí)現(xiàn)氨基酸類小分子代謝物的同時(shí)精確檢測(cè)，具有進(jìn)一步拓展和應(yīng)用的價(jià)值。