基于核酸适配体修饰的MoS2复合材料的微流控阵列质谱芯片及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种基于核酸适配体修饰的MoS2复合材料的微流控阵列质谱芯片及其制备方法与应用，核酸适配体修饰的MoS2复合材料的制作过程包括采用水热法合成Fe3O4磁性纳米颗粒；以（NH4）6Mo7O

【技术实现步骤摘要】
基于核酸适配体修饰的MoS2复合材料的微流控阵列质谱芯片及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及生物芯片的设计、制作和应用
，具体涉及一种基于核酸适配体修饰的MoS2复合材料的微流控阵列质谱芯片及其制备方法与应用。
[0002]
技术介绍

[0003]基质辅助激光解析电离（MALDI）质谱技术，具有简单、快速和高通量的优势，被广泛用于蛋白组学、组织成像等生物学各个领域。近年来，一些新型的基质材料被不断地开发以克服传统基质在小分子区域的基质峰干扰问题、并提高质谱信号的重现性。例如，碳纳米管、氧化石墨烯、金/银纳米颗粒、磁性纳米颗粒、量子点、二氧化硅纳米颗粒、金属有机框架材料等被广泛的应用于小分子物质的质谱分析检测中。
[0004]然而单纯的MALDI质谱技术具有灵敏度不够的缺点，为了提高检测灵敏度和对样品中所含杂质的抗干扰能力，在MALDI质谱测量之前，往往需要从复杂介质中提取和富集目标分子。表面增强激光解吸电离（SELDI）质谱技术是MALDI质谱的一种变体模式，最近引起了广泛的研究兴趣。该技术使用纳米材料作为吸附剂进行目标小分子分析物的提取和富集，并且纳米材料本身作为MALDI的基质，在质谱分析时，其捕获的小分子分析物可以直接解吸电离被检测，无需进行洗脱，在一定程度上简化了分析流程并提高了检测灵敏度。但是，这对对纳米材料的结构和内在性能提出了很高的要求。大部分材料往往只能分析一类物质，检测目标相对有限，不具有普适性，因为提取机制主要依赖于疏水力、π
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π 堆积和氢键相互作用。相比之下，将一些亲和试剂如核酸适配体修饰到纳米材料上以实现亲和捕获靶标，为SELDI技术提供了更方便和通用的策略。
[0005]核酸适配体是短的单链寡核苷酸，其序列可以以高亲和力特异性结合多种靶分子。此外，各种官能团可以很容易地引入到核酸适配体上，因此适配体可以有效地固定在纳米材料上。到目前为止，已经证明几种核酸适配体功能化的纳米材料作为 SELDI 探针是有效的。例如，氧化石墨烯通过EDC
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NHS 联实现核酸适配体的功能化，用于腺苷和可卡因的有效富集和MALDI质谱的分析。马等人还报道了一种核酸适配体修饰的单壁碳纳米角平台，用于三磷酸腺苷的选择性质谱分析。然而，这些核酸适配体的修饰过程通常需要耗时的合成步骤和苛刻的反应条件，导致更高的复杂性和制备成本。因此，开发具有简便的合成步骤的核酸适配体功能化的纳米材料，用于有效的分析物富集和 MALDI M 分析是非常有必要的。
[0006]此外，与MALDI质谱相匹配的商品化金属靶板价格昂贵，需要重复使用，手工清洗靶板耗时、繁琐，无法适应大规模、高通量的分析工作。制备一种成本低廉，性能稳定可靠的一次性质谱芯片以替代金属靶板用于质谱检测，可以缩短分析时间，适用于大规模、高通量的样品分析。因此，发展一种分析快速、操作简便、成本低廉、分析对象具有普适性的芯片十分重要，可使小分子目标物的分析过程更简单化和快速化。

技术实现思路

[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于核酸适配体修饰的MoS2复合材料的微流控阵列芯片及其制备方法与应用。
[0008]本专利技术所述微流控阵列质谱芯片，具有低样品/试剂消耗，高集成度，高通量和便携式等优点，克服了样品检测自动化程度低和传统质谱金属靶板需重复使用的技术问题，将使整个检测过程更加快速、准确和自动化。
[0009]本专利技术所述的核酸适配体修饰的MoS2复合材料，采用了靶标对象广泛的核酸适配体，克服了传统SELDI技术分析对象单一的问题，有效利用核酸适配体的靶向分离富集性能和MoS2复合材料作为质谱基质的性能，实现对目标小分子待测物的快速、灵敏检测。
[0010]为实现上述目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种核酸适配体修饰的MoS2复合材料的制备方法，包括：（1）采用水热法合成Fe3O4磁性纳米颗粒；（2）以（NH4）6Mo7O
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和硫脲为前驱体，采用水热法在Fe3O4表面原位生长MoS2，得到核壳型Fe3O4@MoS2复合材料；（3）将核酸适配体与Fe3O4@MoS2复合材料超声混合后，在25℃反应8
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18 h，之后磁分离清洗，得到目标核酸适配体修饰的MoS2复合材料。
[0011]该制备方法通过利用纳米MoS2中所存在的一定的晶格缺陷，即位于外层的硫原子在反应中会有流失，这种晶格缺陷缺位为MoS2表面的修饰提供了良好的条件。由于端基巯基上的硫原子或者末端二硫化物基团中的两个硫原子会填补在纳米MoS2表面缺失的硫原子的位置，通过采用该硫化学的方法将一端含有巯基官能团的核酸适配体修饰到MoS2表面，获得核酸适配体修饰在的Fe3O4@MoS2复合材料。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述步骤一中：所述（NH4）6Mo7O
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和所述硫脲按摩尔比0.2：0.3～10的比例混合，所述（NH4）6Mo7O
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和所述Fe3O4的质量比2：3～0.2。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述Fe3O4为粒径为5
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480 nm的球形粒子。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述Fe3O4@MoS2复合粒子的粒径为10～500nm。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，步骤一中，所述水热法的反应温度为180～220℃，反应时间为6～8h。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述核酸适配体的浓度为0.1μM～10μM，所述Fe3O4@MoS2复合粒子的浓度为1 mg/mL~10 mg/mL，混合时，所述核酸适配体与Fe3O4@MoS2复合粒子按体积比200:1～10:1的比例混合。。
[0017]本专利技术还提供了一种基于核酸适配体修饰的MoS2复合材料的微流控阵列质谱芯片的应用在本专利技术的保护范围之内。
[0018]利用本专利技术中基于核酸适配体修饰的MoS2复合材料的微流控阵列质谱芯片检测小分子目标物，包括以下步骤：（1）将待测样本、缓冲溶液(Tris
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HCl缓冲液或磷酸缓冲盐溶液)和核酸适配体修饰的MoS2复合材料溶液用恒流注射泵通过样本进口推入芯片，流速为1~20 μL/min，其中流速比为待测样本：缓冲溶液：核酸适配体修饰的MoS2复合材料溶液=（1
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20）：1：1，时长5~30 min，在样品混合反应区实现了小分子目标物的靶向分离，反应后的复合材料被逐渐固定磁控分离阵列区；
（2）将清洗液以5~20 μL/min的流速从样本进口流入微流控芯片通道进行冲洗；（3）释放芯片夹具，使PDMS片与ITO导电玻璃片分离；（4）ITO导电玻璃片上的磁控分离阵列区暴露于空气，待自然风干后，核酸适配体修饰的MoS2复合材料在玻璃片表面自然形成纳米材料基质点，从而得到阵列质谱芯片；（5）移除芯片下方的磁铁，直接将质谱芯片放入基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪进行目标物的分析。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核酸适配体修饰的MoS2复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤一：采用水热法合成Fe3O4磁性纳米颗粒；步骤二：以（NH4）6Mo7O
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和硫脲为前驱体，采用水热法在Fe3O4表面原位生长MoS2，得到核壳型Fe3O4@MoS2复合粒子；步骤三：将核酸适配体与Fe3O4@MoS2复合粒子超声混合后，在25℃的恒温摇床内震荡反应8
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18h，之后磁分离清洗，得到目标核酸适配体修饰的MoS2复合材料。2.根据权利要求1所述的一种核酸适配体修饰的MoS2复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中：所述（NH4）6Mo7O
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和所述硫脲按摩尔比0.2：0.3～10的比例混合，所述（NH4）6Mo7O
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和所述Fe3O4的质量比2：3～0.2。3.根据权利要求2所述的一种核酸适配体修饰的MoS2复合材料的制备方法，其特征在于：所述Fe3O4为粒径为5
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480 nm的球形粒子。4.根据权利要求1所述的一种核酸适配体修饰的MoS2复合材料的制备方法，其特征在于：所述Fe3O4@MoS2复合粒子的粒径为10～500nm。5.根据权利要求1所述的一种核酸适配体修饰的MoS2复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述水热法的反应温度为180～220℃，反应时间为6～8h。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚菊，许丹科，袭锴，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：