吸收UV光高分子材料的制备及其作为分析蛋白/多肽的MALDI MS基质效应的评价

Matrix assisted laser desorption ionization mass spectrometry (MALDI MS)has been widely used for the analysis of various biological samples due to the advantages in analytical speed, sample consumption and sensitivity, and has become a critical tool for proteomic research. However, uneven analyte-matrix co-crystallization and abundant matrix peaks generated by use of the common matrixes directly affect analytical reproducibility and disturb detection of the ions with a low mass. In this project, a series of polymer matrixes will be fabricated by direct polymerization of matrix molecule-contained methyacrylate monomers. The resulting polymers bearing matrix molecule pedants will be used as the novel matrix and evaluated by analyses of a series of peptides. The ionization mechanism and the factors affected the peptide ion abundance will also be proposed. Based on the results, new copolymer matrixes with additional matrix assisted functional groups, elongated hydrophobic domain, binary or multicomponent matrix molecules in the side chain will be designed and synthesized. To the best of our knowledge, little work have been reported with regard to synthesis of the UV-absorbable polymers as MALDI matrixes, however, the results from few related works show that the polymeric matrixes are able to limit the disturbance of normal matrixes, to improve ionization efficiency and to achieve quantitative and high throughput analysis. Therefore，it is significant to make efforts for systematically studying of the co-polymer matrixes and their applications in MALDI MS.

基质辅助激光解析离子化质谱(MALDI MS),由于分析速度快、样品用量少和灵敏度高,被广泛用于各种生物样品分析,是蛋白质组学研究不可缺少的工具。然而,常用的小分子基质由于其与待测物形成不均匀结晶并产生大量的基质峰,影响分析的重现性和干扰低质量离子的测定。在这项研究中,我们将基质分子进行修饰,通过聚合反应制备成含基质分子侧基的一系列高分子材料用作新型的基质。通过对不同类型多肽的分析,发现使多肽离子化的内在机理和影响离子强度的因素。进一步通过在聚合物中引入疏水嵌段,辅助基质和不同基质,改变聚合物基质疏水性,增强对特殊多肽的离子化效率和对复杂样品中多组分的检测能力。目前,这方面的研究报道不多,但现有的研究结果表明:这种可吸收紫外光的新型聚合物材料作为基质,能够消除基质干扰,改善MALDI质谱定量分析能力,提高离子化效率,实现对复杂样品的高效分析,值得深入和系统研究,并具有重要的意义。

基质辅助激光解析离子化质谱(MALDI MS)由于分析速度快、灵敏度高、样品用量少和高通量等特点在生物医药分析领域发挥着重要的作用。然而,使用传统方法和基质分析待测物经常遇到如下问题：出现在低质量区的大量基质化合物离子严重干扰待测小分子化合物的分析；基质和待测物结晶不均匀使分析的重现性差；实际样品中盐等干扰物严重抑制待测离子信号,而预分离纯化程序使样品易损失并影响高通量分析。在这项研究中,我们针对这些问题进行了如下创新性的研究工作：1）我们将传统基质α氰基4-羟基肉桂酸（CHCA）进行了一系列酯化修饰，发现α氰基4-羟基肉桂酸正丙酯（CHCA-C3）在分析高质量蛋白和疏水性多肽和蛋白中效果突出。分析灵敏度可提高10-100倍，而且在高盐共存条件下（8M尿素、2M 碳酸氢铵和500mM磷酸二氢钾）仍然可以获得高质量待测物离子谱峰。通过对基质溶解性、与分析物共结晶情况、基质质子亲和性和电离能等进行研究，我们发现:基质与分析物互溶性和形成良好的结晶是CHCA-C3对疏水性多肽获得良好分析结果的重要因素；2）合成了一系列含有C=N双键的西弗碱类化合物，发现含有三个芳香环的西弗碱（S1）在减少基质干扰和分析酸性小分子化合物方面显示优势。在负离子模式分析血液中脂肪酸灵敏度高且无基质干扰；3）针对盐的干扰和待测物浓度低等问题，在硅片和不锈钢靶表面进行了疏水/亲水/疏水等图案化修饰，取得了在线样品富集和除盐的效果，分析灵敏度提高了10-100倍。结合糖蛋白富集技术和免基质离子化材料对小分子化合物和糖肽实现了一步在线除盐、富集和高灵敏分析；4）优化了离子液体基质，用于磷酸化肽高效离子化和在复杂体系中的分析。这些研究提高了MALDI质谱技术对实际样品的分析能力，同时对MALDI离子化机理进行了深入探讨。基金执行期间，发表基金资助SCI论文12篇；获得国家授权发明专利3项；举办了一次国际质谱研讨会；参加国内外学术会议28人次，口头报告9人次，邀请报告4人次，获得青年论坛奖1人次，优秀墙报奖3人次。