用于生物标志物检测的质谱基片靶托和仪器

摘要

本发明提供用于生物标志物检测的质谱基片靶托，其包括方向导角、定位卡槽、基因基片卡槽、蛋白微生物基片卡槽、质谱基片卡槽第一台阶、质谱基片卡槽第二台阶、质谱基片卡槽第三台阶和质谱基片卡槽通孔。其中靶托卡槽的平面度直接影响质谱检测质量精度，从而影响准确度，此靶托卡槽平面度＜10um，质谱检测质量精度＜350ppm，大大提高质谱鉴定准确度。

权利要求

1.一种用于生物标志物检测的质谱基片靶托，其包括方向导角(1)、定位卡槽(2)、基因基片卡槽(3)、蛋白微生物基片卡槽(4)、质谱基片卡槽第一台阶(5)、质谱基片卡槽第二台阶(6)、质谱基片卡槽第三台阶(7)和质谱基片卡槽通孔(8)，其中，所述方向导角（1）为45°，用作方向标识；

所述定位卡槽（2）的宽度为2mm‑10mm，高度为1mm‑5mm，用于真空室进样卡槽定位；

所述质谱基片卡槽第一台阶（5）的台阶深度范围0.5mm‑1.5mm，平面度＜10um，质谱检测质量精度＜350ppm；

所述质谱基片卡槽第二台阶（6）的台阶深度范围1mm‑2mm，放置质谱基片背面的磁片；

所述质谱基片卡槽第三台阶（7）的台阶深度范围0.3mm‑1mm，放置圆形片状磁片，固定吸附质谱基片；

所述质谱基片卡槽通孔（8）的直径3‑10mm，质谱基片卡槽四角均贯穿通孔；

所述基因基片卡槽（3）的数量为4，所述蛋白微生物基片卡槽（4）的数量为2，其用于一次性同时检测4张以下的基因基片和/或2张以下的蛋白微生物基片；

所述靶托的材料选自硅片或石墨烯组成的。

2.一种飞行时间质谱仪器，其包括根据权利要求1所述的质谱基片靶托。

3.根据权利要求2所述的飞行时间质谱仪器，其中所述飞行时间质谱仪器是CLIN‑TOF‑II临床飞行时间质谱。

说明书

用于生物标志物检测的质谱基片靶托和仪器

技术领域

[0001] 本发明涉及生物检测领域，具体地涉及用于BIOMARK检测的质谱基片靶托和仪器。

背景技术

[0002] 飞行时间质谱始于20世纪40年代，局限于当时电子技术和仪器设备的落后，仪器分辨率不到100，很难推广应用。随着时间的推移和科学技术的进步，到80年代末，
Hillenkamp等发明了基质辅助激光解吸电离的新方法之后，将这种软电离方法与飞行时间
质谱组合，形成一种新型仪器：基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱，即MALDI‑TOF MS
(Matrix Assisted  Laser Desorption Ionization  Time of  Flight  Mass 
Spectrometry)，它是近年来发展起来的一种软电离新型有机质谱，通过引入基质分子，使
待测分子不产生碎片，解决了非挥发性和热不稳定性生物大分子解吸离子化的问题，是分
析难挥发的有机物质的重要手段之一。

[0003] MALDI‑TOF MS的原理：当用一定强度的激光照射样品与基质形成的共结晶薄膜，基质从激光中吸收能量，样品解吸附，基质‑样品之间发生电荷转移使得样品分子电离，电
离的样品在电场作用下加速飞过飞行管道，根据到达检测器的飞行时间不同而被检测，根
据离子的质量电荷之比(M/Z)与离子的飞行时间成正比来检测不同离子。

[0004] MALDI TOF近年来已成为检测和鉴定多肽、蛋白质、多糖、核苷酸、糖蛋白、高聚物以及多种合成聚合物的强有力工具，并广泛应用于生物技术和制药企业的药物开发、科研
领域的生物分析和化学检测以及安全部门的核辐射、化学物质和生物病原体的监测等。

[0005] MALDI‑TOF MS具有灵敏度高、准确度高、分辨率高、图谱简明、质量范围广及速度快等特点，在操作上制样简便、可微量化、大规模、并行化和高度自动化处理待检生物样品，
而且在测定生物大分子和合成高聚物应用方面有特殊的优越性。如应用MALDI‑TOF MS测定
蛋白质酶解的肽质量指纹图谱(PMF)、源后裂解(PSD)碎片离子图谱、并结合质谱网络数据
库检索，可获得多肽、蛋白质的序列。应用MALDI‑TOF对基因组单核苷酸多态性(SNPs)进行
分析检测，可区分和鉴别相对分子质量达7,000左右(含20多个碱基)、仅存在1个碱基差别
的不同DNA。特别值得指出的是，MALDI‑TOF已成为生命科学领域蛋白质组研究中必不可缺
的重要关键技术之一。

[0006] MALDI‑TOF可以解决当前蛋白组学中以下几种潜在的挑战，即生物标记物的发现、分子诊断研发、蛋白质高通量分析和蛋白质组图谱，但绝不局限于此，MALDI‑TOF MS应用于
生物标记物的发现和在分子层次上对疾病机理进行揭示，从而被应用于分子诊断、目标治
疗以及个性化用药，将为人们更完整地提示生长、发育和代谢调控等生命活动的规律和严
重疾病的发生机理，为人类进行疾病的诊断防治和新药开发提供重要的理论基础。

[0007] 传统的MALDI‑TOF MS靶板应用领域单一，如SHIMADZU生产的MALDI‑TOF Axima，靶板只用于蛋白微生物鉴定；AGENA生产的MALDI‑TOF MASSARRY，靶板只用于基因检测；还没
有一种覆盖基因检测、蛋白微生物鉴定三种应用的MALDI‑TOF质谱靶板。

[0008] 另外，MALDI‑TOF传统靶板通量固定，蛋白微生物基片通量有384well,48well，基因基片通量有384well，96well,24well，不能多种应用选择搭配，且不能多个靶板同时进
样，多个实验员无法同时进行实验，质谱检测质量精度低，鉴定准确度低等。

发明内容

[0009] 为了解决上述技术问题，本发明一方面，提供用于生物标志物检测的质谱基片靶托，其包括方向导角1、定位卡槽2、基因基片卡槽3、蛋白微生物基片卡槽4、质谱基片卡槽第
一台阶5、质谱基片卡槽第二台阶6、质谱基片卡槽第三台阶7和质谱基片卡槽通孔8。

[0010] 优选地，所述方向导角1为45°，用作方向标识。

[0011] 优选地，所述定位卡槽2的宽度为2mm‑10mm，高度为1mm‑5mm，用于真空室进样卡槽定位。

[0012] 优选地，所述基因基片卡槽3的数量为4，所述蛋白微生物基片卡槽4的数量为2，其可用于一次性同时检测4张以下的基因基片和/或2张以下的蛋白微生物基片。

[0013] 优选地，所述质谱基片卡槽第一台阶5的台阶深度范围0.5mm‑1.5mm，平面度＜10um，质谱检测质量精度＜350ppm。

[0014] 优选地，所述质谱基片卡槽第二台阶6的台阶深度范围1mm‑2mm，放置质谱基片背面的磁片。

[0015] 优选地，所述质谱基片卡槽第三台阶7的台阶深度范围0.3mm‑1mm，放置圆形片状磁片，固定吸附质谱基片。

[0016] 优选地，所述质谱基片卡槽通孔8的直径3‑10mm，质谱基片卡槽四角均贯穿通孔。

[0017] 优选地，所述靶托的材料选自由金属、硅片和石墨烯组成的组。

[0018] 本发明的另一方面，提供飞行时间质谱仪器，其包括本发明所述的质谱基片靶托。

[0019] 通过质谱基片靶托的特种工艺与超高精度，提高MALDI‑TOF质谱检测质量精度，从而提高基因检测、微生物蛋白鉴定的准确度，属于质谱检测领域。

[0020] 本发明的质谱基片靶托适用于北京毅新博创生物科技有限公司生产的CLIN‑TOF‑II临床飞行时间质谱。可以同时放置基因基片与蛋白微生物基片，一次进样可以同时进行
基因检测与蛋白微生物鉴定，避免不同的检测分别进样，节省时间，一次进样可节省15分
钟，一天检测5次，一天节省时间60分钟，一个月节省时间1320分钟，一年节省时间15840分
钟。

[0021] 另外，本发明的质谱基片靶托通量灵活，一个靶托可放置基因基片4张，蛋白微生物基片2张，即4+2模式，也可以2+3、6+1等模式，通量可根据生物样本的检测需求设置；

[0022] 可以多人同时制样操作，一个靶托分为4个基因基片+2个蛋白微生物基片为例，共分为6个单元基片，可以6个实验员同时制备样品，点样操作，6个单元可以一次进样。

[0023] 准确度高，靶托卡槽的平面度直接影响质谱检测质量精度，从而影响准确度，此靶托卡槽平面度＜10um，质谱检测质量精度＜350ppm，大大提高质谱鉴定准确度。

附图说明

[0024] 图1质谱基片靶托平面示意图。

[0025] 图2质谱基片靶托剖面示意图。

[0026] 图3耳聋标准品谱图。

[0027] 图4微生物检测大肠杆菌谱图。

[0028] 图5基因检测耳聋质粒谱图。

具体实施方式

[0029] 现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

[0030] 应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限值以及它们
之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范
围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独
立地包括或排除在范围内。

[0031] 除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的
实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。

[0032] 实施例一、靶托平面度对鉴定结果准确度影响

[0033] 以耳聋基因标准品为例，共18根质谱峰，质量范围3000‑9000Da，选择三种平面度10μm，20μm，30μm，每种平面度同一样本做12个重复，分析对比检测结果每根峰的质量偏差，
计算质量准确度。

[0034] 参数设置：

[0035] Turing mode:linear

[0036] Mass Range:3000‑9000

[0037] Max Laser Rep Rate:10.0

[0038] Power:90

[0039] Profiles:40

[0040] Shots:10

[0041] 1)基片槽位平面度＜10μm，12个重复，每一位点峰偏差：(灰色为最大偏差)

[0042]

[0043] 最大偏差在8214.4Da位置，偏差2.78Da，质量准确度小于350ppm。

[0044] 2)基片槽位平面度＜20μm，12个重复，每一位点峰偏差：(灰色为最大偏差)

[0045]

[0046] 最大偏差在8214.4Da位置，偏差3.89Da，质量准确度小于500ppm。

[0047] 3)基片槽位平面度＜30μm，12个重复，每一位点峰偏差：(灰色为最大偏差)

[0048]

[0049] 最大偏差在8214.4Da位置，偏差4.26Da，质量准确度小于550ppm。

[0050] 具体参见谱图见图3耳聋标准品谱图。由图3和上表格可以看出，靶托平面度对谱图质量准确度影响较大，本发明达到的指标是：靶托平面度＜10μm，质量准确度＜350ppm。

[0051] 实施例二、微生物鉴定

[0052] 选择5种微生物新鲜菌株，每种菌株3个重复，质量范围2000‑20000Da，采集数据在BE3.0软件打分，查看置信度结果。

[0053] 参数设置：

[0054] Turing mode:linear

[0055] Mass Range:2000‑20000

[0056] Max Laser Rep Rate:30.0

[0057] Power:60

[0058] Profiles:100

[0059] Shots:5

[0060]

[0061]

[0062] 谱图见图4微生物检测大肠杆菌谱图。

[0063] 结论：置信度＞25分，为鉴定结果可信，本次实验15组数据鉴定结果均正确，正确率100％。

[0064] 实施例三、基因检测

[0065] 选择耳聋质粒样本，共20重质谱峰，质量范围3000‑9000Da，阳性样本5个重复，阴性样本5个重复，分析检测结果鉴定准确度。

[0066] 参数设置：

[0067] Turing mode:linear

[0068] Mass Range:3000‑9000

[0069] Max Laser Rep Rate:10.0

[0070] Power:90

[0071] Profiles:40

[0072] Shots:10

[0073] 耳聋质粒样本鉴定结果：

[0074]

[0075]

[0076]

[0077]

[0078]

[0079]

[0080] 谱图见图5基因检测耳聋质粒谱图。

[0081] 结论：基于平面度＜10μm的靶托，检测10个耳聋质粒样本，每个耳聋质粒20个位点，共200个位点，鉴定结果准确率100％。

[0082] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本
发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明
要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。