基于COFs/HOFs多孔材料的MALDI质谱技术用于小分子化合物的研究

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基质辅助激光解析/电离飞行时间质谱(Matrix-assisted laser desorption time-of-flight mass spectrometry,MALDI-TOF MS)具有样品用量少、简单快速、灵敏、良好的耐盐性能、宽的测定范围及高通量等特点,被广泛应用于多肽、核酸、蛋白质等大分子分析检测。然而,用于小分子化合物检测时受到限制,主要是因为传统的有机小分子基质会产生很强的基质相关信号,抑制目标物的信号;此外,应用于复杂样品检测时,高丰度的共存物质也会干扰分析物的检测。因此,本论文从一些小分子化合物检测在环境分析、疾病诊断、食品安全等方面迫切需要出发,以获取复杂体系中目标物含量、结构等信息为目标,应对MALDI质谱基质的稳定性和复杂体系背景干扰的挑战,合成具有富集功能的多孔纳米基质作为质谱探针,构建了多孔纳米材料辅助的LDI质谱技术,分别应用于顺二醇、全氟磺酸、百草枯和矮壮素富集和质谱直接鉴定,具体研究内容如下:1.以三醛基间苯三酚(Tp)和溴化乙锭(EB)为原料,采用水热法合成一例阳离子共价有机骨架(EB-COFs),构建EB-COFs-LDI MS方法,通过静电作用和氢键作用实现对全氟磺酸的富集和分析。通过对材料进行表征分析,EB-COFs具有多孔结构,孔径:1.1 nm,高的比表面积:1104.7 m2/g;同时具有良好的热稳定性,以及较强的近紫外光吸收能力。应用于小分子化合物检测展现出高的离子化效率和低的背景信号的特点。该方法应用于全氟磺酸富集和检测时具有较高的灵敏度,全氟丁磺酸、全氟己烷磺酸和全氟辛磺酸的检出限分别为0.001 ng/m L、0.01 ng/m L和0.5 ng/m L。同时,并将该方法成功应用于湖水和人血清等实际样品的检测分析。2.基于硼酸与顺二醇的特异性亲和作用,我们以三醛基间苯三酚、联苯胺和4-氨基苯硼酸作为配体,采用一锅法合成硼酸功能化的共价有机骨架(B-COFs),通过材料结构的表征发现硼酸功能化的B-COFs仍与原始COFs材料具有相似的晶体结构,并具有较大的比表面积和多孔结构,其比表面积和孔径分别为238.0 m2/g和1.2 nm。以木犀草素、核黄素和邻苯二酚为目标分析物,我们对该方法的基质能力、富集能力及实验条件进行考察。结果表明,与COFs相比,B-COFs表现出特异性富集顺二醇类物质的能力。在最优的实验条件下,富集后,该方法对木犀草素、核黄素、邻苯二酚的检出限低至fg/m L。同时,将该方法应用于自来水、牛奶和辣椒提取液等样品的分析,获得较好的回收率。高的比表面积、大量的硼酸位点及良好的稳定性赋予了B-COFs在MALDI-TOF MS实验中,拥有高的富集能力、高的选择性和灵敏度、满意的回收率及良好的实用性。3.以1,3,6,8-四(4-羧基苯)芘(H4TBAPy)为原料,在常温下合成氢键有机骨架HOFs-101,构建了HOFs-LDI MS方法。采用粉末衍射、紫外-可见吸收光谱等手段对HOFs-101的结构和性质进行表征。结果表明:HOFs-101具有高结晶度,在近紫外光区具有强紫外吸收,良好的化学和热力学稳定性等优点。以两种季铵盐类农药百草枯和矮壮素为模型分析物,考察并优化了HOFs-LDI MS方法对其萃取和检测的实验条件,结果表明:百草枯在0.008-0.3 ng/m L范围内呈现良好的线性关系(R2=0.9918),检出限低至0.001 ng/m L;矮壮素在0.3-60 ng/m L范围内具有良好的线性关系(R2=0.9926),检出限为0.1 ng/m L。并将其应用于自来水、湖水和土壤等样品中两种农药的分析,得到良好的回收率。这些优越的性能主要是因为HOFs-101含有丰富羧基官能团,通过静电作用,能够有效地从复杂环境中快速捕获分析物。
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