JP2007529740A - ナノワイヤ支援レーザー脱離/イオン化質量分析 - Google Patents
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Abstract
Description
マトリクス物質を試料溶液に混合した後、ターゲットプレートに置き、結晶化させる。
以下、本説明を詳しく説明する。
(a)電圧を印加することができる導電体または半導体の基板上の選択された領域に多数の微細なナノワイヤを成長させることによりナノワイヤスポットを形成する工程と、
(b)分析しようとする物質を含む試料をナノワイヤスポットに配置し、乾燥により結晶化させる工程と、
(c)基板に電圧を印加した状態で、減圧下で試料がナノワイヤに吸着及び結晶化したナノワイヤスポット上に同時にレーザーを照射して、ナノワイヤを通してエネルギーを試料に伝達して、イオン化された分析しようとする物質の質量分析を行う工程と
を有する。
(a)多数の微細なナノワイヤを含有するナノワイヤ懸濁液を形成する工程と、
(b)電圧を印加することができる導電体または半導体の基板上の選択された領域に塗布されたナノワイヤ懸濁液を乾燥させてナノワイヤアイレット(islet)を形成する工程と、
(c)分析しようとする物質を含む前記試料をナノワイヤスポットに配置し、それの乾燥により結晶化させる工程と、
(d)前記基板に電圧を印加した状態で、減圧下で試料がナノワイヤに吸着及び結晶化した前ノワイヤスポット上に同時にレーザーを照射して、ナノワイヤを通してエネルギーを前記試料に伝達して、イオン化された分析しようとする物質の質量分析を行う工程と
を有する。
(a)多数の微細なナノワイヤと分析しようとする物質を含有する試料溶液を混合してナノワイヤ懸濁液を形成する工程と、
(b)電圧を印加することができる導電体または半導体の基板上の選択された領域に塗布されたナノワイヤ懸濁液を乾燥させて、ナノワイヤと前記ナノワイヤに吸着及び結晶化した試料を有するナノワイヤアイレット(islet)を形成する工程と、
(c)基板に電圧を印加した状態で、減圧下でナノワイヤスポット上に同時にレーザーを照射して、前記ナノワイヤを通してエネルギーを試料に伝達して、イオン化された分析しようとする物質の質量分析を行う工程と
を有する。
(実施例1) ナノワイヤを用いた質量分析
シリコン基板の表面にスパッタリング気相成長法によりAuを2nmの厚さで堆積させ、ここで、堆積の領域はマスクを用いて直径200μmの円形に形成した。それから、化学気相成長法(CVD)により、基板にSiCl4を500℃で供給し、それによってシリコンナノワイヤが成長し、図1は基板上に成長したシリコンナノワイヤを示す。用いたシリコンナノワイヤは、長さが5μm、直径が100nm、密度が約1.8×106NWs/mm2に制限した。このようにナノワイヤを成長させた基板を質量分析計の試料検査プレートに挿入した。質量分析は、Bruker Daltonics社(ドイツ)のリフレックス(Reflex)3を使用して行った。用いた試料は2種類のペプチド、アンギオテンシンとロイシンエンケファリンであった。ナノワイヤスポットの直径を0.2mmに制限し、試料のイオン化のために、レーザーの円形スポット(直径0.2mm)で試料の結晶を照射した。上記のように、試料の結晶の大部分がレーザーに曝され、このように、イオン化した試料の量は試料の量と定量的な関係を有するようにした。検査で、マトリクスなしでナノワイヤ試料プレートを用いたMALDIによるペプチドの質量分析が見出された。結果の比較のために質量分析計の試料検査プレートを使用したとき、ペプチドの質量分析を行うことはできなかった。また、実験結果から上記の方法で試料の定量が可能であることが見出された。
シリコン基板の表面にスパッタリング気相成長法によりAuを2nmの厚さで堆積させ、ここで、化学気相成長法(CVD)によりInCl3およびNH3を500℃で供給することによって、InNナノワイヤを成長させた。上記のシリコン基板をイソプロピルアルコールに入れて10秒間超音波を印加して、基板からナノワイヤを分離することにより、ナノワイヤ懸濁液を調製した。典型的なマトリクスの代りにBruker Daltonics社(ドイツ)のMALDIターゲットを用いることにより、ナノワイヤ懸濁液を用いてMALDI測定を行った。試料の結晶中心がアンカーに集中するというMALDIターゲットの特別な特徴を利用して、少量のナノワイヤ懸濁液を処理してアンカーの周辺にナノワイヤアイレットを形成した。それから、上記のナノワイヤアイレットに試料のペプチドを滴下し、試料の結晶を形成させた。検査で、ナノワイヤ懸濁液はマトリクスに置き換えることができ、結果として定量的な結果が得られたことが見出された。
実施例1のようにナノワイヤが成長したナノワイヤターゲットにB型肝炎の抗原溶液を加え、ナノワイヤ上にB型肝炎の抗原が固定されるように1時間水分で飽和された37℃の恒温槽で培養した。それから、固定されなかったB型肝炎の抗原を分離するために、ナノワイヤターゲットを洗浄液に浸漬した。抗体−抗原反応を誘起するため、B型肝炎の抗原を含有する試料溶液をナノワイヤに加え、それから抗体−抗原反応の後で残された試料を除去するためにナノワイヤターゲットを洗浄溶液に入れた。それから、MALDIは、ナノワイヤと結合された抗原−抗体結合物の定性分析と同様に定量分析を行うことが可能であることが確認された。同じように、ナノワイヤMALDIターゲットを用いて、DNA間、DNAとRNA間、あるいはタンパク質間の結合体を定量的に検出することが可能である。さらに、有機物と無機物などのリガンド(ligand)およびレセプタ(receptor)間の結合体を定量的に検出することも可能である。
Claims (27)
- レーザーをエネルギー源として用いる脱離/イオン化による試料のナノワイヤ支援質量分析方法であって、
(a)電圧を印加することができる導電体または半導体の基板上の選択された領域に多数の微細なナノワイヤを成長させることによりナノワイヤスポットを形成する工程と、
(b)分析しようとする物質を含む前記試料を前記ナノワイヤスポットに配置し、乾燥により結晶化させる工程と、
(c)前記基板に電圧を印加した状態で、減圧下で前記試料が前記ナノワイヤに吸着及び結晶化した前記ナノワイヤスポット上に同時にレーザーを照射して、前記ナノワイヤを通してエネルギーを試料に伝達して、前記イオン化された分析しようとする物質の質量分析を行う工程と
を有するナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤスポットを形成する工程において、前記ナノワイヤは直径500nm以下であり、アスペクト比が10以上であるナノワイヤが成長を許容される
請求項1記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤスポットを形成する工程において、成長させる前記ナノワイヤは、シリコンを含有する単一金属、酸化物、炭化物、窒化物、リン化物およびヒ化物半導体ナノワイヤからなる群から選択される
請求項1記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤスポットを形成する工程において、前記ナノワイヤスポットの面積がレーザーの照射面積と等しく、または、小さくなるように形成する
請求項1記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記試料は塩および分析しようとする物質を有し、前記塩の濃度は10mMより大きい
請求項1記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記試料における前記分析しようとする物質の濃度は1フェムトモルより小さく含まれる
請求項1または請求項5記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 照射される前記レーザーは、選択されるナノワイヤの種類に応じて前記半導体の基板上に成長したナノワイヤのバンドギャップより大きいエネルギーを有する
請求項1記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記イオン化された物質の質量分析を行うときに、イオンの質量/電荷の値(m/z)を測定する
請求項1記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - レーザーをエネルギー源として用いる脱離/イオン化による試料のナノワイヤ支援質量分析方法であって、
(a)多数の微細なナノワイヤを含有するナノワイヤ懸濁液を形成する工程と、
(b)電圧を印加することができる導電体または半導体の基板上の選択された領域に塗布された前記ナノワイヤ懸濁液を乾燥させてナノワイヤアイレット(islet)を形成する工程と、
(c)分析しようとする物質を含む前記試料を前記ナノワイヤスポットに配置し、乾燥により結晶化させる工程と、
(d)前記基板に電圧を印加した状態で、減圧下で前記試料が前記ナノワイヤに吸着及び結晶化した前記ナノワイヤスポット上に同時にレーザーを照射して、前記ナノワイヤを通してエネルギーを前記試料に伝達して、前記イオン化された分析しようとする物質の質量分析を行う工程と
を有するナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤアイレットを形成する工程において、ナノワイヤを成長させた半導体の基板を揮発性溶液に入れた後、超音波を印加することによりナノワイヤを前記半導体の基板から分離させることで、前記揮発性溶液にナノワイヤを有する混合された状態として前記ナノワイヤ懸濁液が形成される
請求項9記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤ懸濁液を形成する工程において、前記ナノワイヤは直径500nm以下であり、アスペクト比が10以上である
請求項9記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤ懸濁液を形成する工程において、前記ナノワイヤはシリコンを含有する単一金属、酸化物、炭化物、窒化物、リン化物およびヒ化物半導体ナノワイヤからなる群から選択される
請求項9記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤアイレットを形成する工程において、前記ナノワイヤ懸濁液は前記半導体の基板上の選択された領域へのスプレーにより形成される
請求項9記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤアイレットを形成する工程において、前記ナノワイヤスポットの面積がレーザーの照射面積と等しく、または、小さくなるように形成する
請求項9記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記試料は塩および分析しようとする物質を有し、前記塩の濃度は10mMより大きい
請求項9記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記試料における前記分析しようとする物質の濃度は1フェムトモルより小さく含まれる
請求項9または請求項15記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 照射される前記レーザーは、選択されるナノワイヤの種類に応じて前記半導体の基板上に成長したナノワイヤのバンドギャップより大きいエネルギーを有する
請求項9記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記イオン化された物質の質量分析を行うときに、イオンの質量/電荷の値(m/z)を測定する
請求項9記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - レーザーをエネルギー源として用いる脱離/イオン化による試料のナノワイヤ支援質量分析方法であって、
(a)多数の微細なナノワイヤと分析しようとする物質を含有する試料溶液を混合してナノワイヤ懸濁液を形成する工程と、
(b)電圧を印加することができる導電体または半導体の基板上の選択された領域に塗布された前記ナノワイヤ懸濁液を乾燥させて、ナノワイヤと前記ナノワイヤに吸着及び結晶化した試料を有するナノワイヤアイレット(islet)を形成する工程と、
(c)前記基板に電圧を印加した状態で、減圧下で前記ナノワイヤアイレット上に同時にレーザーを照射して、前記ナノワイヤを通してエネルギーを前記試料に伝達して、前記イオン化された分析しようとする物質の質量分析を行う工程と
を有するナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤ懸濁液を形成する工程において、前記ナノワイヤは直径500nm以下であり、アスペクト比が10以上である
請求項19記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤ懸濁液を形成する工程において、前記ナノワイヤはシリコンを含有する単一金属、酸化物、炭化物、窒化物、リン化物およびヒ化物半導体ナノワイヤからなる群から選択される
請求項19記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記試料は塩および分析しようとする物質を有し、前記塩の濃度は10mMより大きい
請求項19記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記試料における前記分析しようとする物質の濃度は1フェムトモルより小さく含まれる
請求項19または請求項22記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤアイレットを形成する工程において、前記ナノワイヤ懸濁液は前記半導体の基板上の選択された領域へのスプレーにより形成される
請求項19記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記ナノワイヤスポットの面積がレーザーの照射面積と等しく、または、小さくなるように形成する
請求項19記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 照射される前記レーザーは、選択されるナノワイヤの種類に応じて前記半導体の基板上に成長したナノワイヤのバンドギャップより大きいエネルギーを有する
請求項19記載のナノワイヤ支援質量分析方法。 - 前記イオン化された物質の質量分析を行うときに、イオンの質量/電荷の値(m/z)を測定する
請求項19記載のナノワイヤ支援質量分析方法。
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