(57)【要約】【課題】レーザー脱離イオン化質量分析において効率良く分析対象の試料を脱離化及びイオン化処理でき、かつ、低分子量域において分解物等に由来する妨害ピークの発生の少ない質量分析用基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】レーザー脱離イオン化質量分析において分析対象の試料を付着させる質量分析用基板であって、基材上に、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群から選ばれた金属の１種又は２種以上の金属酸化物を含んだ金属酸化物層を備えたことを特徴とする質量分析用基板であり、また、上記金属酸化物を溶剤に分散させた分散液を基材に塗布し、乾燥させて、金属酸化物を含んだ金属酸化物層を形成して質量分析用基板を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー脱離イオン化質量分析において分析対象の試料を付着させる質量分析用基板であって、基材上に、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群から選ばれた金属の１種又は２種以上の金属酸化物を含んだ金属酸化物層を備えたことを特徴とする質量分析用基板。
【請求項２】
金属酸化物がＦｅ2Ｏ3粉末である請求項１に記載の質量分析用基板。
【請求項３】
金属酸化物が針状のＦｅ2Ｏ3粉末である請求項１又は２に記載の質量分析用基板。
【請求項４】
レーザー脱離イオン化質量分析において分析対象の試料を付着させる質量分析用基板の製造方法であって、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群から選ばれた金属の１種又は２種以上の金属酸化物を溶剤に分散させた分散液を基材に塗布し、乾燥させて金属酸化物層を形成することを特徴とする質量分析用基板の製造方法。
【請求項５】
分散液中の金属酸化物が１ｎｍ〜１０００ｎｍの粒子径を有する請求項４に記載の質量分析用基板の製造方法。
【請求項６】
金属酸化物がＦｅ2Ｏ3粉末である請求項４又は５に記載の質量分析用基板の製造方法。
【請求項７】
金属酸化物が針状のＦｅ2Ｏ3粉末である請求項４〜６のいずれかに記載の質量分析用基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載の質量分析用基板を用いて、アンジオテンシンＩ、アンジオテンシンII、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ペラパミル塩酸塩、テストステロン、パーフルオロオクタニルスルホン酸、又はインスリン（ヒト）をイオン化することを特徴とする質量分析法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザー脱離イオン化質量分析(LDI-MS)法において分析対象の試料を支持するための質量分析用基板及びその製造方法並びにこの質量分析用基板を用いた質量分析法に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析（MS）は、測定（分析）対象の試料分子（タンパク質、ペプチド、多糖類といった生体関連の天然高分子化合物や合成高分子化合物）をイオン化して質量別に分離し、分子量の測定、および解離生成物（フラグメントイオン）による構造解析を可能とする分析法である。この方法では、試料分子をイオン化し、質量（m）とそのイオンの価数（z）の商（m/z）の差により分離・検出が行われる。質量分析は検出感度や選択性が高く、生体関連物質、環境規制物質、そして薬物の分析など、多くの分野で利用されている。ここで、イオン化とは、試料分子から電子を奪いイオンの状態にすることであり、その方法の一つとして測定対象物質へレーザーを照射しイオン化するレーザー脱離イオン化（Laser Desorption/Ionization,LDI）法が挙げられる。ＬＤＩ法によりイオン化されたイオンは、飛行時間型（Time-of-Flight,TOF）等の質量分離部を通ることによってm/zの差で分離され、検出器で観測される。また、検出された時の分子イオン濃度によってピークに強度が現れる。得られたマススペクトルを解析することで測定対象とする試料分子の構造解析が行える（LDI-MS）。
【０００３】
ＬＤＩ−ＭＳは、レーザーを試料分子へ照射し、気化とイオン化を引き起こすが、試料分子の種類によっては著しく分解する傾向があり、効率的なイオン化ができないといった課題がある。この点を解決するため、一般にはレーザー光を吸収する媒体上に試料を塗布するか、試料分子をイオン化補助剤（マトリックス）に混合してレーザーを照射し、ソフトにイオン化（分子の分解を抑えたイオン化）する方法が用いられている。その代表的な方法として、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析法(MALDI-MS：Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Mass Spectrometry)がある（非特許文献１及び２参照）。このＭＡＬＤＩ−ＭＳは、レーザー光のエネルギーを吸収しやすいマトリックスに混合した試料分子を基板上に配置し、レーザーを照射するＭＳ法である。レーザー光を効率よく吸収したマトリックスと試料分子は、ほぼ同時に気化及びイオン化され、イオン化したマトリックスとの電子の授受によって、試料分子はほとんど分解せずにイオン化することができるとされている。
【０００４】
ところが、ＭＡＬＤＩ−ＭＳによる測定に際しては、適当なマトリックスを選定して試料と混合する手間を要し、また、低分子量領域においてマトリックス由来のバックグラウンドイオンが生じるため、得られたマススペクトルの解析が困難になる場合がある。そこで、マトリックスを用いないＬＤＩ法が報告されている（特許文献１〜４及び非特許文献３参照）。これらの方法は、マトリックス由来の複雑なピークを排除することができ、表面支援レーザー脱離イオン化（Surface Assisted Laser Desorption/Ionization：SALDI）法と呼ばれている。
【０００５】
具体的には、上記特許文献１及び非特許文献３の方法では、多孔性の表面を有するシリコン基板の表面に電気化学的酸化処理を施すことで、サブミクロンオーダーの多孔質層を備えたポーラスシリコンプレートを得て、この基板上に、試料を配置してレーザー光を照射することで試料をソフトにイオン化することができる。通常、この方法は、DIOS（Desorption/Ionization On (porous) Silicon：DIOS）法と呼ばれる。しかしながら、ＤＩＯＳ法で使用されるシリコン基板は表面が酸化されることで経時による検出感度の低下が起こるため、使用できる時間に制限があるといった実用上の問題がある。
【０００６】
また、上記特許文献２の方法は、ワイヤ状の金属からなるワイヤ状金属層、樹枝状の金属からなる樹枝状金属層、又は花弁状の金属酸化物からなる花弁状金属酸化物層を有した基板を用いる方法であり、試料を付着させてレーザー光を照射することで、試料をソフトにイオン化することができる。しかしながら、この方法は上記のような質量分析用基板の作成に多数の工程を必要とするため、分析用基板が高価になるという問題がある。
【０００７】
一方、上記特許文献３の方法は、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＺｒＯ2等の金属酸化物からなる膜又はこれら金属酸化物微粒子を備えた基板を用いるものであり、特にＴｉＯ2は化学的に安定であり、製造上容易であることから、ゾル−ゲル法によって得られたＴｉＯ2膜を有した基板を用いた質量分析結果が報告されている。ところが、ＴｉＯ2は光触媒作用を有することから試料が分解してしまうおそれがある。また、上記特許文献４の方法は、ナノサイズの金属又は金属酸化物粒子を備えた基板を用いるものであり、試料分子を吸着し、レーザーを照射することで試料をソフトにイオン化することができる。この方法では、分子量が１０００以下のマトリックスから生ずる妨害ピークを著しく低減させられるため、低分子量の試料分子の測定が可能である。
【特許文献１】米国特許第６２８８３９０号公報
【特許文献２】特開２００８−１０７２０９号公報
【特許文献３】米国特許第７１２２７９２号公報
【特許文献４】特開２００８−２０４６５４号公報
【非特許文献１】Karas, M.;Hillenkamp, F. Anal. Chem. 1988, 60, 2299.
【非特許文献２】Tanaka, K.;Eaki, H.;Ido, Y.:Akita, S.;Yoshida, Y.;Yoshida, T. Rapid Commun. Mass Spectrom. 1988, 2, 151.
【非特許文献３】Wei, J.;Buriak, J.;Siuzdak, G. Nature 1999, 401, 243.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような状況のもと、近年、生体試料や高分子試料の定性・定量分析における質量分析の適用は益々拡大しており、これに伴ってマトリックスフリーなイオン化法を更に高性能化、特にイオン化効率の向上が強く求められている。そこで、本発明者等は、マトリックスを用いることなく、高分子量の質量分析用測定対象分子を更に効率良く脱離及びイオン化処理でき、尚且つ低分子量領域において分解物等に由来する複雑なピークの発生が少ない質量分析手段について鋭意検討した。その結果、驚くべきことには、特定の金属酸化物からなる金属酸化物層を備えた基板によれば、従来の方法では分析が困難であった試料においても高い分解能で精度よく分析できることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、レーザー脱離イオン化質量分析において効率良く分析対象の試料を脱離及びイオン化処理でき、尚且つ、低分子量領域において分解物等に由来する妨害ピークの発生が少ない質量分析用基板を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の別の目的は、上記のような性能を有する質量分析用基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
更に、本発明の別の目的は、分析対象の試料を高精度で、かつ簡単に分析することができる質量分析法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明は、レーザー脱離イオン化質量分析において分析対象の試料を付着させる質量分析用基板であって、基材上に、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群から選ばれた金属の１種又は２種以上の金属酸化物を含んだ金属酸化物層を備えたことを特徴とする質量分析用基板である。
【００１３】
また、本発明は、レーザー脱離イオン化質量分析において分析対象の試料を付着させる質量分析用基板の製造方法であって、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群から選ばれた金属の１種又は２種以上の金属酸化物を溶剤に分散させた分散液を基材に塗布し、乾燥させて金属酸化物層を形成することを特徴とする質量分析用基板の製造方法である。
【００１４】
更に、本発明は、上記質量分析用基板を用いて行うことを特徴とする質量分析法である。
【００１５】
本発明の質量分析用基板は、基材上に、Ｆｅ、Ｃｏ及びＣｕからなる群から選ばれた金属の１種又は２種以上の金属酸化物を含んだ金属酸化物層を備える。金属酸化物層を基材上に形成する手段については特に制限されないが、好ましくは金属酸化物を溶剤に分散させて分散液を得て、この分散液を基材に塗布し、溶剤を乾燥させて形成するのがよい。以下、金属酸化物を含んだ分散液を基材に塗布して金属酸化物層を得る方法について説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１６】
金属酸化物を含んだ分散液を基材に塗布して金属酸化物層を得る場合、金属酸化物層を形成する金属酸化物は、少なくとも一部が凝集体として基材に固定化されると考えられる。この際、金属酸化物層における金属酸化物のＢＥＴ値が０．１ｍ2／ｇ以上、好ましくは１〜１０００ｍ2／ｇの比表面積を有するようにするのがよい。固定化された金属酸化物のＢＥＴ値が０．１ｍ2／ｇ未満であると、金属酸化物の粒子サイズ（凝集体サイズ）が大きくなりすぎて、試料は効率良くイオン化せずにフラグメント化しやすくなる。ＢＥＴ値が１〜１０００ｍ2／ｇの範囲であればより高い分解能で分析を行うことができる。金属酸化物層における金属酸化物の比表面積と質量分析時における検出感度との関係については十分に解明されていないが、上記範囲のＢＥＴ値を有することで分析対象の試料である測定分子同士がある程度の距離を保つことができて効率良く脱離及びイオン化されるものと推測される。
【００１７】
分散液中の金属酸化物については、１ｎｍ〜１０００ｎｍの粒子径を有するものがよく、好ましくは５ｎｍ〜７００ｎｍの粒子径を有するものがよい。粒子径が１ｎｍ以下の場合、分散液を基材に塗布して金属酸化物層を形成する際、粒子間相互作用の影響が強くなり分散液の分散安定性に問題が生じるおそれがある。反対に粒子径が１０００ｎｍ以上の場合、得られた金属酸化物層では分析対象の試料が効率良くイオン化できず、フラグメント化が起こるおそれがある。
【００１８】
また、金属酸化物の形状については、例えば球状、針状、多角面体、無定形等のような様々な形状を有するものであってよいが、好ましくは球状、針状又は無定形であるものがよく、分析対象の試料の検出感度が一層向上する観点から、より好ましくは、少なくとも一部がアスペクト比を有するような針状形状であるものがよい。このような針状形状を有する金属酸化物として、α型のＦｅ2Ｏ3を好適な例として挙げることができる。
【００１９】
金属酸化物を含んだ分散液を得る場合の溶剤については、揮発性溶媒であり、かつ、金属酸化物を安定に分散させることができるものであれば特に制限はないが、例えば水のほか、メタノール、エタノール、プロパノール、２−プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、アセトン、２−ブタノン、アセチルアセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン（THF）などのエーテル類、ヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族系炭化水素類、クロロホルム、塩化メチレン、クロロベンゼンなどの脂肪族系及び芳香族系ハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエンなどの芳香族系炭化水素類等を挙げることができ、これらを単独又は２種以上を混合して用いることができる。分散液における溶剤の使用量については、金属酸化物を分散させて最終的に得られる分散液の粘性が基材に塗布又は印刷する際に適したものとなるように調製するのがよく、好ましくは分散液の粘度が２〜１００００ｃｐｓ（Ｅ型粘度計：20℃）の範囲内に収まるように調製することが適当である。なお、本発明においては、分析対象の試料以外のピークが出現することを防止する観点から、分散液が金属酸化物及び溶剤のみからなるようにすることが望ましい。しかし、分析対象となる試料の分析に大きな影響を及ぼさない程度に粒子表面に界面活性剤、高分子、シランカップリング剤等を用いる場合がある。
【００２０】
また、分散液を得る際には、溶剤中に金属酸化物を加えながら分散させてもよく、無論、金属酸化物及び溶剤の２成分を同時に混合し、分散させるように調製してもよい。これらの分散操作は、常法によればよく、例えば通常の攪拌操作のほか、ペイントシェーカー、ボールミル、サンドミル、セントリミル、三本ロール等を用いて行うことができる。好ましくは、溶剤中に金属酸化物と共にガラスビーズ、ジルコンビーズ、ジルコニアビーズ、スチールボール等の分散ビーズを入れて練合するのがよい。
【００２１】
分散液を基材に塗布する手段については特に制限はなく、公知の方法を採用できる。例えば刷毛塗り、ロール塗り、グラビアコーター、ナイフコーター、ロールコーター、コンマコーター、スピンコーター、バーコーター、ディッピング塗布、スプレー塗布等の方法のほか、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、シルク印刷、インクジェット印刷等の印刷法を用いてもよい。また、基材への塗布（又は印刷）は、分析対象の試料を付着させる部分を選択して行ってもよい。分散液を基材に塗布した後は、乾燥させて（必要に応じて加熱して）溶剤を蒸発させ、金属酸化物層を得るようにする。図１は得られた質量分析用基板の一実施態様を示す模式図であり、基材１の表面に金属酸化物層２が形成される。この例では、分散液を所定のパターンで基材１上に印刷して塗布し、塗布された分散液は溶剤が蒸発して金属酸化物の凝集体として基材１に固定化されて金属酸化物層２を形成する。勿論、分散液を基材１の表面全体に塗布し、金属酸化物層２を形成してもよい。
【００２２】
また、本発明の質量分析用基板に用いる基材については、質量分析の手法上、導電性を備えるものであれば特に制限はなく、例えば不純物半導体であるシリコン（ｎ型、ｐ型）や金属等からなる基材を挙げることができる。一般に、熱伝導率が小さい材質からなる基材を使用するとレーザーからのエネルギーが分析用基板に散逸し難いことから、比較的低いレーザーエネルギーで試料を分析することができ、分析対象の試料の破壊を抑えることができる点で好都合である。
【００２３】
本発明の質量分析用基板を用いた質量分析は、一般的な方法で行うことができる。例えば分析対象の試料を揮発性の溶媒に溶解させ、適量を本発明の質量分析用基板に滴下、塗布、印刷等により付着させて質量分析を行うことができる。ここで、試料を溶解する溶媒としては、先に説明した金属酸化物の分散液を得る際に用いられる溶媒と同様なものを例示することができる。また、分析対象の試料は、金属酸化物の分散液と一緒に混合して基材上に塗布することで、質量分析用基板を得ると同時に分析対象の試料を付着させるようにしてもよい。
【００２４】
また、試料を付着した質量分析用基板は、公知の質量分析装置を用いて分析することができる。分析条件については、適宜設定して行うことができるが、例えば照射するレーザーとしては、３〜１０ｎｓ程度のパルスレーザー光（波長：337nm、520nm、又は1020nm等）を照射することで、レーザー光が金属酸化物層に吸収されて急激な温度上昇が起こり、金属酸化物層に付着した分析対象の試料（測定分子）がソフトにイオン化される。生じたイオンは、例えば飛行時間型、四重極型、イオントラップ型、セクター型、フーリエ変換型、又はこれらの複合型等からなる質量分離部の作用によりm/ｚの差で分離され、検出器で観測される。その結果、各m/zに相当する分子イオンピークから対象とする分子の構造解析や質量の算出が行える。
【００２５】
本発明の質量分析用基板は、種々の高分子を分析するのに用いることができ、例えばタンパク質、合成高分子等の分析に適している。特に本発明の質量分析用基板を用いれば、質量分析における検出感度が向上するため、アンジオテンシンＩ、アンジオテンシンII、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレングリコール、ペラパミル塩酸塩、テストステロン、パーフルオロオクタニルスルホン酸、インスリン(ヒト)等の分析に好適であり、なかでも、従来検出が不可能であった分子や、検出が困難であったポリビニルアルコールやポリアクリル酸等の高分子化合物についても質量分析が可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の質量分析用基板によれば、効率良く分析対象の試料を脱離、イオン化でき、高い分解能での分析が可能になる。また、分子量分布の大きい高分子化合物などの質量分析が簡便かつ高精度に行えると共に、低分子化合物の部分構造解析、モル分布、分子量分布などの測定にも利用できる。また、従来の分析用基板では検出が不可能又は困難であったような試料の分析も可能である。加えて、本発明の質量分析用基板は比較的穏やかな条件で試料をイオン化することができ、かつ開封後も変質しにくいため、長期に亘って信頼性良く使用することができる。更には、本発明の方法によれば、これらの性能を備えた質量分析用基板を簡便に得ることができ、大面積化も容易であるため安価に質量分析用基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、実施例及び比較例に基づき、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例の内容に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中で用いる部は、特に断りのない限り重量部を表す。
【実施例】
【００２８】
［実施例１］
エタノール溶液１００部、市販の球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末０．２部、及びガラスビーズ（粒径30μm）１００部を容器に入れてペイントシェーカー（浅田鉄鋼社製）を用いて８時間練合し、ガラスビーズを取り出して液状物（分散液）を得た。得られた分散液について、レーザー回折式粒度分布測定器（島津製作所製「SALD-7000」）を用いて、分散液中のα-Ｆｅ2Ｏ3粉末の平均粒子径（D50）を測定したところ、平均粒子径は７０ｎｍであった。
【００２９】
次に、上記で得た分散液を１２５ｍｍ×８０ｍｍ×１ｍｍの不純物半導体であるシリコンの基板の片側表面にスポイトで１μｌ滴下し、乾燥させて、実施例１に係る質量分析用基板を得た。得られた質量分析用基板を電子顕微鏡で確認したところ、α-Ｆｅ2Ｏ3粉末が凝集した状態で不純物半導体であるシリコンの基板上に固定されて金属酸化物層を形成していた。図２は、得られた質量分析用基板の金属酸化物層の走査型電子顕微鏡（SEM）写真（倍率２５万倍）であり、金属酸化物層におけるα-Ｆｅ2Ｏ3粉末は球状粒子が積層した構造であった。
【００３０】
上記で得られた質量分析用基板を用いて、次のようにしてアンジオテンシンIIの質量分析を行った。先ず、アンジオテンシンIIを５ｐｍｏｌになるようにクエン酸緩衝水溶液（pH=4）で溶解し、この試料溶液１μｌを得られた質量分析用基板に滴下して乾燥させた。次いで、試料を付着させた分析用基板をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ装置（島津製作所製 AXIMA-CFR）の試料台に固定させ、励起光源として３３７ｎｍのＮ2パルスレーザー(3 ns)を用いて照射し、飛行時間型質量分析計を用いて測定した。得られたスペクトルを図３に示す。図３のスペクトルからも明らかなように、バックグラウンドノイズは低く、高い分解能で同位体ピークが検出され、試料のイオン化は良好であり、フラグメントイオン由来のピークも検出されず、アンジオテンシンIIの質量分析を高精度に行えることが確認された。
【００３１】
［実施例２］
球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末の代わりに、市販の多角面体α-Ｆｅ2Ｏ3粉末を０．２部用いた以外は実施例１と同様にして液状物（分散液）を得た。得られた分散液中のα-Ｆｅ2Ｏ3粉末について、実施例１と同様にしてレーザー回折式粒度分布測定器を用いて測定したところ、平均粒子径は４０ｎｍであった。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、実施例２に係る質量分析用基板を得た。図４は、得られた質量分析用基板の金属酸化物層の走査型電子顕微鏡（SEM）写真（倍率２５万倍）であり、多角面体のα-Ｆｅ2Ｏ3粉末が積層されていた。
【００３２】
上記で得られた質量分析用基板を用いて、実施例１と同様にしてアンジオテンシンIIの質量分析を行った。得られたスペクトルを図３に示す。図３のスペクトルからも明らかなように、バックグラウンドノイズは低く、高い分解能で同位体ピークが検出され、試料のイオン化は良好であり、アンジオテンシンIIの質量分析を高精度で行えることが確認された。ただし、ｍ/ｚが500-1000の領域にフラグメントイオン由来のピークが検出された。
【００３３】
［実施例３］
球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末の代わりに、市販の針状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末を０．２部用いた以外は実施例１と同様にして液状物（分散液）を得た。得られた分散液中のα-Ｆｅ2Ｏ3粉末について、実施例１と同様にしてレーザー回折式粒度分布測定器を用いて測定したところ、平均粒子径は５５０ｎｍ（球状相当の粒子径）であった。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、実施例３に係る質量分析用基板を得た。図５は、得られた質量分析用基板の金属酸化物層の走査型電子顕微鏡（SEM）写真（倍率２５万倍）であり、針状のα-Ｆｅ2Ｏ3が積層されていた。
【００３４】
上記で得られた質量分析用基板を用いて、実施例１と同様にしてアンジオテンシンIIの質量分析を行った。得られたスペクトルを図３に示す。図３のスペクトルからも明らかなように、バックグラウンドノイズは低く、高い分解能で同位体ピークが検出され、試料のイオン化は良好であり、フラグメントイオン由来のピークも検出されず、アンジオテンシンIIの質量分析を高精度で行えることが確認された。また、上記実施例１〜３の結果から、ピーク強度は"実施例３＞実施例２＞実施例１"の順に大きくなり、それは金属酸化物粒子の形状に影響することが考えられる。
【００３５】
［実施例４〜１１］
アンジオテンシンＩを５ｐｍｏｌになるようにクエン酸緩衝水溶液(pH=4)で溶解した試料溶液（実施例４）、インスリン（ヒト）を５ｐｍｏｌになるようにクエン酸緩衝水溶液(pH=4)で溶解した試料溶液（実施例５）、ポリメチルメタクリレートを２ｍｇ／ｍｌになるようにエタノールで溶解した試料溶液（実施例６）、ポリエチレングリコール６０００を２ｍｇ／ｍｌになるように水で溶解した試料水溶液（実施例７）、ポリビニルアルコールを２ｍｇ／ｍｌになるように水で溶解した試料水溶液（実施例８）、ポリアクリル酸を２ｍｇ／ｍｌになるように水で溶解した試料溶液（実施例９）、パーフルオロオクタニルスルホン酸を０．５ｍｇ／ｍｌになるようにメタノールで溶解した試料溶液（実施例１０）、及びプロプラノロール塩酸塩を５ｐｍｏｌになるように水で溶解した試料溶液（実施例１１）をそれぞれ調製し、各試料溶液１μｌをそれぞれ実施例３で得られた質量分析用基板に滴下し乾燥させた。そして、実施例１と同様にして質量分析を行ったところ、図６〜１３に示した各スペクトルから明らかなように、いずれもバックグラウンドノイズが低く，試料のイオン化は良好であり、フラグメントイオン由来のピークも検出されず、各分析種の質量分析を高精度で行えることが確認された。
【００３６】
［実施例１２］
球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末の代わりに、市販のＣｕＯ粉末を０．２部用いた以外は実施例１と同様にして液状物（分散液）を得た。得られた分散液中のＣｕＯ粉末について、実施例１と同様にしてレーザー回折式粒度分布測定器を用いて測定したところ、平均粒子径は２５０ｎｍであった。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、実施例１２に係る質量分析用基板を得た。
【００３７】
上記で得られた質量分析用基板を用いて、実施例１と同様にしてアンジオテンシンIIの質量分析を行ったところ、図１４の上段に示したスペクトルから明らかなように、高い分解能で同位体ピークが検出され、試料のイオン化は良好であった。ただし、目的とする分子イオンの他に銅イオン付加分子のピークも強く検出された。
【００３８】
［実施例１３］
球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末の代わりに、市販のＣｏＯ粉末を０．２部用いた以外は実施例１と同様にして液状物（分散液）を得た。得られた分散液中のＣｏＯ粉末について、実施例１と同様にしてレーザー回折式粒度分布測定器を用いて測定したところ、平均粒子径は４０ｎｍであった。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、実施例１３に係る質量分析用基板を得た。
【００３９】
上記で得られた質量分析用基板を用いて、実施例１と同様にしてアンジオテンシンIIの質量分析を行ったところ、図１４の下段に示したスペクトルから明らかなように、高い分解能で同位体ピークが検出され、試料のイオン化は良好であった。ただし、フラグメントイオン由来のピークが顕著に検出された。
【００４０】
［実施例１４］
エタノール溶液１００部の代わりに、エタノール：エチルエーテル＝４：１の割合で混合した混合溶媒１００部を用いた以外は実施例１と同様にして液状物（分散液）を得た。得られた分散液中のα-Ｆｅ2Ｏ3粉末について、実施例１と同様にしてレーザー回折式粒度分布測定器を用いて測定したところ、平均粒子径は５０ｎｍであった。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、実施例１４に係る質量分析用基板を得た。
【００４１】
得られた質量分析用基板を用いて、実施例１と同様にしてアンジオテンシンIIの質量分析を行ったところ、図３に示したスペクトルから明らかなように、バックグラウンドノイズが低く、高い分解能で同位体ピークが検出され、試料のイオン化は良好であり、フラグメントイオン由来のピークもほとんど検出されない結果であった。
【００４２】
［実施例１５］
球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末の代わりに市販の多角面体α-Ｆｅ2Ｏ3粉末を０．２部用いると共に、エタノール溶液１００部の代わりにエタノール：へキサン＝４：１の割合で混合した混合溶媒１００部を用いた以外は実施例１と同様にして液状物（分散液）を得た。得られた分散液中のα-Ｆｅ2Ｏ3粉末について、実施例１と同様にしてレーザー回折式粒度分布測定器を用いて測定したところ、平均粒子径は３０ｎｍであった。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、実施例１５に係る質量分析用基板を得た。
【００４３】
得られた質量分析用基板を用いて、実施例１と同様にしてアンジオテンシンIIの質量分析を行ったところ、図３に示したスペクトルから明らかなように、バックグラウンドノイズが低く、高い分解能で同位体ピークが検出され、試料のイオン化は良好であり、アンジオテンシンIIの質量分析を高精度で行えることが確認された。ただし、ｍ/ｚが500-1000の領域にフラグメントイオン由来と考えられるピークが検出された。
【００４４】
［実施例１６］
球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末の代わりに市販の針状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末を０．２部用いると共に、エタノール溶液１００部の代わりにエタノール：アセチルアセトン＝４：１の割合で混合した混合溶媒１００部を用いた以外は実施例１と同様にして液状物（分散液）を得た。得られた分散液中のα-Ｆｅ2Ｏ3粉末について、実施例１と同様にしてレーザー回折式粒度分布測定器を用いて測定したところ、平均粒子径は４６０ｎｍであった。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、実施例１６に係る質量分析用基板を得た。
【００４５】
得られた質量分析用基板を用いて、実施例１と同様にしてアンジオテンシンIIの質量分析を行ったところ、図３に示したスペクトルから明らかなように、バックグラウンドノイズが低く、高い分解能で同位体ピークが検出され、試料のイオン化は良好であり、フラグメントイオン由来のピークもほとんど検出されない結果であった。
【００４６】
［比較例１］
球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末の代わりに、花弁の形状を有するＰｔナノ粒子（J.Phys.Chem.C, 111, 16278（2007））を10mg/mLになるように水で分散させた。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、比較例１に係る質量分析用基板を得た。
【００４７】
そして、ポリビニルアルコールを２ｍｇ／ｍｌになるように水で溶解した試料水溶液１μｌを上記で得られた比較例１に係る質量分析用基板に滴下し、実施例１と同様にして質量分析を行った。その結果、図１５に示したスペクトルから明らかなように、試料のピーク強度が低く、イオン化は困難であり、充分な測定が行えなかった。
【００４８】
［比較例２］
ポリエチレングリコール６０００を２ｍｇ／ｍｌになるように水で溶解した試料溶液１μｌを上記比較例１で得た質量分析用基板に滴下し、実施例１と同様にして質量分析を行った。その結果、図１６に示したスペクトルから明らかなように、試料のピーク強度は小さく、分解能は低く、ｍ/ｚが１０００以下の領域にフラグメントイオン由来と考えられるピークが著しく多く検出され、充分な測定は行えなかった。
【００４９】
［比較例３］
試料分子をイオン化補助剤（マトリックス）に混合してレーザー照射する方法を行った。用いたマトリックス溶液は、α−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)（1０ｍｇ）を水（5００μＬ）、メタノール（5００μＬ）、及び１ｍｇのＮａＩを溶解することによって調製した。そして、ポリビニルアルコールを２ｍｇ／ｍｌになるように水で溶解した試料水溶液およびマトリックス溶液の各々１μＬずつを、サンプルプレート上で直接に混合した。次いで、そのサンプルプレートを真空中で乾燥させて溶媒を徐々に蒸発させることによって、混晶を形成させた。この混晶をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦ／ＭＳ装置のサンプルプレートに挿入し、波長３３７ｎｍのＮ2レーザーを照射し、質量分析及び構造解析を行なった。その結果、図１７に示したスペクトルから明らかなように、試料ピークを全く検出できず、充分な測定が行えなかった。
【００５０】
［比較例４］
球状α-Ｆｅ2Ｏ3粉末の代わりに、０．２wt%の球状アモルファスＴｉＯ2ナノ粒子（約20nm）を水で分散させた。そして、得られた分散液１μｌを実施例１と同様に不純物半導体であるシリコンの基板に滴下し、乾燥させて、比較例４に係る質量分析用基板を得た。
【００５１】
ポリエチレングリコールを２ｍｇ／ｍｌになるように水で溶解した試料水溶液１μｌを上記比較例４で得た質量分析用基板に滴下し、実施例１と同様にして質量分析を行った。その結果、図１８に示したスペクトルから明らかなように、ＴｉＯ2の光触媒効果によるフラグメントイオン由来と考えられるピークが多く検出され、充分な測定が行えなかった。
【００５２】
上記実施例及び比較例で説明したように、本発明の質量分析用基板ではいずれも良好な分析結果を示すことができた。特に、比較例２及び比較例４で得た分析用基板ではポリエチレングリコールを十分に検出することはできなかったが、本発明に係る分析用基板（実施例７の場合）によれば、試料のイオン化は良好であって、フラグメントイオン由来のピークもほとんど確認されなかった。また、比較例１及び比較例３の分析用基板ではポリビニルアルコールを十分に検出することはできなかったが、本発明に係る分析用基板（実施例８の場合）によれば、試料のイオン化は良好であって、フラグメントイオン由来のピークもほとんど確認されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明によって得られる質量分析用基板は、種々の高分子の質量分析で用いることができる。特に、近年需要が高まるタンパク質、ペプチド、多糖類といった生体関連の天然高分子化合物や合成高分子化合物のほか、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリエチレングリコール、パーフルオロオクタニルスルホン酸、ポリビニルアルコール等の質量分析に適しており、分子量の測定、構造解析、末端構造解析等の情報を得るのに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明の質量分析用基板の一実施態様を示す模式図である。
【図２】図２は、実施例１で得られた質量分析用基板のＳＥＭ写真である。
【図３】図３は、実施例１〜３、１４〜１６におけるアンジオテンシンIIの質量分析スペクトルである。
【図４】図４は、実施例２で得られた質量分析用基板のＳＥＭ写真である。
【図５】図５は、実施例３で得られた質量分析用基板のＳＥＭ写真である。
【図６】図６は、実施例４におけるアンジオテンシンＩの質量分析スペクトルである。
【図７】図７は、実施例５におけるインスリン（ヒト）の質量分析スペクトルである。
【図８】図８は、実施例６におけるポリメチルメタクリレートの質量分析スペクトルである。
【図９】図９は、実施例７におけるポリエチレングリコール６０００の質量分析スペクトルである。
【図１０】図１０は、実施例８におけるポリビニルアルコールの質量分析スペクトルである。
【図１１】図１１は、実施例９におけるポリアクリル酸の質量分析スペクトルである。
【図１２】図１２は、実施例１０におけるパーフルオロオクタニルスルホン酸の質量分析スペクトルである。
【図１３】図１３は、実施例１１におけるプロプラノロール塩酸塩の質量分析スペクトルである。
【図１４】図１４は、アンジオテンシンIIの質量分析スペクトルである。上段は実施例１２の質量分析用基板を用いた場合のものであり、後段は実施例１３の質量分析用基板を用いた場合のものである。
【図１５】図１５は、比較例１の基板を用いた場合のポリビニルアルコールの質量分析スペクトルである。
【図１６】図１６は、比較例２の基板を用いた場合のポリエチレングリコールの質量分析スペクトルである。
【図１７】図１７は、比較例３の基板を用いた場合のポリビニルアルコールの質量分析スペクトルである。
【図１８】図１８は、比較例４の基板を用いた場合のポリエチレングリコールの質量分析スペクトルである。
【符号の説明】
【００５５】
１：基材、２：金属酸化物層。
【図１】
2010151727.tif 000003
【図２】
2010151727.tif 000004
【図３】
2010151727.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010151727.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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