空洞的多层异构结构具有增强的性能,用于基于激光消耗/电离质谱的代谢诊断
Congcong Pei1, Rui Su2,3, Songting Lu1
1School of Chemistry and Molecular Engineering, East China Normal University, Shanghai, 200241, P. R. China. jjwan@chem.ecnu.edu.cn.
我们开发了一种新的无机矩阵,用于激光脱/电离质谱 (LDI-MS),可以显著提高代谢物检测. 这种基于纳米材料的LDI-MS方法使得快速和敏感的疾病诊断成为可能,例如将肝癌与健康对照区分开来.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 分析化学 分析化学
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 使用激光脱/电离质谱法 (LDI-MS) 的高性能代谢诊断对于精确的疾病识别和治疗至关重要.
- 无机矩阵显示了LDI-MS代谢物检测的潜力,但它们对LDI过程的结构和组成影响需要进一步研究.
研究的目的:
- 设计和研究一种由化MOF-on-MOF制成的新型多层ZnMn2O4/(Co,Mn) ((Co,Mn) 2O4 (ZMO/CMO) 无机矩阵,用于LDI-MS.
- 阐明多重外结构和异构结构对代谢物检测LDI效率的协同效应.
- 开发基于纳米材料的LDI-MS平台,用于敏感的代谢分析和精确的疾病诊断.
主要方法:
- 从烧焦的MOF-on-MOF合成一个多的ZMO/CMO矩阵.
- 描述ZMO/CMO异构结构的形态和组成.
- 使用ZMO/CMO矩阵在血清样本中检测代谢物的LDI-MS性能,包括信号增强比较和快速代谢分析.
- 基于LDI-MS数据的机器学习的应用,以区分肝细胞癌与健康对照.
主要成果:
- 与单个ZMO和CMO组件相比,ZMO/CMO异构结构显示了3-5倍的信号增强.
- 一个三重的空洞ZMO/CMO结构比纳米粒子对应物呈现出3倍的改进,实现了102倍的信号增强与商业矩阵 (DHB,DHAP) 相比.
- 使用优化ZMO/CMO矩阵辅助的LDI-MS,实现了100nL血清的快速 (<1秒) 代谢概况.
- 机器学习分析将肝细胞癌与健康对照区分开来,曲线下的面积 (AUC) 为0.984.
结论:
- 设计的三重外空心ZMO/CMO矩阵为LDI-MS提供了显著的信号增强,使敏感的代谢物检测成为可能.
- 这种方法促进了快速的代谢分析,并证明了精确的疾病诊断的潜力,以肝细胞癌检测为例.
- 这项研究为LDI-MS的矩阵设计提供了宝贵的见解,并推动了基于纳米材料的精密医学平台的开发.
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