Den desorption-ionisering på silicium (engelsk desorption / ionisering på silicium eller DIOS) er en fremgangsmåde til blød laser desorption anvendt til at danne ioner (ion kilde) i gasfasen for massespektrometri .
Blød laserdesorption betyder, at der er desorption-ionisering af store molekyler , men at der ikke er nogen fragmentering (uden at bryde de kemiske bindinger). Derudover er det en teknik uden matrix, hvor en prøve afsættes på det porøse silicium og desorberes fra siliciumoverfladen ved hjælp af en laser. DIOS kan bruges til at analysere organiske molekyler , peptider og biologiske molekyler og til billedceller . Denne teknik blev først rapporteret af Gary Siuzdak, Jing Wei og Jillian M. Buriak i 1999. Den blev udviklet som et alternativ til MALDI ( matrixassisteret laser desorption-ionisering ) for at udføre matrixfri analyser for de mindste molekyler.
For at udføre desorptionsionisering på silicium placeres fire porøse siliciumplader på en MALDI-plade. Hver af de porøse siliciumskiver indeholder fotomodellerede punkter eller gitre. Faktisk opnås den nanoporøse struktur af siliciumoverfladen ved en fotoelektrokemisk ætsningsproces af krystallinsk silicium. Denne overflade kan let oxideres, hvilket gør det muligt at modificere overfladen af det porøse silicium kemisk. Derefter placeres prøven, der skal analyseres, på de porøse siliciumskiver og lades tørre. Siliciumpladerne tilvejebringer derfor en ramme til opbevaring af opløsningsmidlet og analytmolekylerne . Da den optiske absorptionskoefficient for porøst silicium er høj (op til 10 5 cm -1 ) sammenlignet med bølgelængden af nitrogenlaseren (337 nm ), tillader dette meget effektiv absorption af laserenergien rettet mod pladen.
Dannelsen af ioner i DIOS finder sted i to faser: desorption og ionisering. Grundlæggende absorberer det porøse siliciumsubstrat laserenergi, og dets temperatur stiger. Derefter udføres ioniseringen af analytterne på forskellige måder. I tilfælde af våd desorption, hvor opløsningsmidlet kan tilvejebringe protoner , observeres ionmolekylreaktioner inden i porerne i siliciumskiven. Ellers, når desorptionen ikke er våd, finder ioniseringen sted ved kemiske reaktioner mellem siliciumsubstratet og analytten. Generelt gør laserstrålen, der er fokuseret på den porøse siliciumskive, det muligt at desorbere analytpartiklerne i ioniseret form. De ioniserede analytter går således til en masseanalysator for at udføre massespektrometri af prøven.
Betingelserne til fremstilling af porøst silicium er meget vigtige, da morfologien for porøst silicium afhænger af dem. De fleste opløsningsmidler efter ætsning har ingen effekt på udførelsen af DIOS undtagen ethanol, hvilket reducerer baggrundsionernes intensitet. Dobbelt laserætsning, hvor siliciumskiven oxideres efter ætsning og derefter behandles med hydrogenfluorid, forbedrer udførelsen af DIOS, selvom der kræves en laser med højere styrke for at desorbere analytterne fra DIOS-pladen. Porøsitet Dios plader er omkring 30-40%, med porer på 70 - 120 nm i diameter, som er adskilt af cirka 100 nm fra hinanden. Derudover kan den porøse siliciumoverflade modificeres for at forhindre oxidation af overfladen, hvilket nedbryder den analytiske anvendelighed af DIOS-skiven.
En måde at producere porøst silicium til DIOS på er at bruge elektrokemisk ætsning. Således er siliconeoverfladen hydrofil og indeholder porøst siliciumoxid. Den hydrofile sektion er derefter omgivet af en hydrofob region , som hjælper med at placere prøven på det rigtige sted i porerne. Derudover udføres fremstillingen af n-type porøs siliciumskive under anvendelse af elektrokemisk ætsning og med belysning på begge sider af skiven.
Den optimale silicium porestørrelse er i området 50-200 nm , hvilket muliggør analyse af et stort antal biologiske forbindelser. En anden måde at opnå en DIOS-overflade er at danne en tynd film af silikone. Den tynde film fremstilles ved hjælp af plasmaforbedret kemisk dampaflejring. Denne måde at fremstille den porøse siliciumskive på har vist sig at være effektiv af DIOS-MS til påvisning af molekyler med lav molekylvægt, såsom ubiquitin fordøjet af trypsin , men også for molekyler med stor molekylvægt såsom thyrocalcitonin ( m / z 3605) og insulin ( m / z 5735).
Den anvendte laser er en nitrogenlaser med en bølgelængde på 337 nm og giver korte impulser mod DIOS-pladen. Den derefter bestrålede prøve dæmpes med et filter med neutral densitet. De ioner, der observeres efter dette trin, ioniseres ved tilsætning af en proton i [M + H] + . Andre bløde laserdesorptionsteknikker bruger dog en laser med en bølgelængde på 266 nm af Nd: YAG-typen.
Metoden til desorption-ionisering på porøst silicium muliggør undersøgelse af en bred vifte af forbindelser, blandt andre peptider, små organiske molekyler, naturlige produkter og polymerer (med en lille fragmentering). Det kan også bruges til analyse og identifikation af proteiner. Faktisk, da der ikke er nogen matrix, kan den bruges til at identificere biomolekyler mindre end MALDI. Det kan også bruges til at overvåge reaktioner på en enkelt overflade gennem gentagne masseanalyser. Overvågning af reaktioner gør det muligt at søge efter enzymhæmmere. DIOS kan også være nyttigt til at udføre billedbehandling med små molekyler.