Desorpcji-jonizacji krzemu (angielski desorpcja / jonizacja krzemu i DIOS) jest metodą desorpcji laserowej z miękkiego wykorzystywane do generowania jonów (źródła jonów) w fazie gazowej za pomocą spektrometrii masowej .
Miękka desorpcja laserowa oznacza, że zachodzi desorpcja-jonizacja dużych cząsteczek , ale nie ma fragmentacji (bez zrywania wiązań chemicznych). Ponadto jest to technika bez matrycy, w której próbka jest osadzana na porowatym krzemie i desorbowana z powierzchni krzemu za pomocą lasera. DIOS można wykorzystać do analizy cząsteczek organicznych , peptydów i cząsteczek biologicznych oraz do obrazowania komórek . Technika ta została po raz pierwszy opisana przez Gary'ego Siuzdaka, Jing Wei i Jillian M. Buriak w 1999 roku. Została opracowana jako alternatywa dla MALDI ( laserowa desorpcja-jonizacja wspomagana matrycą ) w celu wykonywania analiz bez macierzy najmniejszych cząsteczek.
W celu przeprowadzenia desorpcji-jonizacji na krzemie, na płycie MALDI umieszcza się cztery porowate płytki krzemowe. Każda z porowatych płytek krzemowych zawiera modelowane na zdjęciu punkty lub siatki. Rzeczywiście, nanoporowata struktura powierzchni krzemu jest uzyskiwana w procesie fotoelektrochemicznego trawienia krystalicznego krzemu. Powierzchnię tę można łatwo utlenić, co pozwala na chemiczną modyfikację powierzchni porowatego krzemu. Następnie próbkę do analizy umieszcza się na porowatych waflach krzemowych i pozostawia do wyschnięcia. Płytki krzemowe stanowią zatem szkielet do przechowywania rozpuszczalnika i cząsteczek analitu . Wówczas, ponieważ współczynnik absorpcji optycznej krzemu porowatego jest wysoki (do 10 5 cm- 1 ) w porównaniu z długością fali lasera azotowego (337 nm ), pozwala to na bardzo wydajną absorpcję energii lasera skierowanej na płytkę.
Tworzenie jonów w DIOS odbywa się w dwóch etapach: desorpcji i jonizacji. Zasadniczo porowate podłoże krzemowe pochłania energię lasera, a jego temperatura wzrasta. Następnie jonizacja analitów odbywa się na różne sposoby. W przypadkach desorpcji na mokro, w których rozpuszczalnik może dostarczyć protony , obserwuje się reakcje cząsteczek jonów w porach płytki krzemowej. W przeciwnym razie, gdy desorpcja nie jest mokra, jonizacja zachodzi w wyniku reakcji chemicznych między substratem krzemowym a analitem. Generalnie wiązka lasera skupiona na porowatej płytce krzemowej umożliwia desorpcję cząstek analitów w postaci zjonizowanej. W ten sposób zjonizowane anality trafiają do analizatora mas w celu wykonania spektrometrii mas próbki.
Warunki przygotowania krzemu porowatego są bardzo ważne, ponieważ od nich zależy morfologia krzemu porowatego. Większość rozpuszczalników po wytrawieniu nie ma wpływu na działanie DIOS, z wyjątkiem etanolu, który zmniejsza intensywność jonów tła. Podwójne trawienie laserowe, w którym płytka krzemowa jest utleniana po wytrawieniu, a następnie poddawana obróbce fluorowodorem, poprawia działanie DIOS, chociaż do desorbowania analitów z płytki DIOS wymagany jest laser o większej mocy. Porowatość płytek DIOS wynosi około 30-40%, z porami o średnicy 70 - 120 nm, które są oddalone od siebie o około 100 nm . Ponadto porowatą powierzchnię krzemową można zmodyfikować, aby zapobiec utlenianiu powierzchni, co pogarsza użyteczność analityczną płytki DIOS.
Jednym ze sposobów wytwarzania porowatego krzemu dla DIOS jest wytrawianie elektrochemiczne. Zatem powierzchnia silikonu jest hydrofilowa i zawiera porowaty tlenek krzemu. Część hydrofilowa jest następnie otoczona hydrofobowym regionem , który pomaga umieścić próbkę we właściwym miejscu w porach. Ponadto przygotowanie porowatej płytki krzemowej typu n odbywa się za pomocą wytrawiania elektrochemicznego z włączeniem oświetlenia po obu stronach wafla.
Optymalna wielkość porów krzemu mieści się w przedziale 50-200 nm , co pozwala na analizę dużej liczby związków biologicznych. Innym sposobem uzyskania powierzchni DIOS jest utworzenie cienkiej warstwy silikonu. Cienka warstwa jest wytwarzana przy użyciu chemicznego osadzania z fazy gazowej wspomaganego plazmą. DIOS-MS wykazał, że ten sposób wytwarzania porowatej płytki krzemowej jest skuteczny w wykrywaniu cząsteczek o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak ubikwityna trawiona trypsyną , ale także w przypadku cząsteczek o dużej masie cząsteczkowej, takich jak tyrokalcytonina ( m / z 3605) insulina ( m / z 5735).
Zastosowanym laserem jest laser azotowy o długości fali 337 nm i wytwarza krótkie impulsy w kierunku płytki DIOS. Następnie napromieniowana próbka jest atenuowana filtrem o neutralnej gęstości. Jony obserwowane po tym etapie są jonizowane przez dodanie protonu w [M + H] + . Jednak inne techniki miękkiej desorpcji laserowej wykorzystują laser o długości fali 266 nm typu Nd: YAG.
Metoda desorpcji-jonizacji na porowatym krzemie pozwala na badanie szerokiej gamy związków, m.in. peptydów, małych cząsteczek organicznych, produktów naturalnych i polimerów (o niewielkiej fragmentacji). Może być również używany do analizy i identyfikacji białek. Rzeczywiście, ponieważ nie ma matrycy, można ją wykorzystać do identyfikacji biomolekuł mniejszych niż MALDI. Może być również używany do monitorowania reakcji na pojedynczej powierzchni poprzez powtarzane analizy mas. Monitorowanie reakcji umożliwia poszukiwanie inhibitorów enzymów. DIOS może być również przydatny do wykonywania obrazowania małych cząsteczek.