基于纳米光学谐振增强电子隧穿的肝脏微结构质谱化学成像

批准号:
21575046
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
钟鸿英
依托单位:
学科分类:
B0403.谱学方法与理论
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄璐璐、唐雪妹、张文洋、姜若葳、王鹏、张娟、代云、袁志伟、陈迪松
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中文摘要
激光光斑大小以及有机基质与样品形成大小、形状不均匀晶体和背景干扰是制约激光解析离解质谱成像技术(MALDI-MSI)分辨率的主要原因,不仅如此,其空间分辨率的理论极值还受制于光学衍射极限。本项目旨在突破激光解析离解软电离方法的局限,重点研究紫外激光诱导下半导体ZnO六方纳米谐振腔产生的增强隧穿电子束流以及肖特基势垒结的光电传输性质,通过控制隧穿电子束能量使这些隧穿电子被样品分子中的缺电子原子非振动激活俘获,并引发特异性α化学键断裂。该技术中纳米级电子束流、谐振增强和表面修饰诱导肖特基性能改变等特性是提高质谱图像分辨率、信噪比和选择性的关键,预期该技术可获得能够表征肝脏微区结构和化学组成的高分辨质谱图像,发现环境因素影响下这些微区结构的变化规律。
英文摘要
The spatial resolution of Matrix Assisted Laser Desorption Ionization-Mass Spectrometric Imaging (MALDI-MSI) is mainly limited by laser beam size, uneven distribution of organic matrix materials co-crystalized with analytes of different shapes and sizes as well as background interferences. Moreover, the theoretical maximum of spatial resolution is also confined to optical diffraction limit. This work is aimed to break through the limit of the soft ionization technique of laser desorption ionization. The research will be focused on enhanced electron tunneling by nano optical resonant cavity of hexagonal ZnO as well as optical and electrical properties of Schottky junction. Through the control of kinetic energies of tunneling electrons, these hot electrons are exothermally captured by charge deficient atoms of adsorbed molecules without vibrational exciation. Resultant unpaired electrons then further initiate homolytic cleavages of α chemical bonds. In this technique, the nano-sized electron beam, optical resonant cavity enhancement and surface modification on Schottky junction play important roles in the improvement of resolution, signal-to-noise ratio and selectivity of mass spectrometric imaging. By using the proposed technique, it is expected to achieve high resolution mass spectrometric imaging of structural microdomains of liver that can characterize chemical compositions and physical shapes. Changes in these structural microdomains caused by environmental pollution will also be investigated.
激光光斑大小、热效应以及有机基质与样品形成大小、形状不均匀晶体和背景干扰是制约常规激光解析离解质谱成像技术分辨率的主要原因。本项目研究了半导体材料表面光生电子与分子的相互作用和影响因素,建立了基于光电子转移俘获的软电离方法,旨在突破激光解析离解软电离方法的局限。这种图像采集方法以半导体薄膜取代了有机小分子基质,大大降低了背景干扰和结晶大小不均的问题。特别是激光热效应导致的光斑增大问题得到了有效解决,因为激光的热效应不足以激励电子能级的跃迁。重点研究了紫外激光诱导下半导体ZnO六方纳米谐振腔的制备和性质,探索了隧道电流与肖特基势垒结的关系。研究发现通过控制隧穿电子束能量可使这些隧穿电子被样品分子中的缺电子原子非振动激活俘获,并引发特异性化学键断裂。纳米级电子束流、谐振增强和表面修饰诱导肖特基性能改变等重要实验数据的获得对进一步深入研究奠定了基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Titanium Dioxide Photocatalytic Polymerization of Acrylamide for Gel Electrophoresis (TIPPAGE) of Proteins and Structural Identification by Mass Spectrometry.
二氧化钛光催化丙烯酰胺聚合用于蛋白质凝胶电泳 ((TIP)PAGE) 和质谱结构鉴定
DOI:10.1038/srep20981
发表时间:2016-02-11
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Zhang W;Yuan Z;Huang L;Kang J;Jiang R;Zhong H
通讯作者:Zhong H
Laser Activated Electron Tunneling Based Mass Spectrometric Imaging of Molecular Architectures of Mouse Brain Revealing Regional Specific Lipids
基于激光激活电子隧道的小鼠大脑分子结构质谱成像揭示区域特异性脂质
DOI:10.1021/acs.analchem.5b02871
发表时间:2016
期刊:Analytical Chemistry
影响因子:7.4
作者:Huang Lulu;Tangy Xuemei;Zhang Wenyang;Jiang Ruowei;Zhong Hongying
通讯作者:Zhong Hongying
Mass spectrometric monitoring of interfacial photoelectron transfer and imaging of active crystalline facets of semiconductors.
界面光电子转移的质谱监测和半导体活性晶面的成像
DOI:10.1038/ncomms14524
发表时间:2017-02-22
期刊:Nature communications
影响因子:16.6
作者:Zhong H;Zhang J;Tang X;Zhang W;Jiang R;Li R;Chen D;Wang P;Yuan Z
通讯作者:Yuan Z
Ultraviolet irradiation-induced substitution of fluorine with hydroxylradical for mass spectrometric analysis of perfluorooctane sulfonylfluoride. A
紫外线照射诱导氟与羟基自由基的取代用于全氟辛基磺酰氟的质谱分析。
DOI:--
发表时间:2016
期刊:Analytica Chimica Acta
影响因子:6.2
作者:Peng Wang;Xuemei Tang;Lulu Huang;Jie Kang;Hongying Zhong
通讯作者:Hongying Zhong
多模态光电子扫描高分辨质谱化学成像及乳腺癌分子病理分级和分型
- 批准号:21834002
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:315.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:钟鸿英
- 依托单位:
肝脏蛋白可逆S-脂修饰对甘油三酯代谢的调控及环境暴露干扰的蛋白质组学研究
- 批准号:31370815
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:钟鸿英
- 依托单位:
肝脏蛋白可逆S-脂修饰及农药暴露干扰的蛋白质组学研究
- 批准号:31270876
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:钟鸿英
- 依托单位:
激光诱导电子俘获-游离基协同离解膜蛋白及其S-脂修饰质谱分析方法研究
- 批准号:21175054
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:钟鸿英
- 依托单位:
国内基金
海外基金
