在模拟海洋世界环境中对模型前生物反应进行MALDI-TOF质谱分析的样品制备

《ACS Omega》：Sample Preparation for MALDI-TOF Mass Spectrometry of Model Prebiotic Reactions in Simulated Ocean World Environments

海洋世界中高盐环境的预生物化学分析技术研究。通过比较C4和C18 ZipTips及平板洗涤三种去盐技术与DHB和CHCA两种矩阵的搭配效果，发现DHB-C18 ZipTips组合及CHCA平板洗涤能有效抑制盐干扰，提升目标多肽信号。实验进一步验证了在模拟恩克拉多斯海洋条件下，经过优化去盐处理的多肽聚合产物可通过质谱有效检测，为后续海洋世界生命探测研究提供方法支持。

　　海洋世界，如木卫二（Europa）和土卫二（Enceladus），是寻找地外生命的重要目标。尽管这些天体的预生物潜力尚未完全明确，但它们的冰层下海洋环境被认为可能具备支持生命起源所需的化学条件。本文探讨了在模拟这些海洋世界环境的高盐溶液中，如何优化质谱分析技术以提高对预生物化合物的检测能力。研究采用三种样品前处理方法——C4 ZipTips、C18 ZipTips 和板上清洗——与两种常用的基质（2,5-二羟基苯甲酸，DHB；以及 α-氰基-4-羟基肉桂酸，CHCA）进行比较，以评估其在高盐环境下的适用性。

海洋世界的核心特征之一是其水与岩石的相互作用，这种相互作用可能产生复杂的化学反应，进而形成有机分子。例如，土卫二的冰层下海洋被认为含有高浓度的盐类（如 NaCl 和 Na?CO?）以及有机物，而木卫二的海洋环境则可能受到表面辐射和冰层对流的影响，其化学成分更为复杂。因此，模拟这些环境的高盐溶液对于研究预生物化学至关重要。然而，高盐含量对质谱分析提出了挑战，因为盐类可能会抑制离子化过程，降低检测灵敏度，并干扰分析结果。

在实验室中，常用的质谱分析技术包括电喷雾电离（ESI）和基质辅助激光解吸离子化（MALDI）。尽管 ESI 对高盐环境的耐受性较差，但 MALDI 在一定程度上能够处理非挥发性盐类。然而，高盐溶液仍会导致信号强度下降，以及形成不必要的离子簇，从而影响分析的准确性。为了克服这一问题，研究者们尝试了多种样品前处理方法，以去除盐类干扰并提高目标化合物的检测效果。

实验结果显示，C18 ZipTips 与 DHB 基质的组合在高盐条件下表现最佳，能够有效去除盐类并增强目标化合物的信号强度。相比之下，CHCA 基质与板上清洗方法在去除盐类方面同样有效，但其整体信号强度略低。然而，由于 ZipTips 的成本较高，板上清洗方法可能更具经济性和实用性。此外，实验还发现，通过增加板上清洗的次数，并在清洗后重新添加基质，可以进一步提升目标化合物的信号强度。

在实际应用中，研究者模拟了土卫二的海洋环境，通过加热和干燥的方式促使乳酸和 β-丙氨酸的聚合反应。结果表明，在高盐条件下，通过适当的样品前处理方法，可以检测到多种预生物化合物，包括二肽、三肽和更复杂的有机聚合物。这些化合物的检测不仅有助于理解海洋世界中可能发生的化学反应，也为未来探索这些天体的潜在生命迹象提供了实验依据。

综上所述，本文提出了一种适用于高盐环境的简单、低体积的样品前处理方法，能够有效提高 MALDI-TOF 质谱分析的灵敏度和准确性。该方法在模拟海洋世界化学反应的研究中具有重要意义，为未来的天体生物学探索提供了技术支持。随着 NASA 对木卫二和土卫二等海洋世界的持续关注，此类实验室研究将为揭示这些天体的化学环境和生命可能性提供关键数据。