硅纳米结构对表面辅助激光解吸/电离质谱检测性能的提高

窦树珍，王中舜，吕 男

（吉林大学化学学院，超分子结构与材料国家重点实验室,长春130012）

表面辅助激光解吸/电离质谱（Surface-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry，SALDIMS）是一种高通量的检测低分子量分析物的技术，已广泛应用于环境监测［1，2］、司法鉴定［3，4］、食品安全［5，6］以及疾病检测［7，8］等领域. 在SALDI-MS中，激光提供原始能量，无机纳米材料作为介质吸收能量并将其转移给吸附在表面的分子，使分子解吸/电离，此过程中激光能量的高效吸收和转移是提高激光解吸/电离（LDI）效率的关键. 目前主要使用的介质可分为无机纳米粒子（如各种金属纳米粒子）和纳米结构［9］. 其中具有纳米结构的固态基底更易于集成化和自动化，具有很大的应用前景和发展潜力，是SALDI-MS领域中的一个重要研究方向.

硅基纳米结构是最常用的SALDI-MS基底之一，主要原因有：（1）硅材料易于机械加工，利用微机械加工技术可以在硅表面制备出多种纳米结构（纳米线、纳米柱以及纳米孔等）［10］；（2）硅纳米材料具有热容量大、导热系数低的特性，能够促进能量转移［11］；（3）硅材料易于进行表面改性，如通过硅醇衍生化可调控其表面化学性质（亲疏水性、生物分子/有机化合物的接枝、生化探针的固定化等）［12］. 研究表明硅纳米结构的表面形貌、表面化学性质、光学性质和样品承载能力等在分析物的解吸和电离过程中起着至关重要的作用.

1 硅纳米结构的制备与功能化

制备硅纳米结构的基本工艺主要包括湿法刻蚀（使用液体刻蚀剂）和干法刻蚀（使用气体刻蚀剂）.

电化学刻蚀（Electrochemically etching）和金属辅助化学刻蚀（Metal-assisted chemical etching）是最常用的两种湿法刻蚀硅的技术. 电化学刻蚀可简单描述为在恒电流作用下，在含HF的电解液中，硅基表面作为阳极被氧化溶解而凸凹不平，逐渐呈现出多孔结构［13］. 金属辅助化学刻蚀则需先在硅基表面部分覆盖贵金属，将其置于含有HF和氧化剂的刻蚀液中. 氧化剂在金属表面被还原，产生的空穴注入金属中，将金属氧化为相应的阳离子，随后金属阳离子在硅表面还原，将硅氧化刻蚀. 整个过程中，贵金属相当于反应的催化剂. 贵金属粒子覆盖区域的硅被刻蚀的速率较快，金属粒子不断下沉，最终在硅表面产生纳米孔或纳米线结构［14］.

干法刻蚀通常指的是将硅片置于由刻蚀气体辉光放电形成的气态等离子体中，并在硅片表面发生物理或化学反应进行刻蚀，据此将干法刻蚀技术分为物理刻蚀、化学刻蚀和化学-物理刻蚀. 其中物理刻蚀具有各向异性的特点，但是选择性较差；而化学刻蚀具有高选择性但刻蚀是各向同性的. 化学-物理刻蚀法则结合了物理刻蚀的离子轰击和化学刻蚀的活性粒子（氟系或氯系气体），可通过调节刻蚀条件（如功率、腔体压力）和气体组分以调控刻蚀速率和选择性［15］，其中最具代表性的技术是反应离子刻蚀技术（Reactive ion etching）.

在硅片表面制备有序结构需要有序图案化掩膜以辅助刻蚀. 由于刻蚀剂对掩膜和硅基底的刻蚀速率不同，去除掩膜后便可在硅表面得到预期的有序结构. 最常见的图案化模板技术包括传统光刻、纳米压印和自组装单分散胶体球等3种.

光刻技术（Photolithography）是目前应用最广泛的微观图案化技术，现在已成为将模板图案复制到固体基底上的一类技术的总称. 其中传统光刻技术指在掩膜的保护下，电磁辐射旋涂有光刻胶的固体基底，经显影液显影后即可将模板的图案复制到基底上［图1（A）］. 光刻胶是特殊的光敏性材料，主要由感光剂、聚合物和溶剂组成，可在特定光波作用下发生化学反应并改变自身结构及性质. 根据发生的光化学反应类型可分为正光刻胶和负光刻胶. 正光刻胶在曝光前难溶于显影液，而曝光后转变为可溶状态，此类反应被称为光致溶解反应. 与此相反，负光刻胶材料在曝光后由聚合物单体转变为难溶性聚合物，将非曝光区的单体材料用显影剂溶去，即可实现图案从掩膜到基底的转移.

Fig.1 Preparation of polymer ordered structure templates on silicon surface by photolithography(A),nano-imprinting lithography(B) and self-assembly colloidal sphere technology(C), transferring ordered structure from polymer template to silicon by reactive ion etching and metal-assisted chemical etching(D)

纳米压印技术（Nano-imprinting lithography）通过聚合物的物理形变实现图案的转移：将具有纳米结构的印章以合适的压力压入液态热塑性或紫外光敏感的聚合物中，印章的空腔中会填入聚合物，经冷却或紫外光照射固化处理后剥离，便可在基底表面的聚合物膜上得到与印章互补的纳米结构［图1（B）］.

自组装胶体球技术（Self-assembly colloidal sphere technology）是有效的制备二维图案化纳米结构的方法. 在气/液界面自组装单分散的胶体微球最为常用，将胶体球的醇-水悬浮液通过微量注射器缓慢滴加在空气-液体界面后，醇作为展开剂促使胶体球在液面上快速扩散，同时使得胶体球只能部分浸入液体. 胶体球之间强烈的吸引相互作用（如由于界面不对称而引起的偶极子之间的相互作用）导致其在界面处自发形成单分散的胶体球二维膜，并具有较强的凝聚力，易于被转移至各种性质的基底表面［图1（C）］.

在图案化模板的辅助下，利用刻蚀技术可以将模板的有序结构转移到硅表面［图1（D）］，制备多种形貌的有序硅纳米结构，如以自组装单分散的胶体球为模板结合金属辅助化学刻蚀可制备出有序硅孔、硅锥和硅柱阵列［16～18］.

作为SALDI-MS基底，为了检测特定类型的分析物或提高解吸/电离效率，通常需要功能化硅纳米结构. 其中官能团功能化和金属功能化是最为常用的两种功能化方法. 官能团功能化是指在硅结构表面组装具有特定官能团的分子，以改变硅表面的化学性质. 金属功能化是通过沉积技术将金属纳米材料与硅纳米结构结合，利用两者的协同作用以提高基底的LDI效率.

2 硅纳米结构对SALDI-MS检测性能的提高

2.1 多孔硅

Fig.2 SEM of porous silicon in the top view(A) and the cross-sectional view(B), distinguishing smoker and non-smoker by comparison detection of nicotine from the MS finger imaging(C)[23] and the average S/N by breath samples(D) [24], Liquid-phase microextraction of analytes from complex samples on super-wetting porous silicon then LDI(E)[28]

多孔硅上的解吸/电离（Desorption ionization on porous silicon，DIOS）是首次也是最经典的将硅基基底应用于SALDI-MS 的例子，DIOS 由Siuzdak 等［19，20］于1999 年提出，电化学刻蚀制备的多孔硅（Porous silicon）经硅烷分子功能化后用于解吸/电离分析物，成功地分析了包括碳水化合物、多肽、糖脂类和药物小分子在内的30余种化合物，且可检测出700 amol的缓激肽分子. 更多的研究表明，多孔硅的结构形貌［图2（A）和（B）］对于促进LDI具有很重要的意义：高比表面积的结构作为支架可负载更多的分析物分子；强紫外吸收能力保证了基底吸收更多的激光能量；低导热系数有利于吸收的激光能量从基底传输给分析物分子；同时通过自组装功能化分子对多孔硅表面进行化学改性也可以优化其表面的电离特性［21，22］. 这种制备简单、普适性强、灵敏度高的硅基底引起了广泛关注，除了进一步探究多孔硅表面结构和表面功能化对分析性能的影响，研究者更关注于将其拓展到更多的应用领域. Voelcker 等［23］制备了孔径为80 nm，孔深为450 nm的多孔硅再经五氟苯丙基氯二甲基硅烷（F5PhPr）功能化后将其用于从指纹图谱中检测外源性和内源性药物化合物，如在指纹中检测尼古丁，以区分吸烟者和非吸烟者［图2（C）］. 随后他们［24］以被（十三氟-1，1，2，2-四氢辛基）-二甲基氯硅烷（F13）功能化后的多孔硅（孔径为101 nm，孔深为660 nm）为基底直接从人呼出的气体中检测尼古丁［图2（D）］，两者均实现了免提取、免冲洗式地直接检测小分子. 此外，他们［25］又利用1，3-双（十七氟-1，1，2，2-四氢癸基）四甲基二硅氧烷（BisF17）功能化的多孔硅检测各种非法药物，包括美沙酮、可卡因和甲基苯丙胺等，并在唾液、血浆和尿液的复杂生物样品中实现了美沙酮的高通量定量分析. Chistyakov等［26］研究了激光波长和强度对三硝基甲苯（TNT）分子在多孔硅表面上解吸/电离的影响，研究表明激光诱导质子从TNT分子转移到多孔硅表面，而不是通常认为的气相离子分子反应，为进一步了解紫外激光照射下多孔硅表面负离子的形成机理提供了依据. Coffinier等［27］利用类似的硅纳米结构表面促进离子化，在检测谷胱甘肽、葡萄糖和抗生素等不同类别的有机化合物方面表现出高性能.

本课题组［28］在利用多孔硅表面辅助LDI方面也做了创新性的工作，制备了超润湿多孔硅：将金属辅助化学刻蚀得到的多孔硅的背面经聚合物保护后只在正面自组装十八烷基三氯硅烷（OTS）进行单面超疏水改性，溶掉聚合物保护层后最终得到两面表现出相反润湿性的多孔硅，即正面在空气中超疏水而在水下超亲油，背面在空气中超亲水在水下超疏油. 利用该基底结合液相微萃取法（Liquid-phase microextraction）快速从复杂样品中提取检测物：先用几微升有机溶剂从复杂样品（如湖水、全血、尿液）中萃取目标分析物，再用水下超亲油的多孔硅正面收集有机萃取剂，然后直接用作SALDI-MS基底分析富集在多孔硅正表面的分析物分子［图2（E）］. 这种方法从提取到检测所用的时间少于3 min，具有较强的富集能力和优异的选择性，在环境监测、临床诊断和取证等领域具有广阔的应用前景.

纳米结构-引发剂质谱（Nanostructure-initiator mass spectrometry，NIMS）是由Siuzdak 等［29］基于DIOS提出的分析方法，在刻蚀得到的孔结构（10 nm）硅表面沉积引发剂化合物，激光辐照将陷在孔结构中的引发剂汽化，从而触发分析物的解吸/电离. 引发剂主要为聚硅氧烷、硅氧烷和硅烷. 与DIOS相比，此方法具有更高的灵敏度，可检测到700 ymol 的维拉帕米（一种钙拮抗剂）和500 amol 的牛血清白蛋白肽，还具有较高的空间分辨率，可实现组织成像扫描［29］. Northen 等［30］探究了NIMS 中多孔硅的孔隙大小对分析物选择性的影响，结果表明，具有大孔隙的基底在检测小分子时的灵敏度较高，这是由于基底表面积的增加促使表面吸收更多能量，提升了解吸/电离效率；与之相反，具有小孔隙的基底在检测大分子时的灵敏度较高，这是因为小孔隙降低了孔与大分子间的吸附能，避免大分子被吸附在孔内，利于大分子的解吸/电离［图3（A）］，这些结果表明基底表面孔的尺寸直接影响分析物分子的解吸/电离效率［图3（B）］. 该课题组［31］又利用反应离子刻蚀技术制备了密集排列的硅纳米柱结构，由于其对入射光具有极低的反射率使表面呈黑色，常被称为黑硅（Black silicon），使用BisF17作为引发剂［图3（C）］，探究了黑硅表面形貌对NIMS 检测灵敏度的影响，表明大的表面积可以有效地提高NIMS 检测灵敏度［图3（D）］，也将NIMS中所使用的基底从孔拓展到锥形貌.

Fig.3 Schematic diagram of selectivity of NIMS surface morphology(pore sizes) to molecule size(A) and the correlation of NIMS surface morphology(pore sizes)and molecular length regarding NIMS sensitivity(B)[30],NIMS based on the black silicon surface(C)and the sensitivity study of NIMS(D)[31],the physical and chemical properties of DIOS and NIMS surfaces and their limit of detection(LOD)(E)[33]

通常认为，DIOS和NIMS均基于多孔硅表面，但其在孔径、深度和表面化学性质等方面有所不同，DIOS多为大孔结构，孔深为纳米尺度，而NIMS为中孔结构，孔深则为微米尺度，此外，DIOS通常由全氟化硅烷功能化，而NIMS则由重氟化硅氧烷如BisF17功能化［32］. 在DIOS中功能化分子通过化学方式附着在硅表面，而在NIMS中则通过物理方式吸附在表面［12］. 近期，Voelcker 等［33］同时使用DIOS 和NIMS的纳米硅表面直接从复杂的生物样品中检测低浓度的生长激素肽、合成代谢类固醇和麻醉剂. 研究发现，DIOS 表面对检测肽和类固醇更有效，而NIMS 实现了较低的麻醉药品检测限度，两者表面结构的差异影响了其解吸和电离机制［图3（E）］.

2.2 硅纳米线

Fig.4 SEM of silicon nanowire in the top view(A) and the cross-sectional view(B) [36], comparison of the laser energy required on the silicon nanowire and porous silicon(C) [35], SALDI-MS spectrum for fresh and activated silicon nanowire(D)[36], schematic diagram of silicon nanowire tip enhanced elec⁃tron transfer(E), extraction(F) and SALDI-MS detection thiabendazole by tip-contact sampling method(G)[37],microbial MS imaging on silicon nanowire of Aspergillus strains 3G and 3Y(H)[38]

硅纳米线（Silicon nanowire）与多孔硅均具有优异的光学、电学及热力学性质，但由于硅纳米线结构具有更大的长径比，增大了结构的比表面积［图4（A）和（B）］，增加了吸附分子的数量，在SALDI-MS中有很大的应用潜力［34］. 2005年Siuzdak等［35］通过优化纳米线的直径、长度和表面化学性质，在纳米线表面上实现了amol 水平的检测灵敏度，与DIOS 相比，该方法将检测所需的激光能量从15.3 μJ/Pulse降至0.3 μJ/Pulse，进一步减少了背景离子干扰［图4（C）］；另外，基于高表面积和液体毛细作用的特性，硅纳米线表面还具有分离简单混合物样品的能力，为在单表面上集成分离和检测提供了一个简单、快速的平台［35］. 同时高比表面积的硅纳米表面也带来了重大的挑战：化学不稳定以及易老化，Tan等［36］关注了这个问题并研究了硅纳米线表面在大气、惰性气体和真空环境中的表面润湿性、表面氧化行为和检测灵敏度，最后提出用简单的真空干燥法激活老化的纳米硅表面的方法，并将检测限提升了1000倍［图4（D）］. Wu等［37］将硅纳米线的尖端看作是微萃取头，方便、快速、有效地将内源性代谢产物和外源性污染物从皮肤、组织或果皮中提取到硅纳米线的顶端，利用尖端的电场增强和电子转移有效地电离检测分子［图4（E～G）］. Yang 等［38］则利用硅纳米表面检测了两种能产生密集气生菌丝的真菌，为探索微生物的生长和代谢打开了大门，并证明了在纳米硅上进行微生物质谱成像的潜力［图4（H）］.

2.3 硅纳米柱和硅纳米锥阵列

Fig.5 Optical image(a, g) and MS imaging of mouse brain tissue section on silicon nanopost array[from negative⁃ion spectra(b—f) , from positive⁃ion spectra(h—l)](A)[40], numbers of metabolites in silicon nanopost array and MALDI⁃MS analyses of hepatocyte extracts and urine sample(B)[44],SEM of sili⁃con nanopost array and the correlation between the SALDI⁃MS signal intensity and the absorbance of silicon nanopost array(C)[45]

虽然硅纳米孔表面和硅纳米线表面对多种分析物分子有显著的解吸/电离效果，但基底表面形态的不均匀性限制了对解吸/电离机理的进一步研究，也阻碍了高质量的质谱成像技术的发展. 许多研究者通过制备形貌可控的硅纳米结构阵列为灵敏、可重复的检测提供了更多的活性区域，近年来也受到越来越多的关注. Vertes等［39］的相关研究最为突出，他们首次将具有均匀的高吸光率的硅微柱阵列作为基底用于SALDI-MS检测，并发现硅柱阵列的离子生产效率取决于入射激光束的极化. 随后，他们［40］致力于将硅纳米柱阵列（Silicon nanopost array）应用于生物成像，检测了小鼠冠状脑组织和肾脏切片中的代谢物，在正离子和负离子模式下都保持了较高的信噪比（Signal-to-noise ratio，S/N）［图5（A）］. 由于脂质在生命体信号传递和疾病研究中发挥重要作用，各种生物样品中脂质的检测和成像受到重点关注，将硅纳米柱阵列应用到人体组织中中性脂质分布的定位，能够根据所检测到的中性脂质的变化，对健康人和患病者的皮肤组织进行成像和潜在鉴别［41］；研究发现，硅纳米柱阵列表面可增强三酸甘油脂（TGs）、己糖神经酰胺（HexCers）和磷脂酰乙醇胺（PEs）等很难通过传统基质辅助激光解吸/电离质谱（Matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry，MALDI-MS）检测到脂质的电离作用［42，43］；随后还通过分析肝细胞提取物和人类尿液中的代谢物以比较两种技术的高通量分析能力，并证明两者在检测到的代谢物分子覆盖上有相当大的互补性［图5（B）］［44］.

本课题组［45］利用胶体球刻蚀技术制备了一系列高度、直径可调的硅纳米柱阵列，详细研究了表面形貌（包括总表面积、光学吸收和表面空隙率）与离子解吸效率和内能转移的关系，表明基底的强光学吸收可以增强能量转移，从而有效地促进了离子解吸［图5（C）］；高的表面空隙率会诱导基底表面温度升高，降低所需的激光阈值. 这有助于深入了解硅基LDI 的机理，为设计高性能硅基底提供合理的指导.

Fig.6 Schematic illustration of the fabrication of silicon nanocone array as SALDI⁃MS substrate(A)and the dependence of S/N on the height of cones(B)[46],schematic illustration of the fabrication of ordered hydrophobic nanocone array decorated with hydrophilic spots SALDI substrate(C), the SEM in the cross⁃sectional view(D)and the detection reproducibility(E)[47]

本课题组［46］将仿生硅纳米锥阵列（Silicon nanocone array）作为基底引入SALDI-MS［图6（A）］，并通过改变硅纳米锥阵列的高度和周期等表面特征来精确地调控基底对激光的抗反射特性，研究了吸收的激光能量在LDI过程中的作用及分布，通过优化表面结构可将吸收的激光能量完全导入分析物的解吸/电离中［图6（B）］，在检测肽、氨基酸、药物分子和碳水化合物方面表现出良好的性能，其中检测10 fmol的缓激肽时信噪比仍高达11.39，并成功分析了糖尿病患者尿样中的葡萄糖，证明了该方法在实际应用中的潜力. 本课题组［47］又设计一个表面有亲水点阵的疏水有序硅纳米锥阵列：先用金属辅助化学蚀刻法制备了硅纳米锥阵列，然后自组装三氯（1H，1H，2H，2H-全氟辛基）硅烷（TPFS）单分子膜对其表面进行疏水功能化，再通过光刻和氧等离子体亲水化处理技术在疏水性纳米锥阵列表面制备亲水性点阵［图6（C）和（D）］. 所有分析物分子都被限域在尺寸与激光斑点匹配的亲水斑点中，能够受到同一次激光的激发，从而消除了咖啡环效应的影响，该基底有效提高了检测重复性，如检测1 pmol罗丹明6G分子时候，点到点信号强度相对标准偏差为5.42%［图6（E）］，可促进SALDI-MS的实际应用.

硅纳米柱和硅纳米锥阵列都具有大比表面积、强光学吸收、高耐盐性以及好的稳定性等优势，在SALDI-MS中都占有很重要的地位. 根据有效介质理论［48］，硅纳米锥结构的折射系数是递变的，与硅纳米柱结构相比具有更强的光学吸收能力，更有利于分子的解吸/电离.

2.4 金属纳米材料功能化的硅纳米结构表面

由于具有优异的热学和电学性质，金和银纳米材料是目前最常用于硅结构功能化的金属材料.

Fig.7 SEM(A) and SALDI⁃MS detection efficiency(signal intensity, S/N) (B) of Au nanoparticle grafted nanostructured silicon[50], schematic representation to the fabrication half hydrophilic and half hy⁃drophobic Au nanoparticle assisted nanostructured silicon substrate(C) and MS imaging of finger⁃prints(D)[51],preparation schematic illustration(E),SEM(F)and detection sensitivity(G)of the super⁃hydrophobic Au coated silicon nanocone array[52]

Wu 等［49］通过将金膜电沉积在多孔硅表面作为基底，利用该基底较强的表面等离子体效应、电荷分离性能及孔的尺寸对蛋白的排斥能力，提高了LDI效率，在此基底上能检测到的血清中肽的数量是多孔硅基底的2.4倍. Yang等［50］则在硅纳米线上无电沉积金纳米粒子［图7（A）］作为基底，该基底可直接将吸附在其表面的葡萄糖催化成带负电荷的葡萄糖酸分子，在检测50 fmol的葡萄糖时，信号强度高达1680，信噪比为499，呈现出较高的检测灵敏度［图7（B）］. 最近，García-Altares等［51］将金纳米粒子溅射到黑硅表面，使用物理掩膜在反应离子刻蚀机腔里分别用CHF3和O2对基底进行超疏水和亲水化处理，得到半亲水半疏水的金/硅复合结构表面［图7（C）］，通过检测指纹代谢物发现表面润湿性不仅会影响分子的粘附，可能还会影响分子的电离过程［图7（D）］. 本课题组［52］在硅纳米锥表面真空热蒸镀一层金纳米薄膜后，通过自组装巯基氟化物单分子层使金纳米锥结构具有超疏水性，将其作为SALDI-MS基底［图7（E）和（F）］. 该基底可将分析物分子富集在能量较高的纳米锥尖端，提高了能量利用效率，达到提高分析物分子解吸/电离效率的目的，实现了分析物的痕量检测，如检测到500 amol 的孔雀石绿［图7（G）］.

银纳米材料的化学性质不稳定，所以其应用不如金纳米材料广泛，但是也有显著的功能化作用，如在多孔硅表面溅射一薄层银膜后，基底的质谱成像能力、质量和精度都在很大程度上得到改善［图8（A）和（B）］［53］；使用银纳米粒子功能化的硅纳米线表面成功地分析了油（如特级初榨橄榄油、花生油）提取物［54］. 本课题组［55］采用光刻和金属辅助化学蚀刻相结合的方法制备尺寸与激光斑点匹配的硅柱阵列，自组装TPFS 后洗掉光刻胶，得到顶部亲水、底部和侧壁疏水的硅柱，利用特殊的表面润湿性，将银纳米粒子和分析物分子都限域在柱顶端，提高了检测小分子的灵敏度和重复性，该基底检测酪氨酸的信号强度约为平面硅的30倍，且检测2.5 fmol血管紧张素Ⅲ时的点到点信号强度相对标准偏差为5.4%［图8（C～E）］.

Fig.8 Schematic diagram(A) and fingerprint MS imaging(B) on Ag coating nanostructured silicon[53],pre-paration schematic illustration(C), detection sensitivity(D) and detection reproducibility(E) of silicon pillar with hydrophilic top and hydrophobic bottom and side walls recombination with Ag nanoparticle[55]

除了修饰金和银外，在硅基结构表面修饰其它金属也可以实现基底的功能化，如Vertes等［56］将铬沉积到硅三棱柱顶面形成铬领结形结构，由于铬领结与振荡电场的表面平行分量的相互作用，其电离效率比硅纳米柱提高了约17倍. Boukherroub等［57，58］先在硅表面自组装低表面能的烷基化分子，再结合掩膜局部去除OTS有机层，由此得到具有亲水点阵图案的疏水硅纳米结构表面，最后分别沉积铜纳米粒子或钛纳米粒子（进一步被氧化为二氧化钛），可从血清中进行高选择性捕获并检测His-tag肽或磷酸肽；或者先在硅纳米表面沉积二氧化钛膜后再进行表面疏水化处理，将其通过光学掩膜局部去除有机分子层，也可得到二氧化钛亲水点阵修饰的疏水硅纳米表面.

3 总结与展望

本文介绍了多种硅纳米结构的制备及其表面功能化技术，综述了硅纳米结构在SALDI-MS中的应用. 在SALDI-MS中，表面功能化的硅纳米结构表现出更优异的检测性能，以后仍需继续探索硅纳米结构表面功能化的方法，以提升硅纳米结构在富集和检测目标分子方面的性能. 如通过在硅纳米结构上自组装特定的分子，降低解吸活化能或者特异性捕获待测分子，提高检测的灵敏度或特异性；图案化硅纳米结构表面使分析物分布均匀，提高检测重复性. 利用表界面化学可更有效地调控结构表面的性能，在现有的研究基础上开发检测性能更优异的SALDI-MS基底，以满足对检测灵敏度、特异性及重复性日益增长的要求.