本文關(guān)鍵詞：硼酸功能化磁性材料的制備及其對目標糖蛋白的分離和富集，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南開大學(xué)》 2014年

硼酸功能化磁性材料的制備及其對目標糖蛋白的分離和富集

張希浩  

【摘要】：本論文的主要內(nèi)容是功能化硼酸親和磁性納米材料的制備及其在糖蛋白和唾液酸分離富集中的應(yīng)用。論文內(nèi)容包括如下五部分： 第一部分：緒論。介紹了本文工作中所應(yīng)用的點擊化學(xué)、蒸餾沉淀聚合法、硼酸親和作用,以及功能化磁性材料在蛋白質(zhì)分離檢測方面的現(xiàn)狀作了綜述,最后簡單概括了論文的研究意義、內(nèi)容及創(chuàng)新性。 第二部分：本章使用了銅(I)催化的疊氮-炔基環(huán)加成(CuAAC)“點擊”化學(xué)反應(yīng),制備了一種苯硼酸修飾的磁性納米粒子(NPs)。首先,通過兩步化學(xué)修飾,將疊氮基團修飾到Fe304表面；然后通過CuAAC反應(yīng)將炔基修飾的苯硼酸分子連接到磁球表面。所合成納米材料的形貌、結(jié)構(gòu)及組成分別以透射電鏡(TEM)、X射線粉末衍射(XRD)、振動樣品磁強計(VSM)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)以及X射線光電子能譜(XPS)進行了詳細的表征。所選的目標物為五種蛋白質(zhì)：兩種糖蛋白,卵清蛋白(OVA)及轉(zhuǎn)鐵蛋白(Trf)；三種非糖蛋白,溶菌酶(Lyz)、牛血清白蛋白(BSA)及細胞色素C (Cyt C)。最終點擊合成的目標產(chǎn)物click-Fe3O4@APBA NPs平均直徑23.2nm,且在外加磁場下,有較強的響應(yīng)；其對糖蛋白顯示出較高的吸附容量及較好的特異性。同時,通過常規(guī)的親核取代反應(yīng)合成的nonclick-Fe3O4@APBA NPs對糖蛋白的吸附效果要明顯低于前者。這種顯著地吸附量差異正好可以證明“點擊”方法在配體固定方面具有明顯的優(yōu)勢。最終,click-Fe3O4@APBA NPs還能夠從實際雞蛋清樣品中有效地富集糖蛋白。 第三部分：本章通過蒸餾沉淀聚合這種簡易省時的合成方法合成了苯硼酸及共聚單體修飾的多功能磁性納米材料。聚合物材料殼層以親和配體3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)為主單體,另一種輔助單體(親水／疏水／帶電作用)提供額外的識別作用力。所合成的一系列Fe3O4@p(AAPBA-co-monomer) NPs基于輔助單體的作用力,使其對糖蛋白的吸附效果明顯增強。本實驗對AAPBA與其他九種助單體的比例變化與糖蛋白的吸附效果進行了研究,對優(yōu)化合成條件的材料的形貌、結(jié)構(gòu)及組成進行了透射電鏡(TEM)、X射線粉末衍射(XRD)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、熱重分析(TGA)及振動樣品磁強計(VSM)表征。所選的目標物為五種蛋白質(zhì)：兩種糖蛋白,卵清蛋白(OVA)及轉(zhuǎn)鐵蛋白(Trf)；三種非糖蛋白,溶菌酶(Lyz)、牛血清白蛋白(BSA)及細胞色素C (Cyt C)。所合成的Fe3O4@pAAPBA及共聚合的Fe3O4@p(AAPBA-co-monomer)微球?qū)μ堑鞍罪@示出高的吸附容量以及較強的磁性響應(yīng),使其在外加磁場作用下很快地從溶液中分離出來。同時,Fe3O4@AAPBA及共聚合粒子在生理環(huán)境(pH=7.4)下對糖蛋白也有良好的吸附性能。合成的Fe304@p(AAPBA-co-monomer) NPs可以成功地從辣根過氧化物酶(HRP)的酶解液中富集出低豐度的糖基化肽段。除此之外,Fe3O4@p(AAPBA-co-monomer)NPs可作為吸附劑在生理條件下從實際蛋清樣品中選擇性地分離富集出目標糖蛋白。這些材料在糖蛋白組學(xué)分析中具有較大的應(yīng)用潛力。 第四部分：本章工作將蒸餾沉淀聚合(DPP)法及點擊化學(xué)合成法相結(jié)合,簡便有效地合成了苯硼酸配體修飾的磁性納米材料用于糖蛋白的富集。通過DPP法將芐氯基團聚合到磁性核外,進而被疊氮基團取代,然后通過銅(I)催化的疊氮-炔基環(huán)加成點擊反應(yīng)將炔基修飾的苯硼酸配體固定到磁球表面。所合成的納米材料的形貌、結(jié)構(gòu)及組成分別以透射電鏡(TEM)、X射線粉末衍射(XRD)、振動樣品磁強計(VSM)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、熱重分析(TGA)以及X射線光電子能譜(XPS)進行了表征。最終目標產(chǎn)物Fe3O4@pVBC@APBA微球的殼層約為～50nm,并對外加磁場有強的磁性響應(yīng)。吸附結(jié)合試驗表明Fe3O4@pVBC@APBA對糖蛋白有很高的吸附容量以及良好的特異性、選擇性,并且由于炔基苯硼酸配體具有較低的pKa值,使得合成材料可以在生理條件下(pH=7.4)從蛋清實際樣中分離出目標糖蛋白。這種材料經(jīng)過幾次吸附-解吸循環(huán)之后,對糖蛋白還保持良好的穩(wěn)定性及選擇性。研究表明,硼酸親和作用材料在生物醫(yī)藥及生物工程等領(lǐng)域,如藥物釋放、生物傳感中具有潛在的應(yīng)用價值。 第五部分：本章工作通過一步蒸餾沉淀聚合(DPP)法合成了苯硼酸功能化的溫敏型磁性納米材料,用于人血清中唾液酸(SA)的富集檢測。首先以水熱法制備了分散性較好的檸檬酸基團修飾的磁性四氧化三鐵材料,然后通過溶膠-凝膠法將雙鍵直接修飾到磁球的表面。最終,使用DPP法,將3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)與N-異丙基丙烯酰胺(NIPA)兩種單體以共聚合方式修飾到磁球表層。所合成的Fe3O4@p(AAPBA-co-NIPA) NPs使用透射電鏡(TEM)、X射線粉末衍射(XRD)、振動樣品磁強計(VSM)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)及熱重分析(TGA)進行表征。實驗中對合成材料的單體比例、吸附的溫度及pH值作了細致地優(yōu)化。唾液酸的含量通過一步柱前衍生反應(yīng)后,以高效液相色譜進行定量檢測。唾液酸與Fe3O4@p(AAPBA-co-NIPA) NPs的結(jié)合呈現(xiàn)了線性吸附的趨勢,并且可以通過改變溫度及pH值,將其很好地洗脫下來。此外,所合成的材料可以在酸性條件下將SA從人血清中富集并檢測,而未受到血清中蛋白質(zhì)及其他糖類生物分子存在的干擾。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南開大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM271
【目錄】：

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本文編號：219121