【摘要】：蛋白質(zhì)作為生命的物質(zhì)基礎(chǔ),在生物體的各項生命活動中起著至關(guān)重要的作用,特別是一些低豐度蛋白質(zhì)(LAP),常常是某些疾病的生物標志物,但是在生物體系中不同種類的蛋白質(zhì)含量相差很大,在檢測的過程中,由于高豐度蛋白質(zhì)(HAP)信號的壓制,經(jīng)常會導致LAP信息的丟失,而這些LAP往往具有重要的生物學意義。因此,設(shè)計具有高選擇性能的分離材料,對復雜生物體系中的HAP進行去除,并對LAP進行富集,是復雜生物樣品中檢測LAP的有效途徑。本論文根據(jù)蛋白質(zhì)自身等電點(pI)及裸露氨基酸殘基的不同,設(shè)計合成了兩種功能化的介孔材料,用于生物樣品中HAP的去除。1.運用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng),在Santa Barbara Amorphous 15(SBA 15)表面嫁接了叔氨基及羧基官能團,使材料具有pH敏感的性質(zhì),用于分離具有不同pI的蛋白質(zhì)。紅外、熱重、X射線衍射、Zeta電勢、元素分析、透射電鏡、氮吸附等表征結(jié)果顯示了材料的成功制備。在不同pH條件下,叔氨基和羧基的質(zhì)子化及去質(zhì)子化效應(yīng)使材料表面帶有不同的電荷,通過靜電作用吸附帶有相反電荷的蛋白質(zhì),實現(xiàn)了對酸性和堿性蛋白質(zhì)的特異性分離。此外,還將實驗中篩選出的材料應(yīng)用于實際生物樣品中HAP的去除,凝膠電泳半定量結(jié)果顯示,材料對雞蛋清中卵清白蛋白和溶菌酶的去除率能夠達到99%和95%,對血清中白蛋白的去除率能達到80%,這些數(shù)據(jù)表明,所設(shè)計合成的材料能顯著地降低樣品的復雜性,有利于樣品中其它LAP的檢測。2.通過熱引發(fā)的八乙烯基多面體低聚倍半硅氧烷的自由基聚合反應(yīng)合成了具有高比表面積的介孔材料,并以此為基質(zhì),對其表面進行后修飾和Cu~(2+)的固定,利用Cu~(2+)與蛋白質(zhì)中裸露組氨酸(His)的親和作用,選擇性吸附樣品中富含裸露His的HAP。表征及吸附實驗結(jié)果表明該材料具有較大的比表面積、較好的吸附選擇性和較高的吸附容量(對牛血紅蛋白的吸附容量可達3150 mg/g),且重復使用六次后吸附容量基本保持不變。另外,該材料不僅能高效地去除全血中高豐度的血紅蛋白和白蛋白,而且能夠富集細胞裂解液中的蛋白質(zhì)。所得的材料有望與其它材料聯(lián)合使用,獲得更多的人類蛋白質(zhì)組學信息,為疾病的臨床診斷及病理研究提供幫助。
[Abstract]:Protein, as the material basis of life, plays an important role in the life activities of organisms, especially some low-abundance protein (LAP), is often the biomarker of some diseases. However, the content of different kinds of proteins varies greatly in biological systems. In the process of detection, the suppression of (HAP) signal of high abundance protein often leads to the loss of LAP information, and these LAP often have important biological significance. Therefore, it is an effective way to detect LAP in complex biological samples by designing separation materials with high selectivity, removing HAP from complex biological systems and enriching LAP. In this paper, two kinds of functional mesoporous materials were designed and synthesized according to the differences of protein isoelectric point (pI) and bare amino acid residues, which were used to remove HAP in biological samples. 1. Tertiary amino groups and carboxyl functional groups were grafted on the surface of Santa Barbara Amorphous SBA 15 by atom transfer radical polymerization, which made the material pH sensitive and used to separate proteins with different pI. Infrared, thermogravimetric, X-ray diffraction, Zeta potential, elemental analysis, transmission electron microscopy, nitrogen adsorption and other characterization results show that the material was successfully prepared. Under different pH conditions, the protonation and deprotonation of tertiary amino and carboxyl groups lead to different charges on the surface of the materials. The specific separation of acidic and basic proteins is achieved by electrostatic adsorption of proteins with opposite charges. In addition, the materials selected in the experiment were applied to the removal of HAP from the actual biological samples. The results of semi-quantitative gel electrophoresis showed that the removal rates of ovalbumin and lysozyme from egg white could reach 99% and 95% respectively. The removal rate of albumin in the serum can reach 80%. These data show that the designed and synthesized materials can significantly reduce the complexity of the sample and facilitate the detection of other LAP in the sample. 2. The mesoporous materials with high specific surface area were synthesized by the free radical polymerization of octavinyl polyhedron oligosilane. The surface of mesoporous materials was modified and fixed by Cu~ (2). By using the affinity of Cu~ (2) to naked histidine (His) in protein, the HAP. rich in naked His was selectively adsorbed from the sample. The results of characterization and adsorption experiments show that the material has a large specific surface area, a better adsorption selectivity and a higher adsorption capacity (the adsorption capacity of bovine hemoglobin can reach 3150 mg/g). The adsorption capacity remained unchanged after repeated use for six times. In addition, this material can not only efficiently remove the high abundance hemoglobin and albumin in the whole blood, but also enrich the protein in the cell lysate. The obtained materials are expected to be used in conjunction with other materials to obtain more information on human proteomics and to provide help for clinical diagnosis and pathological research of diseases.
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.4;O658

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本文編號：2357137