论文部分内容阅读
本论文的主要内容是功能化硼酸亲和磁性纳米材料的制备及其在糖蛋白和唾液酸分离富集中的应用。论文内容包括如下五部分：第一部分：绪论。介绍了本文工作中所应用的点击化学、蒸馏沉淀聚合法、硼酸亲和作用,以及功能化磁性材料在蛋白质分离检测方面的现状作了综述,最后简单概括了论文的研究意义、内容及创新性。第二部分：本章使用了铜(I)催化的叠氮-炔基环加成(CuAAC)“点击”化学反应,制备了一种苯硼酸修饰的磁性纳米粒子(NPs)。首先,通过两步化学修饰,将叠氮基团修饰到Fe304表面；然后通过CuAAC反应将炔基修饰的苯硼酸分子连接到磁球表面。所合成纳米材料的形貌、结构及组成分别以透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)进行了详细的表征。所选的目标物为五种蛋白质：两种糖蛋白,卵清蛋白(OVA)及转铁蛋白(Trf)；三种非糖蛋白,溶菌酶(Lyz)、牛血清白蛋白(BSA)及细胞色素C (Cyt C)。最终点击合成的目标产物click-Fe3O4@APBA NPs平均直径23.2nm,且在外加磁场下,有较强的响应；其对糖蛋白显示出较高的吸附容量及较好的特异性。同时,通过常规的亲核取代反应合成的nonclick-Fe3O4@APBA NPs对糖蛋白的吸附效果要明显低于前者。这种显著地吸附量差异正好可以证明“点击”方法在配体固定方面具有明显的优势。最终,click-Fe3O4@APBA NPs还能够从实际鸡蛋清样品中有效地富集糖蛋白。第三部分：本章通过蒸馏沉淀聚合这种简易省时的合成方法合成了苯硼酸及共聚单体修饰的多功能磁性纳米材料。聚合物材料壳层以亲和配体3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)为主单体,另一种辅助单体(亲水／疏水／带电作用)提供额外的识别作用力。所合成的一系列Fe3O4@p(AAPBA-co-monomer) NPs基于辅助单体的作用力,使其对糖蛋白的吸附效果明显增强。本实验对AAPBA与其他九种助单体的比例变化与糖蛋白的吸附效果进行了研究,对优化合成条件的材料的形貌、结构及组成进行了透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)及振动样品磁强计(VSM)表征。所选的目标物为五种蛋白质：两种糖蛋白,卵清蛋白(OVA)及转铁蛋白(Trf)；三种非糖蛋白,溶菌酶(Lyz)、牛血清白蛋白(BSA)及细胞色素C (Cyt C)。所合成的Fe3O4@pAAPBA及共聚合的Fe3O4@p(AAPBA-co-monomer)微球对糖蛋白显示出高的吸附容量以及较强的磁性响应,使其在外加磁场作用下很快地从溶液中分离出来。同时,Fe3O4@AAPBA及共聚合粒子在生理环境(pH=7.4)下对糖蛋白也有良好的吸附性能。合成的Fe304@p(AAPBA-co-monomer) NPs可以成功地从辣根过氧化物酶(HRP)的酶解液中富集出低丰度的糖基化肽段。除此之外,Fe3O4@p(AAPBA-co-monomer)NPs可作为吸附剂在生理条件下从实际蛋清样品中选择性地分离富集出目标糖蛋白。这些材料在糖蛋白组学分析中具有较大的应用潜力。第四部分：本章工作将蒸馏沉淀聚合(DPP)法及点击化学合成法相结合,简便有效地合成了苯硼酸配体修饰的磁性纳米材料用于糖蛋白的富集。通过DPP法将苄氯基团聚合到磁性核外,进而被叠氮基团取代,然后通过铜(I)催化的叠氮-炔基环加成点击反应将炔基修饰的苯硼酸配体固定到磁球表面。所合成的纳米材料的形貌、结构及组成分别以透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)以及X射线光电子能谱(XPS)进行了表征。最终目标产物Fe3O4@pVBC@APBA微球的壳层约为～50nm,并对外加磁场有强的磁性响应。吸附结合试验表明Fe3O4@pVBC@APBA对糖蛋白有很高的吸附容量以及良好的特异性、选择性,并且由于炔基苯硼酸配体具有较低的pKa值,使得合成材料可以在生理条件下(pH=7.4)从蛋清实际样中分离出目标糖蛋白。这种材料经过几次吸附-解吸循环之后,对糖蛋白还保持良好的稳定性及选择性。研究表明,硼酸亲和作用材料在生物医药及生物工程等领域,如药物释放、生物传感中具有潜在的应用价值。第五部分：本章工作通过一步蒸馏沉淀聚合(DPP)法合成了苯硼酸功能化的温敏型磁性纳米材料,用于人血清中唾液酸(SA)的富集检测。首先以水热法制备了分散性较好的柠檬酸基团修饰的磁性四氧化三铁材料,然后通过溶胶-凝胶法将双键直接修饰到磁球的表面。最终,使用DPP法,将3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)与N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)两种单体以共聚合方式修饰到磁球表层。所合成的Fe3O4@p(AAPBA-co-NIPA) NPs使用透射电镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)及热重分析(TGA)进行表征。实验中对合成材料的单体比例、吸附的温度及pH值作了细致地优化。唾液酸的含量通过一步柱前衍生反应后,以高效液相色谱进行定量检测。唾液酸与Fe3O4@p(AAPBA-co-NIPA) NPs的结合呈现了线性吸附的趋势,并且可以通过改变温度及pH值,将其很好地洗脱下来。此外,所合成的材料可以在酸性条件下将SA从人血清中富集并检测,而未受到血清中蛋白质及其他糖类生物分子存在的干扰。