[发明专利]一种表面修饰C8烷基链的磁性硅球及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机材料和分析技术领域，具体涉及一种表面修饰C8烷基链的磁性硅球及其制备方法和应用。

本发明提出的磁性硅球，可作为一种吸附剂进行痕量多肽的分离富集以及MALDI-TOF/MS直接分析，对生物体中具有的肽段进行富集。该材料在蛋白组学等领域有良好的实用价值和应用前景。

背景技术

众所周知，蛋白质组成具有多样性和可变性，即在同一物种的不同细胞中或同一细胞在不同时期，其蛋白质组成都是在不断变化的，造成蛋白质组成异常复杂。同时由于蛋白质存在翻译后修饰，所以一个mRNA往往对应多个蛋白质，也就是说，蛋白质的数量远远多于基因的数量，蛋白质在大小、相对丰度、酸碱度和疏水性方面差异很大，仅在相对丰度上，高丰度蛋白质与低丰度蛋白质相差六个数量级甚至更高；而且，由于蛋白质无法像DNA一样被“扩增”，这些都造成许多含量低的蛋白质在大规模的检测中很难被检测到。低丰度蛋白的分析与鉴定是蛋白质组学研究的重点和难点内容之一。在生物体中承担重要生命活动的蛋白往往都是低丰度蛋白，然而其极低的含量给后续的分析和检测带来困难，限制了人们对它们的研究和认识。因此要从分子水平上，深入研究生命过程的规律，探索生命现象的奥秘，必须对一些具有重要生理功能的低丰度蛋白质进行分析监测，这对目前的分析技术和手段不能不说是一个严峻的挑战[1-2]。

低丰度蛋白的有效浓缩是实现其准确分析和鉴定的重要条件之一。实际上在蛋白质组学研究过程中许多方面都涉及到样品的有效富集，以胶内酶解样品的分析为例：酶解肽段提取液的体积太大，在质谱分析前必须浓缩[3]。目前最常用的样品浓缩方法有溶剂蒸发法和色谱浓缩法。溶剂蒸发法费时费力，在干燥过程中容器表面的吸附会造成大量的肽段损失，同时无机盐等杂质也会被浓缩，影响质谱鉴定的灵敏度[4]。色谱浓缩法是利用样品与吸附剂之间的色谱相互作用对样品进行浓缩，吸附剂一般是采用烷基链修饰的硅胶。该方法能实现在对样品进行有效浓缩的同时，去除样品中的盐分和其他杂质。尤其是在液相色谱与质谱联用时，为了防止样品中的盐分等杂质进入质谱影响信号检测，都是采用了在分离柱前连接一根短小的反相预柱，以实现对样品浓缩和除盐的效果。被人们广泛采用的进行样品除盐浓缩的商品化产品Zip-tip和Zip-plate，也都是基于色谱浓缩法的原理。分别是在枪头管尖或是九十六孔板孔的底部填充少许反相填料，操作相对繁琐；且由于填料很少，因此能富集浓缩的样品量很有限。近年来，纳米材料以其发展快速和应用潜力而被越来越多地应用于在蛋白质组学分析中。杨芃原教授小组等成功地将沸石纳米粒子应用于痕量肽段的富集[5-7]，但是该方法需要高速离心分离样品和沸石混合物，操作相对繁琐。因此发展一种简单便捷而又有效的分离富集蛋白和肽段的方法成为蛋白质组学研究的一个重要方面。

磁性聚合物微球[8-13]以其易于表面修饰、溶液分散性好以及灵敏的磁场感应性为其应用于蛋白质组学分析中痕量肽段的分离富集方面提供了可能。本发明合成了四氧化三铁磁性聚合物微球，进而合成了新型的表面修饰C8烷基链的磁性聚合物材料。利用该磁性聚合物材料作为吸附剂，进行痕量多肽的分离富集以及MALDI-TOF/MS直接分析并初步应用于实际血样中多肽的富集。从而简化了低浓度多肽的分析测定程序，解决了痕量样品的分析困难；也为磁性聚合物微球的应用开辟了新的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、效率高、效果好，能对多肽进行富集的表面修饰烷基链的磁性硅球及其制备方法和应用。

本发明提供的表面修饰烷基链的磁性硅球，由下述方法制备获得：先采用水热法合成四氧化三铁磁性纳米粒子，然后与钛酸丁酯反应，再与二甲基辛基硅烷反应对其表面进行化学修饰，生成表面修饰C8烷基链的磁性硅球，其中,四氧化三铁磁性纳米粒子核的粒径为30～500nm；中间层硅层的厚度为10～100nm；外层为C8烷基链，磁性硅球的粒径为40～600nm。

上述表面修饰C8烷基链的磁性硅球的制备方法的具体步骤如下：

(1)用水热法合成Fe₃O₄超顺磁性纳米粒子：采用1.0-5.0克FeCl₃·6H₂O为原料，以20-80mL乙二醇为分散体系，添加2-6克无水乙酸钠，反应温度为190-210℃，反应时间为6-18小时，生成表面带有氨基的磁性纳米粒子，其粒径是30-500nm；