[发明专利]高亲和力树枝状硼酸功能化磁性微球及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及功能化材料领域，也涉及顺式二羟基的生物分子的富集、纯化和分离。

背景技术

顺式二羟基生物分子是含有顺式二羟基结构的一类化合物，如糖类，糖蛋白和糖肽，核苷和核苷酸，它们分别是糖组学、蛋白质组学及代谢组学等领域的主要研究对象。这些顺式二羟基生物分子具有很重要的研究价值，如糖类在生命活动过程中起着重要的作用，是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源。许多糖蛋白是临床上癌症的生物标志物及治疗的靶标，如甲胎蛋白、癌胚抗原、CA125以及前列腺特异性抗原等。但是糖蛋白在样本中的丰度非常低，并且往往伴随着高丰度的干扰组分。因此对其进行选择性富集，同时有效的去除高丰度干扰组分对这些糖蛋白的分析至关重要。

取代硼酸是一类独特的配基，它和顺式二羟基结构在高pH值下共价结合形成环状酯，该酯可以在酸性条件下解离。这种pH开关的性质使取代硼酸成为一种重要的用于分离富集顺式二羟基化合物的配基。尽管取代硼酸已经显示了在选择性富集顺式二羟基化合物方面的应用前景，但亲和力弱这一致命缺陷却阻碍了其广泛的应用。大部分取代硼酸与顺式二羟基化合物的解离常数在10^-1到10^-4之间[参见Tetrahedron2004,60,11205–11209;Anal.Chem.2013,85,2361–2369]，因此从本质上讲取代硼酸不能富集浓度很低的顺式二羟基化合物，而一些重要的糖蛋白和聚糖等通常在生物样品中丰度却很低。所以，高亲和力的硼酸功能化材料是至关重要的。

类似树枝状硼酸功能化磁性微球及其制备和应用方面的材料目前尚未有文献和专利报道。

发明内容

为了克服现有取代硼酸及其功能化材料亲和力弱的缺点，本发明的第一目的在于提供一种高亲和力树枝状硼酸功能化磁性微球。

本发明的第二目的在于提供一种便捷地制备高亲和力、高容量的树枝状硼酸功能化磁性微球的方法，

本发明的第三目的在于提供上述高亲和力树枝状硼酸功能化磁性微球在各种复杂样品中的低丰度的糖蛋白和聚糖等的富集、纯化和分离等应用。

为了解决上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高亲和力树枝状硼酸功能化磁性微球，它是在磁性载体上引入树枝状高分子后经过硼酸功能化得到的树枝状硼酸功能化磁性材料。

由于树枝状高分子含有大量的表面基团，经硼酸修饰后，材料表面含有高密度的硼酸基团，能对富含顺式二羟基的生物分子如糖蛋白等产生多价协同结合，从而显著提高结合力。

所述磁性载体为磁性纳米粒子，或者磁性微米粒子。

上述磁性纳米粒子为氨基功能化磁性纳米粒子、或者其他含有活性基团，如羧基功能化，巯基功能化，环氧基团功能化，羟基功能化以及醛基功能化的纳米粒子；

所述磁性微米粒子为羧基功能化磁性微米粒子，或者其他含有活性基团，如氨基功能化，巯基功能化，环氧基团功能化，羟基功能化以及醛基功能化的磁性微米粒子。

本发明中，所述树枝状高分子为聚酰胺-胺（PAMAM）树枝状高分子，或者其他的的树枝状高分子。上述聚酰胺-胺（PAMAM）树枝状高分子为其第四代至第七代中的任何一代。

上述高亲和力树枝状硼酸功能化磁性微球的制备方法，该方法包括如下步骤：

1）将树枝状高分子固载于磁性载体上：首先将磁性载体活化，然后将活化得到的磁性载体分散在树枝状高分子溶液中，室温下搅拌得到树枝状高分子修饰的磁性材料；

2）对树枝状高分子修饰的磁性载体进行硼酸功能化：将步骤1）得到的树枝状高分子修饰的磁性材料分散在取代硼酸溶液中，室温下搅拌反应即得到所述树枝状硼酸功能化磁性微球。

一种制备磁性纳米粒子的方法如下：

步骤1），氨基功能化磁性纳米粒子分散在适量戊二醛的无水甲醇中，室温下机械搅拌6-12小时，制得醛基活化的磁性纳米粒子；将所得的醛基活化的磁性纳米粒子分散在适量的聚酰胺-胺树枝状高分子和NaCNBH₃的无水甲醇中，室温下机械搅拌12-24小时,得到树枝状高分子修饰的磁性纳米粒子；

步骤2），将步骤1）得到的树枝状高分子修饰的磁性纳米粒子分散在含有适量4-甲酰基苯硼酸以及NaCNBH₃的无水甲醇溶液混合，室温下搅拌反应12-24小时即得到树枝状硼酸功能化磁性纳米粒子。

一种制备磁性微米粒子的方法如下：