[发明专利]一种纳米硫化亚铜修饰的整体柱材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于液相色谱柱材料领域，具体涉及一种纳米材料修饰的整体柱及其制备方法。

背景技术

固定化金属离子亲和色谱在过去的几十年中广泛应用于生物大分子，代谢及环境小分子的选择性富集，其中比较常见的有Cu²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Zr⁴⁺等，不同的金属离子具有不同的吸附特性。但金属离子对溶液pH较敏感，尤其是碱性溶液条件会造成金属氧化物沉淀附着而显著降低吸附容量，同时强洗脱液容易造成金属离子的流失。为了克服这些问题，金属氧化物亲和色谱得到开发，其中纳米氧化锆，氧化铈，三氧化二铁的亲和色谱材料均有报道，这种材料有效解决了碱性溶液敏感以及金属离子流失的问题，并在磷酸化肽和磷酸化蛋白的选择性富集研究中取得了良好的结果。然而，由于铜等金属的氧化物稳定性较差，无法用于目标分子的亲和富集，使得金属氧化物亲和色谱的开发和应用受到了一定的限制。然而，大部分的金属硫化物的稳定性较好，且有文献报道了硫化锌对组氨酸修饰蛋白的吸附性能（Sapsford,K.E.;Pons,T.;Medintz,I.L.;et al.,J.Phys.Chem.C2007,111,11528-11538），说明金属硫化物有作为亲和富集材料的可能。

整体柱因其合成简单，易于微型化，以及灵活的表面修饰而在色谱的各个领域都有所应用。纳米粒子用于修饰整体柱表面，不仅可以增加其比表面积，还是表面改性的一个好方法。本发明首次合成了纳米硫化亚铜修饰的整体柱，并探讨了金属硫化物用做亲和色谱的可能性，实现了牛奶中硫酸卡那霉素的选择性富集，与铜离子亲和色谱材料相比，该材料在碱性条件下依然保持了大吸附容量。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有选择性吸附特点的整体柱及其制备方法。

一种纳米硫化亚铜修饰的整体柱材料，由甲基丙烯酰-POSS笼形混合物和乙烯基咪唑聚合而成的有机-无机杂化骨架，硫化亚铜纳米粒子修饰整体材料表面；对材料表面至表面以下一微米厚度范围内的材料进行元素分析，可知铜元素的原子百分比为1%～8%

该种整体柱以含有咪唑基团的整体材料为骨架，表面修饰纳米氧化亚铜，经硫化钠溶液处理，最终得到纳米硫化亚铜修饰的整体柱。与传统的铜离子螯合色谱相比，该材料可以在碱性条件下实现富集并得到了较大的吸附容量。同时，可根据需要合成小直径和长度的整体柱，以适应微量样品的富集需要。

该发明所述的纳米掺杂整体柱的具体合成方法是：

整体材料骨架的合成：将内径为100～530μm的石英毛细管依次用盐酸（0.1～0.5mol/L），水，氢氧化钠（1mol/L），水，甲醇冲洗，经氮气条件下60～160℃干燥2～6小时后，充满甲醇/3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯(1:1，v/v),50℃条件保持15-25小时，再用甲醇冲洗1-2小时,氮气条件下40-60℃干燥1-2小时,两端封好待用。

在离心管中加入一定量的甲基丙烯酰-POSS笼形混合物，四氢呋喃，Pluronic F127，乙烯基咪唑，超声使其彻底溶解，再加入偶氮二异丁腈，超声5～10分钟，之后灌入毛细管中。两端用硅胶密封，50-70℃反应4-8h。整体柱使用前用甲醇冲洗2小时以上，以除去致孔剂和未反应的原料。其中甲基丙烯酰-POSS笼形混合物是由硅氧硅键形成笼形，笼形结构的顶点硅原子数为8,10,12三种的混合物，每个顶点硅原子连有一个甲基丙烯酰取代基。该混合物在sigma公司以及Hybrid Plastics公司均有出售。Pluronic F127、四氢呋喃、乙烯基咪唑、甲基丙烯酰-POSS笼形混合物，偶氮二异丁腈的质量比为100～150:600～900:20～60:100～150:2～8。

纳米氧化亚铜合成方法：在250mL的梨形瓶里加入5～10mL硝酸铜（0.01mol/L），0.5-1.5g果糖，5-20mL抗坏血酸（0.08mol/L），80～150mL水，搅拌均匀并且在水浴中冷却至10-20度，加入1M的氢氧化钠4～8mL，搅拌下反应20-60min。之后用水清洗两次，甲醇清洗一次，最后溶解在5mL甲醇里待用。