[发明专利]一种聚乙二醇改性氧化石墨烯及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种聚乙二醇改性氧化石墨烯及其制备方法与应用。本发明的聚乙二醇改性氧化石墨烯是通过将含碳类固体与反应剂在溶剂中反应，获得氧化石墨烯前驱体，再将其与聚乙二醇类物质、脱水剂分散在非质子溶剂中，以催化剂催化反应得到。本发明的聚乙二醇改性氧化石墨烯减少了氧化石墨烯的团聚，具有良好的分散性；具有灵敏度好、吸附量高、稳定性好的特点，在大多数生物样品的酸碱环境中均能发挥良好的性能，更适用于复杂生物样品中对低丰度蛋白质的提取和分离，可以有效去除生物样品中的蛋白污染，在生物、医学领域的样品预处理中有应用潜力。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种聚乙二醇改性氧化石墨烯及其制备方法与应用。

背景技术

高纯度的蛋白质样品分离在生物、医学领域具有重要意义，普通吸附分离方法得到的蛋白中高丰度蛋白的比例过大，一些低丰度的蛋白无法被分离出来，导致后续进行蛋白组学分析时不能得到更多、更准确的蛋白信息。为了分离获得低丰度的蛋白，目前常用的方法是免疫亲和柱层析的方法，通过抗体与特异蛋白(高丰度蛋白)结合，分离出未结合的血清蛋白，最终达到去除高丰度蛋白的目的。但是这种方法成本较高，而且免疫亲和柱仅能特异性地除去某几种高丰度蛋白，导致其它的一些高丰度蛋白不能被有效去除，对中、低丰度蛋白也没有去除效果。免疫亲和柱的这些特点制约了生物样品中对低丰度蛋白的分离，同时也制约了蛋白组学等分析方法的应用。

氧化石墨烯具有溶剂溶解度高、比表面积高、表面基团丰富、易于修饰等特点，因此逐渐被应用在吸附材料领域上。但其仍然存在一些缺陷。中国专利ZL 201210451454.1公开了一种氧化石墨烯包裹硅胶的制备方法，采用氧化石墨烯在胺基硅胶用溶胶-凝胶法使氧化石墨烯在硅胶表面吸附。由于氧化石墨烯表面一部分处于与硅胶表面接触中，使氧化石墨烯用于吸附蛋白的表面位点减少，导致吸附量降低。中国专利ZL 201410665756.8公开了氧化石墨烯作为蛋白质吸附介质材料的用途以及一种蛋白分离方法，采用hummer法制备氧化石墨烯以及羧基，胺基修饰氧化石墨烯，并用于吸附人血清蛋白。但是由于氧化石墨烯的制备过程使用hummer法，高锰酸钾与浓硫酸反应过程剧烈，易导致安全事故。且制备的氧化石墨烯表面存在大量胺基和羧基，使其表面带有大量电荷，可能使吸附在表面的蛋白变性。中国专利ZL 201310756622.2公开了一种提高蛋白纯度的预处理方法，采用石墨烯与金属，半导体或高分子纳米粒子复合物，由于石墨烯本身以及在表面的纳米粒子，可能导致其在水中分散不好，并且在吸附蛋白后易沉降。

聚乙二醇是一种典型的功能化基团，同时又是一种生物相容性良好的聚合物。目前关于聚乙二醇修饰石墨烯已有不少专利报道，然而其修饰手段多是基于聚乙二醇/氨基化聚乙二醇与氧化石墨烯片层边缘的羧基之间的酯化/酰胺化反应(如CN201210031478.1、CN201210004010.3、CN201510202859.5)或通过加入交联剂等“桥梁”性物质在氧化石墨烯表面进行接枝反应(如CN201711094213.5、CN201810319573.9)，且改性后聚乙二醇多集中在氧化石墨烯片层的边缘，未被修饰的氧化石墨烯裸露表面在溶液环境中容易发生堆叠和团聚，这对于吸附材料的性能会造成不良的影响。同时，由于酯键/酰胺键在碱性条件下容易水解断裂，这也使得改性后材料的适用范围有很大的局限性。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种聚乙二醇改性氧化石墨烯。

本发明的另一目的在于提供通过上述聚乙二醇改性氧化石墨烯的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述聚乙二醇改性氧化石墨烯的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种聚乙二醇改性氧化石墨烯，是通过将含碳类固体与反应剂在溶剂中反应，获得氧化石墨烯前驱体，再将其与聚乙二醇类物质、脱水剂分散在非质子溶剂中，以催化剂催化反应，得到聚乙二醇改性氧化石墨烯。