磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法及其应用技术

本发明专利技术提出一种磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法及其应用。首先，水热法合成磁球，将磁球分散在多巴胺盐酸盐弱碱性溶液中自聚合；将聚多巴胺包覆的磁球先后分散在氯化锆和2‑磺酸基对苯二甲酸的二甲基甲酰胺溶液中，获得磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料。磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料通过亲水相互作用可与糖肽发生亲水作用，特异性富集糖肽，达到材料高效富集的效果。该合成方法简单快捷，合成的材料具有较好的亲水性和生物相容性，可用于复杂生物样品中糖肽的选择性富集。

【技术实现步骤摘要】
磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法及其应用
本专利技术属于先进纳米材料与纳米
，具体涉及磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法及其应用，尤其涉及一种磁球表面包覆聚多巴胺和磺酸基修饰的以锆为中心金属离子的金属有机骨架（MOF）纳米复合材料的合成方法及其用于糖肽富集与MALDI-TOFMS以及LC-MS/MS检测的应用。
技术介绍
蛋白质的糖基化是生命过程中重要且普遍的翻译后修饰，它们与细胞间信号传递、细胞分裂、增殖、分化和相互作用等许多重要的复杂生物过程息息相关。一些研究表明，糖肽或磷酸化肽的表达水平异常，可作为很多疾病的生物标志，尤其是癌症等人类重大疾病。所以对糖肽的研究对疾病的早期诊断有着重要的意义。然而糖肽的丰度往往非常低，并且它们质谱响应会受到高丰度非糖肽和蛋白质的压制，样品中的盐分和表面活性剂同样也会对其质谱行为产生干扰，使得其电离效率非常低，质谱检测相对较为困难。因此在使用质谱方法分析复杂生物样品中的糖肽之前，对样品中的肽段进行选择性富集是十分必要的。自19世纪80年代以来，一系列新的软电离技术如快原子轰击电离、基质辅助激光解吸电离、电喷雾电离等发现后，生物质谱技术迅速发展。由于质谱技术（MassSpectrometry，MS）具有高准确性、高灵敏度和自动化操作的特点，并且它能够准确测量肽段和蛋白质的相对分子量和磺酸基酸序列等，快速、精确地获得多种蛋白质属性参数，结合生物信息学工具，可迅速进行蛋白质的鉴定，从而为蛋白质的结构解析提供可靠依据。因此质谱技术无可争议地成为当前蛋白质组学研究中不可或缺的平台，质谱数据的信息质量直接决定了蛋白质鉴定的可靠性和鉴定数量。随着近年来研究的不断深入，许多方法都被用来选择性分离富集糖基化蛋白和多肽，比如硼酸亲和色谱、肼化学、亲水相互作用色谱（HILIC）、色谱分析法、体积排阻法等。其中HILIC方法应用最为广泛，效果也较其他方法更好，HILIC方法中，例如金属有机骨架材料、纳米材料等等，都在糖肽富集方面引起了广泛的重视。金属-有机骨架材料是指由有机官能团为支架、金属离子或金属簇为中心节点，通过自组装形成的具有规则纳米孔道的三维周期性的网格结构多孔材料。具有非常大的比表面积、稳定的纳米级孔道、可调控的孔道结构、良好的热稳定性等优异性能，且不饱和的配位金属可能与含有羧基、磺酸基等官能团的被分析物质发生配位作用，MOFs材料已成为有机化学、无机化学、物理化学领域的研究热点。MOFs如今在气体分离、苯及其同系物的选择性吸附、药物研发等发挥了其不小的作用。近年来，MOFs材料已初步应用于蛋白质/肽的分离富集，并显示MOFs材料在蛋白质组研究中，如低丰度肽富集等有很好的潜力。
技术实现思路
本专利技术将HILIC与MOF技术相结合，设计了一种磁球表面包覆聚多巴胺和磺酸基修饰的以锆为中心金属离子的金属有机骨架（MOF）纳米复合材料，通过磺酸基提供的亲水相互作用与糖肽的紧密结合，达到富集糖肽的效果。本专利技术目的在于提供一种磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法，尤其是一种磁球表面包覆聚多巴胺和磺酸基修饰的以锆为中心金属离子的金属有机骨架（MOF）纳米复合材料的合成方法。本专利技术的另一目的在于提供磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料在糖肽富集与MALDI-TOFMS以及LC-MS/MS检测中的应用。本专利技术提供的磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法，具体步骤如下：（1）将FeCl3•6H2O溶于乙二醇，磁力搅拌至澄清，加醋酸钠搅拌后超声，转移至反应釜，200℃下反应16小时，取出反应釜，冷却12小时，充分洗涤所生成的四氧化三铁磁球，在50℃下真空干燥；（2）将步骤（1）所获的四氧化三铁磁球与多巴胺盐酸盐溶于三羟甲基磺酸基甲烷缓冲液中，室温搅拌反应16小时，用磁铁分离产物后，用去离子水和无水乙醇充分洗涤，在50℃下真空干燥，得到聚多巴胺包覆的磁球；（3）在二甲基甲酰胺中分散步骤（2）所得的聚多巴胺包覆的磁球，超声至充分分散，加入氯化锆搅拌均匀，150℃下加热搅拌60-360分钟；（4）在步骤（3）所得体系中加入配体2-磺酸基对苯二甲酸，搅拌均匀，150℃下加热搅拌30分钟，用磁铁分离产物，用二甲基甲酰胺、去离子水和无水乙醇充分洗涤，在50℃下真空干燥，即得所得磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料。本专利技术中，步骤（1）中FeCl3•6H2O和乙二醇的质量对应体积比为（0.9-1.8）g：（50-100）ml。本专利技术中，步骤（1）中FeCl3•6H2O和乙二醇的质量对应体积比为1.35g：75ml。本专利技术中，步骤（2）中三羟甲基磺酸基甲烷缓冲液以溶剂为去离子水和乙醇，体积比为1：1，pH=8.5。本专利技术中，步骤（2）中四氧化三铁磁球和多巴胺盐酸盐的质量比为2.4：1。本专利技术中，步骤（3）中聚多巴胺包覆的磁球和氯化锆的质量比为100mg：150mg，反应温度为150℃，反应时间为60分钟。本专利技术中，步骤（2）中所得产物聚多巴胺包覆的磁球和步骤（4）中2-磺酸基对苯二甲酸的质量比为（75-125）mg：（280-360）mg，反应温度为120-180℃，反应时间为15-45分钟。本专利技术中，步骤（2）中所得产物聚多巴胺包覆的磁球和步骤（4）中2-磺酸基对苯二甲酸的质量比为100mg：320mg，反应温度为150℃，反应时间为30分钟。本专利技术还提出磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法在糖肽富集与质谱鉴定中的应用：将磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料以超纯水为溶剂配置成为材料分散液，将该材料分散液与目标糖肽溶液加入90%乙腈/0.1%三氟乙酸缓冲液中，混合并在酶解仪中孵育，通过离心分离出纳米复合材料，用90%乙腈/0.1%三氟乙酸以及80%乙腈/1%磷酸缓冲液洗涤纳米复合材料，随后用30%乙腈/0.1%甲酸洗脱，取1μL洗脱液直接在MALDI-TOFMS进样靶板上点靶，干燥后再点加1μL浓度为30mg/mL的2，5-二羟基苯甲酸溶液于该液滴上，形成基质结晶，进行质谱分析。本专利技术首次合成了结合传统MOF材料和HILIC材料优点的纳米复合材料，并应用于糖肽的分离富集。由于MOF较高的表面积以及磺酸基与糖肽间的亲水相互作用，使得该纳米复合材料可以对复杂生物样品中的糖肽进行选择性富集，大大提高了其质谱信号。对糖肽检测限达100amol/μL，对非糖肽的选择性达1：100（质量比），可直接从人体血清中检测到氮端糖肽对应于不同的糖蛋白。本专利技术的磁球表面包覆聚多巴胺和磺酸基修饰的以锆为中心金属离子的金属有机骨架（MOF）纳米复合材料，合成方法简单快速，磺酸基和糖肽可通过亲水相互作用紧密结合，MOF提高了有效表面以及较好的体孔道结构。此纳米复合材料可用于选择性地富集生物样品中的低丰度的糖肽，并用于MALDI-TOFMS以及LC-MS/MS检测。本专利技术的有益效果在于：磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料合成方法简单快速，磺酸基和糖肽可通过亲水相互作用紧密结合，MOF提高了有效表面以及较好的体孔道结构。此纳米复合材料可用于选择性地富集生物样品中的低丰度的糖肽，并用于MALDI-TOFMS以及LC-MS/MS检测。本专利技术所提供的材料对糖肽检测限达100amol/本文档来自技高网...

【技术保护点】
磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法，其特征在于具体步骤如下：将FeCl

【技术特征摘要】
1.磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法，其特征在于具体步骤如下：将FeCl3•6H2O溶于乙二醇，磁力搅拌至澄清，加醋酸钠搅拌后超声，转移至反应釜，200℃下反应16小时，取出反应釜，冷却12小时，充分洗涤，在50℃下真空干燥，得到四氧化三铁磁球；将步骤（1）所获得的四氧化三铁磁球与多巴胺盐酸盐溶于三羟甲基磺酸基甲烷缓冲液中，室温搅拌反应16小时，用磁铁分离产物后，用去离子水和无水乙醇充分洗涤，在50℃下真空干燥，得到聚多巴胺包覆的磁球；在二甲基甲酰胺中分散步骤（2）所得的聚多巴胺包覆的磁球，超声至充分分散，加入氯化锆搅拌均匀，150℃下加热搅拌60-360分钟；（4）在步骤（3）所得体系中加入配体2-磺酸基对苯二甲酸，搅拌均匀，150℃下加热搅拌30分钟，用磁铁分离产物，用二甲基甲酰胺、去离子水和无水乙醇充分洗涤，在50℃下真空干燥，即得所得磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法，其特征在于步骤（1）中FeCl3•6H2O和乙二醇的质量对应体积比为（0.9-1.8）g：（50-100）ml。3.根据权利要求2所述的磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法，其特征在于步骤（1）中FeCl3•6H2O和乙二醇的质量对应体积比为1.35g：75ml。4.根据权利要求1所述的磺酸基修饰的金属有机骨架纳米复合材料的合成方法，其特征在于步骤（2）中三羟甲基磺酸基甲烷缓冲液以溶剂为去离子水和乙醇，去离子水和乙醇体积比为1：1，pH=8.5。5.根据权利要求1所述的磺酸基修饰的金...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓春晖，谢伊沁，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31