钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料的合成方法及其应用技术

本发明专利技术属于纳米技术与检测领域，具体涉及一种钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯的合成方法与应用。该材料以石墨烯为基底，具有大比表面积；具有超顺磁性，利于后续分离分析；同时将钛、锡两种金属进行掺杂形成双金属氧化物，掺杂比例为1：1，使得对磷酸化肽段具有优异的富集效果。同时该合成方法简单、成本低，具有巨大的推广应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于纳米技术与检测领域，具体涉及一种钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯的合成方法与应用。该材料以石墨烯为基底，具有大比表面积；具有超顺磁性，利于后续分离分析；同时将钛、锡两种金属进行掺杂形成双金属氧化物，掺杂比例为1：1，使得对磷酸化肽段具有优异的富集效果。同时该合成方法简单、成本低，具有巨大的推广应用潜力。【专利说明】钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料的合成方法及其应用
本专利技术属于纳米材料与检测领域，具体涉及一种用于选择性富集磷酸化肽段的钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料的合成方法及其应用。
技术介绍
近年来，蛋白质组学已成为发展最快的生物研究领域之一，成为生命科学研究不可或缺的一部分。在众多的翻译后修饰中，蛋白质磷酸化及糖基化在体内分布最广、影响最多，与生命活动最为密切相关。蛋白质磷酸化调节着生物体内许多重要的生理活动和细胞活动如信号传递、细胞分裂、增殖、分化以及新陈代谢。生物质谱技术作为后基因组学研究的核心技术之一，已经被广泛的应用于蛋白质翻译后修饰的研究，然而对于纷繁复杂的生物体系而言，以质谱为主要研究手段的蛋白质磷酸化研究，仍然面临着诸多问题，如:修饰肽段化学计量水平低、存在强的背景干扰，同时质谱检测前样本处理过程复杂且损失严重。因此特异的富集技术与快速灵敏的检测手段成为蛋白质磷酸化的关键。二氧化钛和二氧化锡都是磷酸化肽段富集的金属氧化物亲和探针，但将钛-锡掺杂形成的钛-锡双金属原子水平杂化氧化物具有飞跃的富集效果。磁性四氧化三铁微球有着成熟简便的合成工艺，成本低廉，具有良好的磁性。在外加磁场的作用下可以简便的将材料与溶液体系分离，大大简化了由于离心等其他分离手段带来的实验操作步骤。石墨烯具有大的比表面积，与四氧化三铁结合可形成优良的载体。因此，可以提出一种用于选择性富集磷酸化肽段的钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰修饰的磁性石墨烯材料的合成及其应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰修饰的磁性石墨烯材料的合成方法及其应用。本专利技术提出的一种钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料的合成方法，具体步骤如下:(I)将石墨烯溶解于浓硫酸中，搅拌6-12个小时，其中，石墨烯与浓硫酸的比例为0.40-0.50g:50_100mL ；(2)将步骤(I)所得的产物进行离心，用去离子水清洗直至清洗液呈中性；(3)将步骤(2)所得的产物在50°C条件下干燥，得到酸化石墨烯；(4)将步骤(3)所得的产物，加入至乙二醇中，步骤(3)所得产物与乙二醇比例为0.30-0.40g:40_50mL ；(5)在搅拌情况下，将FeCl3.6H20、柠檬酸三钠、醋酸钠和聚乙二醇加入至步骤(4)所得产物中，其中FeCl3.6H20、柠檬酸三钠、醋酸钠和聚乙二醇的比例为0.18-0.20mg:0.15-0.20g:2.5-2.6g:1.8-2.0g ；(6)将步骤(5)所得产物加入高压反应釜，在200°C条件下反应9.5-10.5小时；(7)将步骤(6)中高压反应釜冷却至室温，利用磁性分离技术分离和洗涤所得产物，得到磁性石墨烯；(8)将步骤(7)所得产物修饰上钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰，即得所需产品。本专利技术中，步骤(8)中钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球的合成步骤具体如下:(8.1)将钛酸丁酯、SnCl4AH2O分散至乙醇中，超声0.5-1小时，得到均相溶液，其中钛酸丁酯、SnCl4.5H20 与乙醇的配比为 0.5-lmL:0.3-0.6g:50-100mL ；(8.2)将磁性石墨烯分散至步骤(8.1)所得溶液中，超声0.5-1.0小时，两者的比例为 0.015-0.03g:50-100mL ；(8.3)将50mL水和IOmL乙醇混合，搅拌均勻；(8.4)将步骤(8.3)所得的溶液在机械搅拌条件下，于0.5小时内逐滴加入至步骤(2)所得溶液中；(8.5)将步骤(8.4)所得的溶液于室温下继续搅拌8小时，使反应充分进行；(8.6)利用磁铁对步骤(8.5)所得的产物进行收集，用乙醇和水反复清洗3次以除去产物表面的杂质；(8.7)将步骤(8.6)所得的产物在50°C条件下干燥；(8.8)将步骤(8.7)所得产物于400°C条件下煅烧2小时，即得所需材料。本专利技术中，将得到的钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料作为磷酸化肽段富集的应用，具体为:将肽段与钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料充分混合，分散均匀，在37°C _38°C下振荡酶解25-30分钟，利用磁铁将钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料与溶液分离，洗涤材料3次后，再进行洗脱，得到纯化的磷酸化肽段。将原本得不到磷酸化肽段信号的蛋白酶解液，利用该种材料进行富集后质谱检测，可以得到条数众多、信噪比高的磷酸化肽段信号，此项富集已实践于酪蛋白酶解液、酪蛋白与牛血清白蛋白混合溶液酶解液与小鼠鼠脑酶解液等多项试验中获得成功。本专利技术的有益效果在于:磁性四氧化三铁微球的引入可以简便的将材料与溶液体系分离，大大简化了实验操作。将钛-锡双金属在原子水平杂化，使得其对磷酸化肽段的富集效果大大超出了简单的钛、锡氧化物小球的加和，显示出了对于磷酸化肽段的高效的特异性和选择性富集。其合成方法简单、成本低，富集效果优异，可以为磷酸化组学的研究提供一种新型、快捷的研究手段。【专利附图】【附图说明】图1为钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯扫描电子显微镜图；图2为(a)石墨烯上的磁球、(b)石墨烯上的钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球与磁球对比与(C)石墨烯上的钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球的透射电子显微镜照片，(d)为钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球高分辨率透射电子显微镜，比例尺分别为 200nm、0.2 μ m、IOOnm 和 5nm ；图3为钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料的元素分析谱图；图4为实施例2中IOng/ μ L的磷酸化肽段(a)富集前和(b)利用钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料富集后质谱图；图5为实施例3中1.0pg/ μ L的磷酸化肽段(a)富集前和(b)利用钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料富集后质谱图；图6为实施例4中质量比1:10的酪蛋白与牛血清白蛋白混合蛋白酶解液(a)富集前和(b)利用钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料富集后质谱图；图7为实施例4中质量比1:1000的酪蛋白与牛血清白蛋白混合蛋白酶解液(a)富集前和(b)利用钛-锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料富集后质谱图；其中，*为磷酸化肽段峰，O为脱磷酸肽段碎片峰。【具体实施方式】下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，而不是限制本专利技术的范围。实施例1磁性石墨烯材料的合成步骤如下:(I)将0.40g石墨烯溶解于50mL浓硫酸中，搅拌6个小时；(2)将步骤(I)所得的产物进行离心，用去离子水清洗直至清洗液呈中性；(3)将步骤(2)所得的产物在50°C条件下干燥，得到酸化石墨烯；(4)将0.30g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛‑锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰的磁性石墨烯材料的合成方法，其特征在于具体步骤如下：(1)将石墨烯溶解于浓硫酸中，搅拌6‑12个小时，其中，石墨烯与浓硫酸的比例为0.40‑0.50g：50‑100mL；(2)将步骤（1）所得的产物进行离心，用去离子水清洗直至清洗液呈中性；(3)将步骤（2）所得的产物在50℃条件下干燥，得到酸化石墨烯；(4)将步骤（3）所得的产物，加入至乙二醇中，步骤(3)所得产物与乙二醇比例为0.30‑0.40g：40‑50mL；(5)在搅拌情况下，将FeCl3·6H2O、柠檬酸三钠、醋酸钠和聚乙二醇加入至步骤（4）所得产物中，其中FeCl3·6H2O、柠檬酸三钠、醋酸钠和聚乙二醇的比例为0.18‑0.20mg：0.15‑0.20g：2.5‑2.6g：1.8‑2.0g；(6)将步骤（5）所得产物加入高压反应釜，在200℃条件下反应9.5‑10.5小时；(7)将步骤（6）中高压反应釜冷却至室温，利用磁性分离技术分离和洗涤所得产物，得到磁性石墨烯；(8)将步骤（7）所得产物修饰上钛‑锡双金属原子水平杂化氧化物小球修饰，即得所需产品。

【技术特征摘要】

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