用于蛋白质分子亲和分离的纳米沸石分子筛组装体的制备方法技术

本发明专利技术是一种分离蛋白质分子的纳米沸石分子筛组装体的制备方法。现有技术尚无用于分离蛋白质分子的沸石分子筛方面的报道。本发明专利技术以沸石丰富的表面羟基和静电作用力为基础，将纳米沸石分子筛通过物理化学吸附的方法均匀的修饰于多孔基底表面，再通过离子交换将过渡金属离子固定于上述组装体的沸石分子筛中，制得适于亲和色谱使用的纳米沸石分子筛填充材料。该纳米沸石分子筛组装体用于亲和色谱柱的填充后可有效分离蛋白质分子。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是通过一系列不同拓扑结构、硅铝比及阳离子组成的纳米沸石(如LTA、BEA、FAU、MFI等不同类型纳米沸石)，利用纳米组装工程方法，得到多种宏观形貌组装体，对纳米沸石及其组装体进行改性后，进行复杂生物体系中功能蛋白质的分离。
技术介绍
蛋白质组学是1994年由澳大利亚科学家Wilkins等提出的新概念，是后基因组时代(Post-Genome Era)生命科学研究的新生长点。它是通过在蛋白质水平上对细胞或机体基因表达的整体蛋白质的定量研究，以揭示生命的过程和解释基因表达控制的机理。蛋白质组学研究的研究重点之一是筛选功能蛋白相对应的带有特殊位点的标志性肽段，建立高通量、规模化、高灵敏度、高准确性的蛋白质组组分谱、蛋白质功能连锁谱和蛋白质功能筛选的技术体系，并实用于重大疾病相关蛋白质群的研究。该领域中的核心课题之一是建立生物复杂样品蛋白质组高效分离、规模化鉴定技术和新方法。沸石分子筛具有大比表面积，高水热稳定性，丰富均一的纳米孔，良好的离子交换性能和丰富可调的表面性质，是优良的催化剂、吸附剂、离子交换剂和新型功能材料，被广泛用于石油化工、精细化工和环境保护等涉及小分子的重要领域。但对大分子体系，由于传统的沸石材料其孔道狭窄，扩散阻力较大，使用范围受到限制。而且由于具有独特的可修饰的活性外表面、短的扩散通道、外表面的离子交换性、独特的纳米孔口吸附和反应性能，在涉及大分子的化学、材料和生物分离技术方面弥补后者的不足。但是目前还没有将该类分子筛材料应用于大分子化学、材料和生物分子的分离技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是研究一种分离蛋白质分子的纳米沸石组装体的制备方法。本专利技术相对于传统材料而言，所选择的材料具有成本低廉、易于再生、性质稳定、并满足于μHPLC/CE等大规模生物大分子的筛选分离的要求。选用纳米组装的Beta沸石分子筛材料，通过静电吸附层叠层的方式均匀修饰于天然硅藻土表面。经离子交换过程，使过渡金属离子如Zn2+、Co2+等固定于材料的表面，并利用某些功能蛋白分子的结构中富含的组氨酸结构，以组氨酸结构侧链中的咪唑环与沸石材料中固定的过渡金属离子的相互络合作用，以发挥过渡金属离子特异性的吸附结合具有丰富组氨酸结构的蛋白分子的功能，从而使蛋白质分子从复杂的生物体系中得到分离。本专利技术工艺的具体实现方法如下1.利用物理化学吸附的方式将纳米沸石材料修饰在具有多孔结构的基底表面，得到具有多级孔道结构的多孔材料，焙烧除去有机模板剂。物理化学吸附组装方式包括静电吸附层叠层(Layer-by-Layer)、电泳沉积和化学键合偶联等纳米工程方法。多孔基底如碳纤维、聚苯乙烯微球、硅藻土、粉煤灰、不锈钢网、纤维素膜和生物材料等。纳米沸石如LTA(A沸石)、BEA(β沸石)、FAU(Y沸石)、MFI(ZSM-5)等不同类型纳米沸石。2.多级孔道结构的纳米沸石组装多孔材料同一定浓度的过渡金属离子溶液加热回流，使过渡金属离子通过与沸石离子交换固定于材料的表面。过渡金属离子如Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等。本专利技术更好的实现条件是1.利用亲和色谱柱，采用上述的新型材料填充色谱柱，亲和分离蛋白质分子，通过缓冲液淋洗柱子，可以富集蛋白质分子。2.多孔基底表面修饰纳米沸石分子筛的负载量是0.5-20％。本专利技术的纳米沸石以β沸石较好，β沸石容易制备，成本较低，应用范围广。3.固定过渡金属离子以Co2+较好，其工艺简单，分离蛋白质分子效果令人满意。4.纳米沸石分子筛组装方式以静电吸附层叠层方式为好，该方法工艺简单，容易控制沸石负载量，效果良好。5.以天然多孔材料硅藻土为多孔基底使生产成本下降，而材料性能保持良好。6.将本专利技术方法值得的纳米沸石分子筛组装体作为亲和色谱柱的填充材料装柱，通过平衡，可以亲和分离蛋白质分子，适合微柱高效液相色谱(μHPLC)等技术的要求，并实现微柱亲和色谱-μHPLC-ESI-MS以及微柱亲和色谱-CE-ESI-MS等多种分离分析技术的联用。7.上述材料装柱时湿法填充操作简便，效果良好。8.可以通过焙烧使填充材料得到反复再生。具体条件如下1得到的多级孔道结构的纳米沸石材料在经离子交换过程固定钴等离子后，以湿法填充入自制的亲和色谱柱中。2利用近中性的磷酸-磷酸钠缓冲溶液(2-3倍的柱体积)平衡柱子。3将动物血浆样品加在柱子的顶端。并经过一定时间，使待分离的样品同柱中的材料充分结合。4利用一定梯度范围的甲酸-甲酸铵缓冲溶液在一定的速度下反复淋洗柱体，使目标的蛋白分子在合适的pH，特异性的被淋洗出来。5可通过焙烧使填充材料得到反复再生。传统的亲和色谱填充材料多采用琼脂糖、葡聚糖凝胶等作为承载体，不仅价格昂贵，而且不耐高压，在柱压力超过一定范围后极易因挤压变形，堵塞柱体，影响分离效率。本专利技术的多级孔道的纳米沸石材料作为亲和色谱的填充物后，由于不仅具有多级孔道的纳米沸石材料具有孔道均匀、外比表面机大、性质稳定、成本低廉等优点，其良好的机械物理化学稳定性也可有效弥补上述传统材料的不足，可以作为填料应用于微柱IMAC/CE/ESI-MS和微柱IMAC/μHPLC/ESI-MS联用技术。其方便反复再生的性质和通过离子交换等技术可同时引入其它功能亲和基团的特点，将大大扩展该种类型的材料在亲和分离中的应用范围。本专利技术方法成本低廉、易于再生、性质稳定、效果良好。权利要求1.一种亲和分离蛋白质分子的纳米沸石分子筛组装体的制备方法，其特征是(1)通过化学物理吸附使纳米沸石均匀修饰于多孔基底表面，焙烧除去有机模板剂；(2)将上述组装材料通过离子交换，将过渡金属离子固定于分子筛中，制得适于亲和色谱柱填充的纳米沸石分子筛材料；(3)将上述材料填充入色谱柱中，制得蛋白质分离的亲和色谱柱。2.根据要求1所述的分离蛋白质的纳米沸石组装体的制备方法，其特征是多孔基底表面修饰纳米沸石分子筛的负载量是0.5-20％。3.根据要求1所述的分离蛋白质的纳米沸石组装体的制备方法，其特征是组装的纳米沸石分子筛是β沸石。4.根据要求1所述的分离蛋白质的纳米沸石组装体的制备方法，其特征是离子交换所固定的过渡金属离子是Co2+。5.根据要求1所述的分离蛋白质的纳米沸石组装体的制备方法，其特征是物理化学吸附的组装方法是通过吸附层叠层的组装方式进行的。6.根据要求1所述的分离蛋白质的纳米沸石组装体的制备方法，其特征是多孔基底是硅藻土。7.根据要求1所述的分离蛋白质的纳米沸石组装体的制备方法，其特征是纳米沸石分子筛组装体作为亲和色谱柱填充材料。8.根据要求1所述的分离蛋白质的纳米沸石组装体的制备方法，其特征是装柱是湿法将纳米沸石分子筛组装体填充装柱。9.根据要求1所述的分离蛋白质的纳米沸石组装体的制备方法，其特征是通过焙烧使填充的组装的沸石沸石分子筛反复再生。全文摘要本专利技术是一种分离蛋白质分子的纳米沸石分子筛组装体的制备方法。现有技术尚无用于分离蛋白质分子的沸石分子筛方面的报道。本专利技术以沸石丰富的表面羟基和静电作用力为基础，将纳米沸石分子筛通过物理化学吸附的方法均匀的修饰于多孔基底表面，再通过离子交换将过渡金属离子固定于上述组装体的沸石分子筛中，制得适于亲和色谱使用的纳米沸石分子筛填充材料。该纳米沸石分子筛组装体用于亲和色谱柱的填充后可有效分离蛋白质分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亲和分离蛋白质分子的纳米沸石分子筛组装体的制备方法，其特征是：（１）通过化学物理吸附使纳米沸石均匀修饰于多孔基底表面，焙烧除去有机模板剂；（２）将上述组装材料通过离子交换，将过渡金属离子固定于分子筛中，制得适于亲和色谱柱填充的纳 米沸石分子筛材料；（３）将上述材料填充入色谱柱中，制得蛋白质分离的亲和色谱柱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐芳，王亚军，王德举，唐颐，杨芃原，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]