一种亲水性磁性介孔硅材料的合成方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种亲水性磁性介孔硅材料的合成方法，首先通过水热法合成磁性微球，将磁性微球分散在含有硅源以及含有模板剂的乙醇/水的混合溶液中，反应后进一步在空气中进行高温煅烧获得具有介孔结构的磁性材料。然后将所得具有介孔结构的磁性材料分散于亲水性基团与硅烷偶联剂结合形成的亲水性复合物溶液中，制得亲水性功能基团修饰的磁性介孔硅材料。该材料能够利用亲水作用捕获糖基化肽段，使小分子的糖基化肽段进入孔道内而将大分子的蛋白排阻在孔道外，实现对低丰度糖基化肽段的富集。材料的高顺磁性极大简化了整个富集分离过程。本发明专利技术简单快捷，材料无生物毒性且具良好生物兼容性，结合生物质谱MALDI‑TOF MS或者LC‑MS/MS能生物学方面有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性磁性介孔硅材料的合成方法及其应用
本专利技术属于先进纳米介孔吸附剂材料与纳米
，具体涉及一种亲水性磁性介孔硅材料的合成方法及其应用，尤其涉及一种用于糖蛋白质组学分离富集与MALDI-TOFMS检测的亲水性的磁性介孔硅材料的合成方法及其应用。
技术介绍
在哺乳动物中，糖基化是最普遍和最重要的蛋白质翻译后修饰之一。由于其在调节众多生物过程中扮演着重要角色，所以已被广泛关注和研究。糖组成、种类以及结构等方面的变化与很多疾病尤其是癌症的发生发展密切相关。为了洞悉糖基化与疾病之间的具体关系，鉴定出糖基化位点上的更多结构信息、相应的糖链的结构信息以及相关的肽段信息显得非常重要。但是由于实际样品中通常存在大量的非糖基化肽段，加之糖基化肽段自身存在丰度低以及离子化效率低等特点，基于质谱的糖基化肽段分析策略遭遇巨大挑战。解决这一难题的有效办法就是对实际样品进行纯化，以增加样品中糖基化肽段的丰度。近年来，科学家做出巨大努力，发展了不同的技术用于糖基化肽段的分离富集，其中利用亲水相互作用是一重要策略。亲水相互作用与质谱相结合展现出很多的优势，比如说重复性好，富集性能高，而且此方法对于不同糖型肽段的富集展现同样的优异富集性能。目前已有不同的生物兼容纳米材料被选为载体负载亲水性功能基团用于糖基化肽段的富集，例如金硅球以及磁性粒子等等。但是这些材料通常比表面积较小，限制了功能基团的修饰，从而制约了对于糖基化肽段分离富集的应用。介孔材料具有比表面积大、孔道大小均一以及孔道内壁可修饰等特性，在众多领域如存储、催化、载药以及分离纯化方面展现出巨大的应用前景。本专利技术首次合成具有强磁响应性的亲水性磁性介孔硅材料并应用于糖基化肽段的富集。在外加磁场的作用下，捕获了糖基化肽段的亲水性磁性介孔硅材料可以方便快速地从复杂样品溶液中分离开来，使整个分离富集、清洗以及洗脱过程所需时间大大缩短。同时，亲水性磁性介孔硅材料对目标糖基化肽段具有很强的亲和能力，复杂样品中的糖基化肽段经过亲水性磁性介孔硅材料的富集之后，其质谱信号强度显著增加。而介孔层的存在使材料具有不错的体积排阻能力，当目标糖基化肽段与蛋白质质量比达到1：200时，仍然展现出优异的糖基化肽段富集性能。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种亲水性磁性介孔硅材料的合成方法及其在糖基化肽段分离富集以及MALDI-TOFMS检测中的应用。本专利技术提供的一种亲水性磁性介孔硅材料的合成方法，具体步骤如下：（1）将六水合三氯化铁置于乙二醇中磁力搅拌，至溶液澄清透明后加入醋酸钠，再经充分搅拌后转移至水热反应釜中，100-500℃下加热10-18小时，待反应釜冷却至室温后，用去离子水和乙醇充分洗涤所得产物，于30-80℃下真空干燥得到磁球；（2）将步骤（1）中所得磁球与表面活性剂均匀分散于溶剂中，加入硅源，将所得混合溶液在10-80℃搅拌反应8-12小时；（3）将步骤（2）中所得产物在空气中100-450℃下煅烧1-9小时，得到磁性介孔硅材料；（4）将亚氨基二乙酸溶于碳酸钠溶液中，调节溶液pH为9-11，置于冰浴中搅拌10-60分钟；（5）滴加γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷于步骤（4）所得的溶液中后搅拌10-60分钟，升温至50-95℃继续搅拌2-10小时；（6）将步骤（5）所得溶液置于冰浴中10-60分钟后滴加γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷并搅拌10-60分钟，升温至50-95℃继续搅拌2-10小时；（7）待步骤（6）所得溶液冷却至室温后调节溶液pH为5-7，置于冰箱备用；（8）将步骤（3）中所得的磁性介孔材料分散于步骤（7）所得的溶液中，超声分散均匀后，在65-100℃下搅拌反应1-8小时，所得产物水洗后于30-80℃下真空干燥，即得所述亲水性磁性介孔硅材料。本专利技术中，步骤（2）中的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠或硬脂酸中的一种或几种。本专利技术中，步骤（2）中的溶剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠或硬脂酸中的一种或几种。本专利技术中，步骤（2）中的硅源为正硅酸乙酯的乙醇溶液，其中正硅酸乙酯与乙醇的体积比为1：4。本专利技术中，步骤（2）中磁球与表面活性剂的质量比为：1：9-1：12。本专利技术中，步骤（4）中调节溶液pH值为10。本专利技术中，步骤（7）中调节pH值为6。本专利技术得到的亲水性磁性介孔硅材料在糖基化蛋白质组学分离富集中的应用，将亲水性磁性介孔硅材料配置成分散液，将该分散液和目标糖基化肽段溶液加入含有体积比80%-100%乙腈和体积比0.1-3%三氟乙酸的缓冲溶液中，37℃下孵育，含体积比50-95%乙腈和体积比0.1-5%的磷酸的缓冲液作为材料清洗液，体积比0.1-65%乙腈作为洗脱液，点样和基质于MALDI-TOFMS靶板上自然干燥后进行质谱分析。本专利技术的有益效果在于：合成的具有介孔结构、亲水基团修饰的磁性介孔硅材料，其介孔为柱型孔道，孔径约为2.54nm，比表面积约为197.60m2/g。具有良好磁响应性和亲水性，介孔大小以及功能基团易于控制，其大比表面积与数量众多、排列紧密的介孔结构有益于目标糖基化肽段的捕获，同时排阻大体积蛋白质在孔道外。此材料无生物毒性，对糖基化肽段具有很强的捕集能力，可作为分离富集糖基化肽段的固相吸附剂。结合大比表面积、介孔孔道以及内壁修饰的大量亲水性功能化基团，该材料对目标糖基化肽段展现了优异富集性能，富集灵敏度以及体积排阻能力。其合成方法简单低耗，在糖基化肽段分离富集以及MALDI-TOFMS检测分析中具有高灵敏度、高信噪比放大倍数和适合用于复杂生物样品分离分析等特点。附图说明图1为实施例1的亲水性磁性介孔硅材料的透射电子显微镜照片；图2为实施例1的亲水性磁性介孔硅材料的扫描电子显微镜照片；图3为实施例1的亲水性磁性介孔硅材料的氮气吸附等温线以及孔径分布图；图4为实施例1的亲水性磁性介孔硅材料的元素分析图；图5为实施例2的亲水性磁性介孔硅材料富集HRP酶解液中糖基化肽段富集条件优化图，其中图A为在80%乙腈与3%三氟乙酸溶液条件下富集得到的糖基化肽段的质谱图，图B为在89%乙腈与3%三氟乙酸溶液条件下富集得到的糖基化肽段的质谱图，图C为在95%乙腈与3%三氟乙酸溶液条件下富集得到的糖基化肽段的质谱图。图6为实施例3的亲水性磁性介孔硅材料排阻大分子蛋白并富集HRP酶解液中糖基化肽段的质谱图；图A为HRP与BSA摩尔比1:0时富集得到的糖基化肽段的质谱图，图B为HRP与BSA摩尔比1:100时富集得到的糖基化肽段的质谱图，图C为HRP与BSA摩尔比1:200时富集得到的糖基化肽段的质谱图。图7为实施例4的亲水性磁性介孔硅材料富集具另一糖型的IgG酶解液中糖基化肽段的质谱图。图A为未经富集的IgG糖基化肽段的质谱图，图B为本材料富集后IgG糖基化肽段的质谱图。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1：一种亲水性磁性介孔硅材料的合成（1）将1.35gFeCl3·6H2O分散于75mL乙二醇中磁力搅拌，待溶液至澄清后，加入3.6gNaAc，再经充分搅拌后转移至水热反应釜中，200℃下加热16小时，待反应釜冷却至室温后，用去离子水和乙醇充分洗涤所得产物，于50℃下真空干燥；（2）将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亲水性磁性介孔硅材料的合成方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将六水合三氯化铁置于乙二醇中磁力搅拌，至溶液澄清透明后加入醋酸钠，再经充分搅拌后转移至水热反应釜中，100‑500℃下加热10‑18小时，待反应釜冷却至室温后，用去离子水和乙醇充分洗涤所得产物，于30‑80℃下真空干燥得到磁球；（2）将步骤（1）中所得磁球与表面活性剂均匀分散于溶剂中，加入硅源，将所得混合溶液在10‑80℃搅拌反应8‑12小时；（3）将步骤（2）中所得产物在空气中100‑450℃下煅烧1‑9小时，得到磁性介孔硅材料；（4）将亚氨基二乙酸溶于碳酸钠溶液中后，调节所得溶液pH为9‑11，置于冰浴中搅拌10‑60分钟；（5） 滴加γ‑(2,3‑环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷于步骤（4）所得的溶液中后搅拌10‑60分钟，升温至50‑95℃继续搅拌2‑10小时；（6）将步骤（5）所得溶液置于冰浴中10‑60分钟后滴加γ‑(2,3‑环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷并搅拌10‑60分钟，升温至50‑95℃继续搅拌2‑10小时；（7）待步骤（6）所得溶液冷却至室温后调节溶液pH值为5‑7，置于冰箱备用；（8）将步骤（3）中所得的磁性介孔材料分散于步骤（7）所得的溶液中，超声分散均匀后，在65‑100℃下搅拌反应1‑8小时，所得产物水洗后于30‑80℃下真空干燥，即得所述亲水性磁性介孔硅材料。...

【技术特征摘要】
1.一种亲水性磁性介孔硅材料的合成方法，其特征在于具体步骤如下：（1）将六水合三氯化铁置于乙二醇中磁力搅拌，至溶液澄清透明后加入醋酸钠，再经充分搅拌后转移至水热反应釜中，100-500℃下加热10-18小时，待反应釜冷却至室温后，用去离子水和乙醇充分洗涤所得产物，于30-80℃下真空干燥得到磁球；（2）将步骤（1）中所得磁球与表面活性剂均匀分散于溶剂中，加入硅源，将所得混合溶液在10-80℃搅拌反应8-12小时；（3）将步骤（2）中所得产物在空气中100-450℃下煅烧1-9小时，得到磁性介孔硅材料；（4）将亚氨基二乙酸溶于碳酸钠溶液中后，调节所得溶液pH为9-11，置于冰浴中搅拌10-60分钟；（5）滴加γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷于步骤（4）所得的溶液中后搅拌10-60分钟，升温至50-95℃继续搅拌2-10小时；（6）将步骤（5）所得溶液置于冰浴中10-60分钟后滴加γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷并搅拌10-60分钟，升温至50-95℃继续搅拌2-10小时；（7）待步骤（6）所得溶液冷却至室温后调节溶液pH值为5-7，置于冰箱备用；（8）将步骤（3）中所得的磁性介孔材料分散于步骤（7）所得的溶液中，超声分散均匀后，在65-100℃下搅拌反应1-8小时，所得产物水洗后于30-80℃下真空干燥，即得所述亲水性磁性介孔硅材料。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓春晖，孙念荣，王嘉雯，姚继宗，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31