一种基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种合成基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料的新方法，该方法简单快速，成本低廉。通过优化合成条件，得到的材料具有很高的比表面积，且表面含有丰富的氨基基团，表现出显著的亲水性。通过优化富集条件，该材料能够应用于高选择性富集生物样品中的糖肽。

A preconcentration of benzyl glycopeptide based on carbon nitride substrate and its preparation method

The present invention relates to a new method for the synthesis of a benzyl acid glycopeptide based on carbon nitride substrate. The method is simple, rapid and low cost. By optimizing the synthetic conditions, the obtained material has a high specific surface area, and the surface contains rich amino groups, showing significant hydrophilicity. By optimizing the enrichment conditions, the material can be applied to the glycopeptides in highly selective enrichment biological samples.

【技术实现步骤摘要】
一种基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料及其制备方法
本专利技术属于材料合成领域，具体涉及一种以石墨相薄层氮化碳为基底的苯硼酸糖肽富集材料及其制备方法。
技术介绍
氮化碳的早期研究可以追溯到1834年，Berzelius和Liebig合成了一种聚合物并命名为“melon”。1922年Franklin对“melon”的结构进行了进一步研究，并提出了氮化碳(C3N4)的概念，他认为氮化碳(C3N4)是加热“melon”脱去氨基后得到的最终产物。此后一段时间鲜有对氮化碳的研究报道，直到1989年美国伯克利大学教授A.Y.Liu和M.L.Cohen以β-Si3N4晶体结构为模型，用C来替换Si并进行理论计算，发现β-C3N4具有与金刚石相似的硬度和导热性能。然而由于β-C3N4的单相sp3杂化使得其热力学稳定性较低，制备困难。1996年Teter和Hemley采用第一性原理对氮化碳进行了重新计算，并提出氮化碳具有5种结构，即α-C3N4，β-C3N4，C-C3N4(立方体)，P-C3N4(赝立方)和g-C3N4(类石墨)。在氮化碳的这几种结构中，前面四种都是超硬材料，具有与金刚石相比拟的弹性模量，而g-C3N4(类石墨)是一种黄色粉末，被认为是常温常压状态下最稳定的结构相。g-C3N4是通过CN的sp2杂化组成了七嗪环(C6N7)结构单元，各个环之间通过端基的N原子相连，组成无穷大的π共轭平面(如图1示)，这种特殊的结构使得g-C3N4在光催化等领域具有广阔的应用前景，因此受到广泛关注。石墨相氮化碳具有价格低廉、热稳定性和化学稳定性好、光电化学性能优异等优点，使得它适用于许多方面。例如石墨相氮化碳在光催化领域主要用于光催化分解水制氢、光催化降解有机污染物、光催化有机合成。此外，石墨相氮化碳因其具有无细胞毒性、良好的生物兼容性以及易官能团化的特点，还可以应用于抗菌材料、生物成像【Zhang,X.,Xie,X.,Wang,H.,Zhang,J.,Pan,B.,&Xie,Y.(2013).Enhancedphotoresponsiveultrathingraphitic-phaseC3N4nanosheetsforbioimaging.JournaloftheAmericanChemicalSociety,135(1),18】等方面。由于高温下制备得到的石墨相氮化碳g-C3N4一般都具有块状结构，使其具有较低的比表面积以及较少的官能团暴露。在一般的二维薄层g-C3N4合成过程中，一些物理或化学的处理方法常用于合成过程。然而，由于氮化碳层间存在较强的π-π相互作用，一般的物理方法(如超声法)难以取得良好的效果。而化学的减薄方法(如浓酸处理法)会破坏氮化碳表面丰富的氨基团，这对富集糖肽是不利的。因此寻求一种新型的氮化碳剥层方法成为相关领域的研究热点。近年来，硼酸及其衍生物在糖肽富集的研究中得到了迅速发展【TianY,ZhouT,ElliottS,AebersoldR,ZhangH,NatureProtocols2007；2:334；SparbierK,KochS,KesslerI,WenzelT,KostrewaM,J.Biomol.Tech.2005；16；407.】，在硼酸基团和糖链的顺式1，2-二羟基之间能够形成稳固且可逆的共价键【RawnJD,LienhardGE,Biochemistry1974；13:3124】。通常情况下，硼酸材料富集糖肽或糖蛋白在碱性缓冲盐体系下进行，但非糖肽与硼酸盐之间存在的氢键作用可能降低该方法的选择性。降低或消除硼酸材料与非糖肽之间的氢键作用，同时增强糖肽与硼酸之间的相互作用对提高硼酸材料对糖肽的选择性是非常必要的。因此，迫切需要寻找一种修饰后的硼酸材料来提高硼酸材料对糖肽的选择性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料及其制备方法。本专利技术所提供的制备方法简单快速，成本低廉。制备出的材料表面含有丰富的氨基基团，表现出显著的亲水性，同时具有选择性富集糖肽的性质。本专利技术所提供的基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料，具有螺旋状自组装片层花球结构，大小均一，直径为2-3μm，自组装片层较薄，花球分散均匀。本专利技术所提供的基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料，是通过包括下述步骤的方法制备得到的：1)将三聚氰胺C3N3(NH2)3固体煅烧后均化处理，得到石墨相氮化碳(g-C3N4)粉末；2)将石墨相氮化碳(g-C3N4)粉末分散于水中形成分散液，微波反应，对反应后体系进行离心处理，收集上层悬浮液，得到水相分散的薄层氮化碳(M-C3N4)分散液；3)由水相分散的薄层氮化碳(M-C3N4)分散液制备载金的薄层氮化碳(Au@M-C3N4)；4)将上述载金的薄层氮化碳(Au@M-C3N4)分散于甲醇溶液中，滴加4-巯基苯硼酸的甲醇乙酸溶液，滴加完毕后继续搅拌，离心分离，甲醇洗涤固体，干燥，得到氮化碳基底的苯硼酸材料(MPBA-Au@M-C3N4)。上述方法步骤1)中，所述煅烧的温度可为500-700℃，具体可为600℃，时间可为1-3h，具体可为2h。所述煅烧的升温速率可为1-5℃/min。具体可为以3℃/min的升温速率进行煅烧，可使三聚氰胺中未反应的部分进一步缩聚，提升聚合度，同时节约反应时间，节省能源。所述煅烧可在空气条件下进行。所述煅烧可在管式炉中进行。上述方法步骤2)中，所述石墨相氮化碳粉末与水的配比可为：0.5-1.5mg：1mL。所述分散液的浓度可为0.5-1.5mg/mL，以1mg/mL浓度为最佳，分散液总体积不超过300mL为宜。分散液浓度和总体积适中可以使g-C3N4充分接受微波辐射，促使水分子进入g-C3N4片层间隙，有利于g-C3N4的剥层效果，而使本专利技术达到使用微波快速将块状g-C3N4制备为薄层状g-C3N4并保留其表面氨基基团的目的。所述微波反应可在温控微波反应器中进行。所述微波反应的温度可为80-100℃，具体可为95℃，时间可为8-16h，具体可为12h。所述微波反应在100-300W磁力搅拌(300转/min)下进行。所述离心的条件为1000转/min离心2min。上述方法步骤3)中，所述载金的薄层氮化碳(Au@M-C3N4)的制备包括下述步骤：向薄层氮化碳(M-C3N4)分散液中加入HAuCl4溶液，搅拌，超声处理，继续搅拌，离心分离保留固体，水洗固体至上清液无颜色；将洗净的固体分散至去离子水中，快速搅拌下缓慢滴加NaBH4溶液，搅拌下还原反应，离心分离保留固体，水洗，干燥，得到载金的薄层氮化碳(Au@M-C3N4)。所述HAuCl4溶液的浓度可为10-40mM，具体可为10、20、30、40mM，优选以20mM浓度最佳。所述薄层氮化碳(M-C3N4)分散液与HAuCl4溶液的体积比为100-300mL：100μL，具体可为100mL：100μL。所述超声处理的时间可为10min，超声处理的功率可为1000-1600W。所述继续搅拌的时间可为8h。所述NaBH4溶液中NaBH4与HAuCl4溶液中HAuCl4的摩尔比可为0.5-1.5：1。所述还原反应的时间可为1h。上述方法步骤4)中，在搅拌条件下滴加4-巯基苯硼酸的甲醇乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料，具有螺旋状自组装片层花球结构，大小均一，直径为2‑3μm，自组装片层较薄，花球分散均匀。

【技术特征摘要】
1.一种基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料，具有螺旋状自组装片层花球结构，大小均一，直径为2-3μm，自组装片层较薄，花球分散均匀。2.制备权利要求1所述的基于氮化碳基底的苯硼酸糖肽富集材料的方法，包括：1)将三聚氰胺固体煅烧后均化处理，得到石墨相氮化碳粉末；2)将石墨相氮化碳粉末分散于水中形成分散液，微波反应，对反应后体系进行离心处理，收集上层悬浮液，得到水相分散的薄层氮化碳分散液；3)由水相分散的薄层氮化碳分散液制备载金的薄层氮化碳；4)将上述载金的薄层氮化碳分散于甲醇溶液中，滴加4-巯基苯硼酸的甲醇乙酸溶液，滴加完毕后继续搅拌，离心分离，甲醇洗涤固体，干燥，得到氮化碳基底的苯硼酸材料。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述煅烧的温度为500-700℃，时间为1-3h；所述煅烧的升温速率为1-5℃/min。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述石墨相氮化碳粉末与水的配比可为：0.5-1.5mg：1mL；所述微波反应在温控微波反应器中进行；所述微波反应的温度为80-100℃，时间为8-16h；所述微波反应在100-300W磁力搅拌300转/min下进行。5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述载金的薄层氮化碳的制备包括下述步骤：向薄层氮化碳分散液中加入HAuCl4溶液，搅拌，超声处理，继续搅拌，离心分离保留固体，水洗固体至上清液无颜色；将洗净的固体分散至去离子水中，快速搅拌下缓慢滴加NaBH...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱小红，应万涛，井红宇，张勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院放射与辐射医学研究所，北京蛋白质组研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11