一种苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球及其合成方法与富集糖蛋白用途。该微球由内至外依次是磁性内核、连接层、金属有机骨架层和苯硼酸外层，具有较大的比表面积，较好的亲水性以及大量的硼酸功能基团，可通过亲水相互作用和硼酸亲和作用来特异性富集糖蛋白。

Magnetic boric acid functionalized magnetic metal organic skeleton microsphere and preparation method and application thereof

The invention discloses a magnetic metal organic framework microsphere functionalized by phenylboric acid, a synthesis method and a use for enriching glycoprotein. The microspheres, in turn, consist of a magnetic core, a junction layer, a metal-organic framework layer and a phenylboric acid outer layer. The microspheres have large specific surface area, good hydrophilicity and a large number of boric acid functional groups. The glycoproteins can be specifically enriched by hydrophilic interaction and boric acid affinity.

【技术实现步骤摘要】
一种苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球及其制备方法和用途
本专利技术属于先进纳米材料和生物
，具体涉及一种对糖蛋白具有分离富集作用的苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球及其制备方法。
技术介绍
蛋白质糖基化是翻译后修饰的最主要形式之一，参与了真核细胞的受精、发育、代谢、细胞识别和信号转导等重要的生命过程。研究表明，蛋白质糖基化还存在于一些主要疾病的发生和发展中，如自身免疫性疾病、神经系统疾病以及癌症。然而，由于糖蛋白固有的低丰度和大量非糖蛋白的信号干扰，使得它们在复杂生物样品中的分析检测变得尤为困难。因此，寻找一种高效分离富集糖蛋白的方法是糖蛋白组学研究的一个重要方面。目前，对于复杂生物样品中富集糖蛋白的方法主要有以下几种：(1)凝集素亲和法(Anal.Chem.2011,83,7035-7043)；(2)酰肼化学法(ACSAppl.Mater.Interfaces2014,6,7823-7832)；(3)亲水相互作用色谱法(ACSAppl.Mater.Interfaces2015,7,24670-24678)；(4)硼酸亲和法(ACSAppl.Mater.Interfaces2016,8,9552-9556)等。其中，亲水相互作用色谱法和硼酸亲和法是应用最为广泛的方法。尤其是硼酸亲和法，它具有较好的富集能力，良好的相容性和简单的操作等优点。到目前为止，已经开发了各种硼酸亲和材料，例如磁性纳米粒子、整体柱和介孔材料等已经用于选择性分离富集糖蛋白。然而，目前大多数材料富集糖蛋白的能力常常受制于较小的比表面积以及有限的功能基团。金属有机骨架(MOF)是由金属离子和有机配体自组装而成的一种新型多孔材料，它具有密度低、比表面积大、均匀的空腔结构，良好的热稳定性，表面易于修饰等特点(Adv.Mater.2014,26,4056-4060)。因此，MOF材料被广泛用于气体吸附，储存和分离，药物运输以及催化等方面。近年来，MOF材料在蛋白质组学领域也备受关注。因此，本专利技术将硼酸亲和与MOF材料相结合，设计了一种在磁性粒子表面包覆二氧化硅和氨基衍生化的MOF材料，接着在MOF材料表面接枝苯硼酸，然后用于分离富集糖蛋白。这种方法对糖蛋白有较好的富集能力，较高的选择性以及好的重复性，并且能从实际样品中分离富集糖蛋白。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球。本专利技术的目的在于提供所述苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球的制备方法。本专利技术的目的在于提供所述苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球的应用。为了解决上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球，其特征在于该微球由内至外依次是磁性内核、连接层、金属有机骨架层和苯硼酸外层，层与层之间通过化学键键合。所述磁性内核取自Fe3O4、γ-Fe2O3、Co3O4、NiO中的一种或多种。所述连接层为SiO2、聚多巴胺、壳聚糖、聚醚酰亚胺中的一种或多种。所述金属有机骨架层为含有Zr4+/2-氨基对苯二甲酸的多孔层。所述苯硼酸外层中的苯硼酸基团为末端基团。所述的化学键既可以是单个化学键，也可以是化学链亚基。所述的苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球的合成方法为：从磁性内核键接出连接层、再从连接层键接出金属有机骨架层、最后从金属有机骨架层键接出苯硼酸外层。所述的从磁性内核键接出连接层的键接是金属原子-氧原子-硅原子键。所述的从连接层键接出金属有机骨架层，其特征在于所述的键接是氧原子-锆原子-氧原子键。所述的从金属有机骨架层键接出苯硼酸外层，其特征在于所述的键接是碳原子-氮原子-碳原子键。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术的苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球利用磁性金属有机骨架作为载体，其表面上具有大量的活性氨基，易于进行表面官能化。(2)金属有机骨架材料具有较大的比表面积，可以提供更多的结合位点与苯硼酸单体结合从而提高糖蛋白的富集能力。(3)由于金属有机骨架材料表面丰富的氨基和接枝的苯硼酸功能单体，本专利技术的材料具有亲水性和硼酸亲和性双重特性，因此会进一步增加吸附容量。附图说明【图1】Fe3O4@SiO2@UiO-PBA微球的富集流程图。【图2】实施例1制得的苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球的扫描电镜图，其中(a)Fe3O4,(b)Fe3O4@SiO2,(c)Fe3O4@SiO2@UiO-66-NH2，(d)Fe3O4@SiO2@UiO–PBA.【图3】Fe3O4@SiO2@UiO-PBA微球的X射线光电子能谱图。【图4】实施例1制得的苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球的X射线衍射图，其中(a)Fe3O4,(b)Fe3O4@SiO2@UiO-66-NH2,(c)Fe3O4@SiO2@UiO-PBA。【图5】Fe3O4@SiO2@UiO-PBA微球对卵清蛋白(OVA)的吸附热力学图。【图6】Fe3O4@SiO2@UiO-PBA微球对卵清蛋白(OVA)的吸附动力学图。【图7】Fe3O4@SiO2@UiO-PBA微球对不同蛋白质的选择性吸附图。【图8】Fe3O4@SiO2@UiO-PBA微球吸附复杂生物样品鸡蛋清中卵清蛋白的加标回收。具体实施方式实施例1：Fe3O4@SiO2@UiO-PBA微球的合成(1)在30mL乙醇中加入500mg琥珀酸酐(SA)和1mL3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，超声混匀，30℃下搅拌3h；向上述溶液中加入40mgFe3O4@SiO2、20mL乙醇和3mL去离子水，继续搅拌12h，磁分离，用去离子水和乙醇洗涤，真空干燥得到羧基功能化的Fe3O4@SiO2(Fe3O4@SiO2-COOH)。(2)93.22mg氯化锆(ZrCl4)与72.46mg2-氨基对苯二甲酸(H2BDC-NH2)分散于60μL乙酸和30mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，将20mg的Fe3O4@SiO2-COOH加入上述溶液中，130℃下反应4h,磁分离，用去离子水和乙醇洗涤，60℃下干燥得到MOF修饰的磁性微球(Fe3O4@SiO2@UiO-66-NH2)。(3)在15mL二甲基亚砜(DMSO)中加入200mg4-羧基苯硼酸，80mgN-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和40mg1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)溶于5mLDMSO中，将其加入至上述溶液中反应20min，最后，加入50mgFe3O4@SiO2@UiO-66-NH2，室温下反应24h，磁分离，用去离子水和乙醇洗涤，120℃下干燥得到苯硼酸功能化的磁性MOF微球(Fe3O4@SiO2@UiO-PBA)。实施例2：Fe3O4@SiO2@UiO-PBA微球用于糖蛋白的富集取5mgFe3O4@SiO2@UiO-PBA溶于5mLpH＝7.4的蛋白溶液中，室温下振荡30min，磁分离将结合有糖蛋白的Fe3O4@SiO2@UiO-PBA从溶液中分离出来，上清液用HPLC分析检测，分离出来的粒子用pH＝2.5的PBS溶液洗5次，将吸附的糖蛋白洗脱下来。实施例3：用pH＝7.4的PBS缓冲液将鸡蛋清稀释500倍，然后向稀释的鸡蛋清中分别加入0.2,0.5,0.8mg/mL的卵清蛋白(OVA)制成蛋清样品。将Fe3O4@SiO2@UiO-PBA分别与三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球，其特征在于该微球由内至外依次是磁性内核、连接层、金属有机骨架层和苯硼酸外层，层与层之间通过化学键键合。

【技术特征摘要】
1.一种苯硼酸功能化的磁性金属有机骨架微球，其特征在于该微球由内至外依次是磁性内核、连接层、金属有机骨架层和苯硼酸外层，层与层之间通过化学键键合。2.根据权利要求1所述的磁性内核，其特征在于该磁性内核取自Fe3O4、γ-Fe2O3、Co3O4、NiO中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的连接层，其特征在于该连接层为SiO2、聚多巴胺、壳聚糖、聚醚酰亚胺中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的金属有机骨架层，其特征在于该金属有机骨架层为含有Zr4+/2-氨基对苯二甲酸的多孔层。5.根据权利要求1所述的苯硼酸外层，其特征在于该苯硼酸外层中的苯硼酸基团为末端基团。6.根据权利要求1所述的化学键，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春燕，李淑婷，钟冠群，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43