一种纤维素微球、纤维素微柱及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维素微球、纤维素微柱及其制备方法和应用，其中，所述纤维素微球用于糖肽和/或聚糖的富集和/或纯化预处理，所述纤维素微球由纤维素水溶液经溶液～凝胶转换法固化而成，且直径为5～20μm，所述微柱内填充有纤维素微球，且柱体两端开口，一端设有高分子亲水性材质的圆形垫片，垫片孔径小于纤维素微球直径。本发明专利技术的纤维素微球合成过程简单、快速、绿色、无污染、成本低，比表面积大，粒径均匀，合成的纤维素微球呈现出规则的球形，表面具有多孔结构，在富集或纯化过程中能够更好地与糖肽或聚糖充分接触，将所合成的纤维素微球填充在移液枪头中，形成一个微柱体系，可在2min内实现聚糖和糖肽的高效纯化和富集。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素微球、纤维素微柱及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种纤维素微球、纤维素微柱及其制备方法和应用，属于生化分析领域。
技术介绍
作为最重要的蛋白质翻译后的修饰过程之一，蛋白质的糖基化涉及许多生物过程，包括免疫反应，分子识别，蛋白质折叠和受体刺激等。据报道，蛋白糖基化过程中的异常变化可能导致严重的人类疾病。因此，通过表征糖肽和聚糖，从而对蛋白糖基化进行深入研究具有重要的意义。在分析化学的发展中，质谱(MS)已被公认为聚糖蛋白质组学分析中的首选技术。其在分析聚糖和糖肽时具有较低的样品消耗量，较高的通量和较高的灵敏度。但是，质谱的应用同时也受限于复杂的糖基化异质性、低丰度的聚糖/糖肽以及来自非目的产物的信号抑制。因此，为了解决这些问题，在质谱检测之前对聚糖/糖肽进行有效的预处理是必不可少的。近年来，科研工作者已经探索了各种预处理方法来富集糖肽或纯化聚糖，主要包括凝集素亲和法，硼酸亲和法，肼化学偶联法和亲水作用色谱(HILIC)等。在这些方法中，凝集素亲和虽然对特定糖肽的专一性高，但其只对含有某一类末端聚糖的糖肽有效，对其他糖肽并没有有效的结合作用；利用硼酸化学法对聚糖蛋白或糖肽进行捕获时，其与糖肽的结合会受到大量非糖肽的抑制，除此之外，硼酸同顺式邻位或间位二径基之间的反应不仅限于聚糖类，其他具有顺式经基的组分如核苷酸也可能同样被捕获，从而对分析结果造成干扰；肼化学法富集糖肽时，要经过多步衍生，操作繁琐，且酶切释放肽时，聚糖链部分还保留在固相上，这样就限制了该方法在聚糖链结构解析中的应用。在这些方法中，亲水作用色谱法因其对糖基化覆盖率高、方法重现性好、易于与质谱联用等优点而备受关注。通过利用聚糖部分和基质之间的亲水相互作用的基于HILIC的方法成本低，效率高、重现性好。因此，发展新型亲水材料将有助于进一步提高糖肽富集的效率。近年来，各种不同的亲水性的材料已被广泛应用于糖肽富集。然而，这些亲水性材料的合成通常需要复杂的合成程序、多步骤的功能化以及较长的孵育时间。这种繁琐的过程大大增大的分析方法的成本，极大地限制了它们在实际样品中的应用。因此，亟待设计一款程序简单、灵敏度高、回收率好的亲水性糖肽富集材料。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是获得一种纤维素微球、纤维素微柱及其制备方法和应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的纤维素微球和纤维素微柱及其制备方法和应用的技术方案如下：一种纤维素微球，所述纤维素微球用于糖肽和/或聚糖的富集和/或纯化预处理，所述纤维素微球由纤维素水溶液经溶液-凝胶转换法固化而成，且直径为5～20μm。本专利技术中的纤维素微球体积均一，优选的纤维素微球平均直径为12μm，纤维素微球呈现出规则的球形，其尺寸分布曲线符合高斯分布。纤维素微球的表面具有多孔结构，这使得微球在富集或纯化过程中能够更好地与糖肽或聚糖充分接触。在纤维素微球的红外光谱中，纤维素微球表现出了纤维素的特征吸附，在1065cm-1处观察到的峰归因于C-O键的伸缩振动；在-3447cm-1处出现的另一个强峰对应于羟基的伸缩振动，证实了纤维素微球含有大量的羟基。通过纤维素微球的N2吸附-解吸曲线，可以知道测定其BET比表面积高达209.7m2g-1，所对应的孔径为10nm。所述纤维素微球的制备方法包括如下步骤：i.将含纤维素的原料溶于预冷至-10～-15℃的氢氧化钠/尿素/水溶液中，机械搅拌得澄清透明的纤维素水溶液，纤维素水溶液的纤维素质量浓度为3.0～4.0％；溶解后离心；ii.取步骤i中离心后的纤维素水溶液逐滴滴入含有Span80的液体石蜡悬浮液中，滴加温度为40～50℃，滴加结束后继续40～50℃搅拌至悬浮均匀；iii.向步骤ii中搅拌结束的悬浮液中加入无水乙醇，搅拌均匀后，缓慢降温至室温，悬浮液固化以得到纤维素微球。由于纤维素在氢氧化钠尿素水溶液中具有良好的溶解性，因此选择以氢氧化钠/尿素/水溶液作为溶剂，优选的氢氧化钠/尿素/水溶液中重量比为氢氧化钠：尿素：水＝7～9:6～12:79～87。含纤维素原料优选为棉短绒，提取出的纤维素微球粒径均匀，形状均一。其他含纤维素的原料如木材、秸秆、植物残渣等也可以作为原料使用。优选的，氢氧化钠/尿素/水溶液中各组分的重量比为氢氧化钠：尿素：水＝7:12:81。优选的，制备时预冷至-15℃采用110g氢氧化钠/尿素/水溶液中加入4g棉短绒，得到的纤维素水溶液的质量浓度为3.5％。步骤i中的离心条件具体为：在6000r/min、15℃的条件下离心10min。优选的，含有Span80的液体石蜡悬浮液的制备步骤包括：将2～3g的Span80溶于100mL的液体石蜡中，在800～1200r/min，40～50℃水浴的条件下机械搅拌至均匀。进一步优选的，离心转速为1000r/min，水浴温度为45℃。优选的，步骤ii具体为：将2～3g的Span80溶于100mL的液体石蜡中，在800～1200r/min，40～50℃水浴的条件下机械搅拌30min；称取16.9g的纤维素溶液在45℃下逐滴滴入悬浮液中，30min内滴完，悬浮液中继续搅拌至均匀。进一步优选的，离心转速为1000r/min，水浴温度为45℃。液体石蜡中优选地加入2.54gSpan80。优选的，步骤iii具体为：向步骤ii中搅拌结束的悬浮液中，加入150mL的无水乙醇，搅拌后，缓慢降温至室温，悬浮液固化以得到纤维素微球。优选的，固化的纤维素微球还包括洗涤步骤，洗涤时依次采用水和乙醇分别洗涤，更优选为分别洗涤3次。优选的，洗涤后的纤维素微球冷冻干燥或者在50％的乙醇/水中保存以备后用。本专利技术还提供了一种上述纤维素微球的制备方法，制备方法主要采用溶液～凝胶转换法，具体步骤如下：i.将含纤维素的原料溶于预冷至-10～-15℃的氢氧化钠/尿素/水溶液中，机械搅拌得澄清透明的纤维素水溶液，纤维素水溶液的纤维素质量浓度为3.0～4.0％；溶解后离心；ii.取步骤i中离心后的纤维素水溶液逐滴滴入含有Span80的液体石蜡悬浮液中，滴加温度为45℃，滴加结束后继续45℃搅拌至悬浮均匀；iii.向步骤ii中搅拌结束的悬浮液中加入无水乙醇，搅拌均匀后，缓慢降温至室温，悬浮液固化以得到纤维素微球。由于纤维素在氢氧化钠尿素水溶液中具有良好的溶解性，因此选择以氢氧化钠/尿素/水溶液作为溶剂，优选的氢氧化钠/尿素/水溶液中重量比为氢氧化钠：尿素：水＝7～9:6～12:79～87。含纤维素原料优选为棉短绒，提取出的纤维素微球粒径均匀，形状均一。其他含纤维素的原料如木材、秸秆、植物残渣等也可以作为原料使用。优选的，氢氧化钠/尿素/水溶液中各组分的重量比为氢氧化钠：尿素：水＝7:12:81。优选的，制备时采用预冷到-15℃的110g氢氧化钠/尿素/水溶液中加入4g棉短绒，得到的纤维素水溶液的质量浓度为3.5％。步骤i中的离心条件具体为：在6000r/min、15℃的条件下离心10min。优选的，含有Span80的液体石蜡悬浮液的制备步骤包括：将2～3g的Span80溶于100mL的液体石蜡中，在800～1200r/min，40～50℃水浴的条件下机械搅拌30min。优选的，步骤ii具体为：将2～3g的Span80溶于100mL的液体石蜡中，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素微球，其特征在于：所述纤维素微球用于糖肽和/或聚糖的富集和/或纯化预处理，所述纤维素微球由纤维素水溶液经溶液‑凝胶转换法固化而成，且直径为5～20μm。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素微球，其特征在于：所述纤维素微球用于糖肽和/或聚糖的富集和/或纯化预处理，所述纤维素微球由纤维素水溶液经溶液-凝胶转换法固化而成，且直径为5～20μm。2.根据权利要求1所述的纤维素微球，其特征在于：所述纤维素微球的平均直径为12μm。3.根据权利要求1所述的纤维素微球，其特征在于，所述纤维素微球通过如下步骤方法制得：i.将含纤维素的原料溶于预冷至-10～-15℃的氢氧化钠/尿素/水溶液中，机械搅拌得澄清透明的纤维素水溶液，纤维素水溶液的纤维素质量浓度为3.0～4.0％；溶解后离心；ii.取步骤i中离心后的纤维素水溶液逐滴滴入含有Span80的液体石蜡悬浮液中，滴加温度为40～50℃，滴加结束后继续40～50℃搅拌至悬浮均匀；iii.向步骤ii中搅拌结束的悬浮液中加入无水乙醇，搅拌均匀后，缓慢降温至室温，悬浮液固化以得到纤维素微球。4.一种纤维素微柱，其特征在于：所述微柱内填充有权利要求1～3任一所述的纤维素微球，且柱体两端开口，一端设有高分子亲水性材质的圆形垫片，垫片孔径小于纤维素微球直径。5.根据权利要求4所述的纤维素微柱，其特征在于：所述纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，沙秋月，孙兵杨，
申请(专利权)人：华中科技大学鄂州工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：湖北,42