表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料及制备、应用制造技术

本发明专利技术涉及功能化磁性纳米材料技术领域，提供了一种表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料及制备、应用；该材料包括氨基基团修饰的磁性纳米颗粒、以沉聚方式生长在氨基基团修饰的磁性纳米颗粒表面的共价有机框架材料层、通过共价有机框架材料层表面活性基团固定的连接臂、通过共价有机框架材料层表面活性基团固定的Hsp90α多克隆抗体和用于封闭多余活性反应位点的封端试剂。该材料用于对Hsp90α的富集。本发明专利技术材料合成简单、快速；Hsp90α多克隆抗体通过有序排列的活性基团规律固载在材料表面，避免了抗体无序排列导致的活性位点掩盖问题；可实现低浓度Hsp90α的富集检测；首次建立肿瘤标志物Hsp90α的高效富集分离。

Surface Covalent Organic Framework Material Modified Magnetic Nanomaterials and Their Preparation and Application

The invention relates to the technical field of functional magnetic nanomaterials, and provides a magnetic Nano-material Modified by covalent organic framework materials and its preparation and application. The material includes magnetic nanoparticles modified by amino groups, covalent organic framework material layer grown on the surface of magnetic nanoparticles modified by amino groups by agglomeration, and surface of covalent organic framework material layer through covalent organic framework material layer. The binding arm of the active group, the polyclonal antibody of Hsp90alpha fixed by the surface active group of the covalent organic framework material layer, and the blocking reagent for blocking the redundant active reaction sites. The material is used for enrichment of Hsp90alpha. The material of the invention is simple and fast to synthesize; the polyclonal antibody Hsp90a is immobilized on the surface of the material by orderly arrangement of active groups, thus avoiding the problem of active site masking caused by disorderly arrangement of antibodies; the enrichment and detection of low concentration Hsp90a can be realized; and the efficient enrichment and separation of the tumor marker Hsp90a has been established for the first time.

【技术实现步骤摘要】
表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料及制备、应用
本专利技术涉及功能化磁性纳米材料
，特别涉及一种表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料及制备、应用。
技术介绍
人热休克蛋白90α(Heatshockprotein90α，Hsp90α)是遗传上高度保守的热休克蛋白家族成员之一。作为一种ATP依赖的分子伴侣，Hsp90α可以调节多种底物蛋白活性进而参与到复杂的生命活动中。除了在细胞内行使分子伴侣作用，最近研究表明，Hsp90α还可被肿瘤细胞分泌到细胞外。并且，在多种癌症患者血浆中已检测到Hsp90α，其表达水平与肿瘤恶性程度呈一定相关性。目前，Hsp90α蛋白的定量检测方法主要涉及酶联免疫吸附法(enzymelinkedimmunosorbentassay,ELISA)。然而，该方法存在费时费力、试剂昂贵、定量重复性差等问题。近年来，质谱成为生物标志物定量分析的有力工具。然而由于Hsp90α在血液中含量极低(ng/mL)，因此在质谱检测前，对Hsp90α蛋白进行有效的富集分离是质谱定量分析的关键。最近，基于磁性纳米颗粒的免疫亲和材料由于具有易操作、易修饰、对目标物分离的高特异性和高灵敏度特点，受到越来越多人的关注。通常，抗体通过物理吸附或共价修饰无序地固定在材料表面。物理吸附法中，抗体通过静电引力、范德华力、亲水相互作用力等非共价力结合，导致该方法固载的抗体易脱落、实验重复性差等。因此，通过共价键固定抗体成为常用方法。然而在该方法中，抗体通过赖氨酸无规律地固定在磁性载体表面，其表面活性位点可能被掩盖，直接影响抗原抗体结合效率。人们将目光投向可有序固载抗体的基质材料，如二维或三维的DNA四面体结构材料，其特殊结构为抗体有序固载提供空间限制，然而该类材料的应用受到材料连接臂可变性的限制。共价有机框架材料(Covalentorganicframeworks，COFs)是一类由有机单元通过共价键有序构筑的新型多孔结晶材料。COFs材料具有有序排列的活性反应位点，较大比表面积，良好的化学和结构稳定性等优点。然而，由于构成COFs材料的元素主要为碳、氮、氧、硼等质量较轻元素，在溶液中分离需要引入离心步骤，这样既费时又不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料、制备方法及应用，该材料合成方法简单、快速；首次建立了肿瘤标志物Hsp90α的高效富集分离方法；可实现复杂人血浆基质中低浓度(1ug/mL)Hsp90α的富集检测。本专利技术的技术方案如下：一种表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料，包括氨基基团修饰的磁性纳米颗粒、以沉淀聚合方式生长在所述氨基基团修饰的磁性纳米颗粒表面的共价有机框架材料层、通过所述共价有机框架材料层表面活性基团固定的连接臂、通过所述共价有机框架材料层表面活性基团固定的Hsp90α多克隆抗体和用于封闭多余活性反应位点的封端试剂。进一步的，所述表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料的结构式如下：其中，表示氨基修饰的磁性纳米颗粒表示氨基修饰的磁性纳米颗粒。进一步的，将氨基基团修饰在磁性纳米材料表面所采用的试剂为1,6-己二胺将共价有机框架材料层生长在氨基基团修饰的磁性纳米颗粒表面所采用的有机配体为1,3,5-三甲酰基间苯三酚(Tp)和联苯胺(BD)；所述连接臂为辛二酸双(N-羟基琥珀酰亚胺酯)；所述封端试剂为氨基三甘醇单甲醚。进一步的，所述磁性纳米颗粒为Fe3O4磁性纳米颗粒，如γ-Fe3O4磁性纳米颗粒；所述磁性纳米颗粒的粒径为20～200nm，如30～100nm；所述共价有机框架材料层的厚度可为100～300nm，如150～200nm。本专利技术还提供了一种表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料的制备方法，包括如下步骤：(1)在磁性纳米颗粒表面修饰氨基，得到产物Ⅰ；(2)在所述产物Ⅰ表面沉淀聚合共价有机框架材料，得到表面有氨基基团和醛基基团的产物Ⅱ；(3)在所述产物Ⅱ表面通过共价键固定连接臂，得到产物Ⅲ；(4)在所述产物Ⅲ表面通过活性基团与Hsp90α多克隆抗体反应，得到产物Ⅳ；所述活性基团包括琥珀酰亚胺基团和醛基基团；(5)通过封端试剂封闭所述产物Ⅳ表面未反应的活性位点，即可得到所述表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料，即产物V。进一步的，步骤(1)中，所述磁性纳米颗粒可为氨基修饰的γ-Fe3O4磁性纳米颗粒。所述氨基修饰的γ-Fe3O4磁性纳米颗粒可按照溶剂热法制得，如在乙二醇溶液中加入六水三氯化铁、无水乙酸钠和1,6-己二胺，得混合溶液；对所述混合溶液依次进行超声、加热处理，冷却后干燥可得到所述氨基修饰的γ-Fe3O4磁性纳米颗粒，即可得到产物Ⅰ。在乙二醇溶液中，六水三氯化铁的质量和乙二醇的体积比可为(0.4～2.8)g：(15～80)mL，具体可为1g：30mL；所述六水三氯化铁与所述无水乙酸钠的质量比可为(0.4～2.8)：(0.5～6)，具体可为1：4；所述超声的温度可为25℃，时间可为5～40分钟，具体可为30分钟；所述加热的温度可为200℃，时间可为6～10小时，具体可为8小时。步骤(2)中，可采用溶剂热法在所述氨基修饰的磁性纳米材料表面修饰共价有机框架材料。优选的，可通过如下步骤实施：所述产物Ⅰ和所述有机配体1,3,5-三甲酰基间苯三酚(Tp)和联苯胺(BD)分散在乙醇溶液中进行超声、加热处理。所述产物Ⅰ的质量与所述有机配体Tp、BD的质量比可为(30～100)mg：(40～80)mg：(50～120)mg，优选可为35mg：(40～80)mg：(50～120)mg、(30～100)mg：63mg：(50～120)mg、(30～100)mg：(40～80)mg：83mg或35mg：63mg：83mg。所述超声的温度为20-40℃，如具体可为25℃，时间可为5～40分钟；所述加热的温度为160-200℃，如具体可为180℃，时间可为30～80小时；步骤(3)中，所述产物Ⅱ表面带有醛基基团和氨基基团，将连接臂与所述产物Ⅱ反应，获得表面带有醛基基团和琥珀酰亚胺基团的磁性纳米材料，即可得到产物Ⅲ；在乙腈溶液中，所述产物Ⅱ的质量与连接臂的质量比为(0.5～3)mg：(0.1～5)mg，如可为5:1；所述连接臂可为辛二酸双(N-羟基琥珀酰亚胺酯)；步骤(4)中，所述产物Ⅲ在PBS缓冲液中与Hsp90α多克隆抗体反应，即可得到产物Ⅳ；所述产物Ⅲ的质量与Hsp90α多克隆抗体的质量比为(0.5～3)mg：(0.1～2)mg，如具体可为5:1；步骤(5)中，所述产物Ⅳ在PBS缓冲液中与封端试剂反应，即可得到产物V；所述产物Ⅳ的质量与封端试剂的质量比为(0.5～3)mg：(10～200)ug；如具体可为12:1；所述封端试剂为氨基三甘醇单甲醚。本专利技术提供了一种上述的表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料在Hsp90α富集中的应用。本专利技术还提供了一种上述的表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料对Hsp90α进行富集的方法，利用所述表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料的免疫亲和吸附Hsp90α，用外加磁场分离吸附有Hsp90α的所述表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料，即可实现对所述Hsp90α的富集。进一步的，所述共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料，其特征在于，包括氨基基团修饰的磁性纳米颗粒、以沉淀聚合方式生长在所述氨基基团修饰的磁性纳米颗粒表面的共价有机框架材料层、通过所述共价有机框架材料层表面活性基团固定的连接臂、通过所述共价有机框架材料层表面活性基团固定的Hsp90α多克隆抗体和用于封闭多余活性反应位点的封端试剂。

【技术特征摘要】
1.一种表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料，其特征在于，包括氨基基团修饰的磁性纳米颗粒、以沉淀聚合方式生长在所述氨基基团修饰的磁性纳米颗粒表面的共价有机框架材料层、通过所述共价有机框架材料层表面活性基团固定的连接臂、通过所述共价有机框架材料层表面活性基团固定的Hsp90α多克隆抗体和用于封闭多余活性反应位点的封端试剂。2.如权利要求1所述的表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料，其特征在于，所述表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料的结构式如下：其中，表示氨基修饰的磁性纳米颗粒表示氨基修饰的磁性纳米颗粒。3.如权利要求1所述的表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料，其特征在于，将氨基基团修饰在磁性纳米材料表面所采用的试剂为1,6-己二胺；将共价有机框架材料层生长在氨基基团修饰的磁性纳米颗粒表面所采用的有机配体为1,3,5-三甲酰基间苯三酚(Tp)和联苯胺(BD)；所述连接臂为辛二酸双(N-羟基琥珀酰亚胺酯)；所述封端试剂为氨基三甘醇单甲醚。4.如权利要求1-3任一项所述的表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料，其特征在于，所述磁性纳米颗粒为Fe3O4磁性纳米颗粒；所述磁性纳米颗粒的粒径为20～200nm；所述共价有机框架材料层的厚度可为100～300nm。5.一种表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在磁性纳米颗粒表面修饰氨基，得到产物Ⅰ；(2)在所述产物Ⅰ表面沉淀聚合共价有机框架材料，得到表面有氨基基团和醛基基团的产物Ⅱ；(3)在所述产物Ⅱ表面通过共价键固定连接臂，得到产物Ⅲ；(4)在所述产物Ⅲ表面通过活性基团与Hsp90α多克隆抗体反应，得到产物Ⅳ；所述活性基团包括琥珀酰亚胺基团和醛基基团；(5)通过封端试剂封闭所述产物Ⅳ表面未反应的活性位点，即可得到所述表面共价有机框架材料修饰的磁性纳米材料。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述磁性纳米颗粒为氨基修饰的γ-Fe3O4磁性纳米颗粒；所述氨基修饰的γ-Fe3O4磁性纳米颗粒按照溶剂热法制得：在乙二醇溶液中加入六水三氯化铁、无水乙酸钠和1,6-己二胺，得混合溶液；对所述混合溶液依次进行超声、加热处理，冷却后干燥可得到所述氨基修饰的γ-Fe3O4磁性纳米颗粒，即可得到产物Ⅰ；步骤(2)中，采用溶剂热法在所述氨基修饰的磁性纳米材料表面修饰共价有机框架材料；具体通过如下步骤实施：所述产物Ⅰ和所述有机配体1,3,5-三甲酰基间苯三酚(Tp)和联苯胺(BD)分散在乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟睿，方向，江游，黄泽建，龚晓云，谢洁，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11