一种亲水基团修饰二维磁性纳米材料的制备及其在糖肽规模化富集中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种亲水基团修饰二维磁性纳米材料及其制备方法与应用。该材料由二维二硫化钼纳米材料、通过金属共价键连接在二维二硫化钼纳米材料表面的磁性纳米颗粒、通过“Au‑S”键方式聚合在二维二硫化钼纳米材料表面的纳米金线、通过“Au‑S”键方式聚合在所述纳米金线表面的亲水性基团试剂组成。通过该材料中的基团试剂与糖基化肽段的亲水相互作用及静电相互作用，实现对糖肽高效地选择性富集；糖基化肽段富集效果好，可以实现低浓度人血清白蛋白(如IgG)与人尿液外泌体蛋白中糖肽的富集检测。

Preparation of a two-dimensional magnetic nano material modified by hydrophilic group and its application in large-scale concentration of glycopeptide

【技术实现步骤摘要】
一种亲水基团修饰二维磁性纳米材料的制备及其在糖肽规模化富集中的应用
本专利技术属于功能化磁性纳米材料
，具体涉及一种亲水基团修饰二维磁性纳米材料的制备及其在糖肽规模化富集中的应用。
技术介绍
蛋白质糖基化在许多生物学过程中都起着至关重要的作用，并且与各种癌症的发生和发展密切相关。因此，分析复杂生物样品中糖基化肽段的异常变化是至关重要的。目前针对糖蛋白的研究策略主要是将糖蛋白酶解成肽段，之后通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)或液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)进行分析。但是，胰蛋白酶消化的肽段混合物中糖肽的丰度低以及压倒性非糖肽的信号抑制导致基于质谱(MS)的大规模糖肽鉴定面临重大挑战。因此，对于复杂的蛋白质组学研究，从复杂的生物样品中对糖肽的选择性富集策略是必要的。目前针对糖肽富集的方法按原理可以分为：凝集素亲和层析法，化学酰肼法，硼酸亲和层析和亲水相互作用法(HILIC)。其中，凝集素亲和色谱法具有很高的特异性，但后续不易分离，不利于进一步分析；酰肼化学法的富集策略会对糖链造成不同程度的破坏，无法得到完成的糖链信息；硼酸亲和层析与糖链的相互作用力小，对复杂样品中糖基化肽段选择性有限。但是，基于HILIC的糖肽富集具有操作简单，可重复性高和与MS相容性好的优点，因此受到了越来越多的研究关注。尽管许多工作中都采用了基于HILIC的方法，但是市售的微米级HILIC材料仍然存在较低的富集效率，特异性和选择性差等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种亲水基团修饰二维磁性纳米材料及其制备方法。本专利技术所提供的亲水基团修饰二维磁性纳米材料，由二维纳米材料，磁性纳米颗粒，修饰在所述二维纳米材料表面的纳米金线和通过“Au-S”键方式聚合在所述纳米金线表面的亲水性基团试剂组成。上述的材料中，所述二维纳米材料可为二硫化钼；所述二维纳米材料是指层状结构的纳米材料，粒径为20～400nm。上述的材料中，所述磁性纳米颗粒可为四氧化三铁纳米颗粒，具体可为γ-Fe3O4磁性纳米颗粒。所述磁性纳米颗粒的粒径可为20～200nm。上述的材料中，所述亲水性基团试剂可为还原型谷胱甘肽(GSH)。上述的材料中，所述亲水基团修饰二维磁性纳米结构示意式可如下：式Ⅰ中，表示钼原子，表示硫原子，表示在二硫化钼表面的磁性纳米颗粒，表示纳米金线，表示还原型谷胱甘肽。本专利技术还提供了所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料的制备方法。本专利技术所提供的亲水基团修饰二维磁性纳米材料的制备方法，包括下述步骤：(1)通过水热法合成二维二硫化钼纳米材料，得到产物Ⅰ；(2)通过水热法在产物Ⅰ的表面负载磁性纳米颗粒，得到产物Ⅱ；(3)在所述产物Ⅱ中二维二硫化钼纳米材料表面通过“Au-S”键修饰纳米金线，得到表面修饰有纳米金线的产物Ⅲ；(4)在适当的溶液中，所述表面修饰有纳米金线的产物Ⅲ与亲水性基团试剂进一步通过“Au-S”键聚合，即可得到所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料。上述的制备方法中，步骤(1)中，可采用水热法合成二维二硫化钼纳米材料；步骤(2)中，可继续采用水热法利用金属共价键在所述二维纳米材料表面负载磁性纳米颗粒。在本专利技术的具体实施例中，通过如下步骤合成二维二硫化钼：将钼酸钠，硫脲，聚乙二醇-20,000加入超纯水中,超声涡旋获得均一透明的溶液。将所得溶液转移至不锈钢高压反应釜中，放置在电烘箱下进行水热反应，即可得到产物Ⅰ。其中，所述水热反应的温度为190～240℃，具体可为220℃；所述水热反应的时间为6～24h，具体可为20h。所述钼酸钠、硫脲、聚乙二醇-20,000的质量比为40:51:1。在本专利技术的具体实施例中，以二硫化钼为例，在二维二硫化钼纳米材料表面负载磁性纳米颗粒：将二硫化钼、三氯化铁和柠檬酸三钠分散在乙二醇中，超声处理，然后向均一的混合物中加入无水乙酸钠和氨水，再将所得溶液转移至高压反应釜中放置在电烘箱下进行水热反应，即可得到产物Ⅱ。所述水热反应的温度可为190～220℃，具体可为200℃；所述水热反应的时间可为6～12h小时，具体可为9小时。所述二硫化钼、所述三氯化铁的质量比可为1:1～1:5，具体可为3:4。所述二硫化钼、所述柠檬酸三钠的质量比可为1:1～1:1.5，具体可为1:1。所述二硫化钼、所述无水乙酸钠的质量比可为1:20～1:40，具体可为3:70。上述的制备方法中，步骤(3)中，可采用常规的方法在所述二维纳米材料的表面修饰纳米金线。在本专利技术的具体实施例中，通过以下步骤在二维磁性纳米材料的表面修饰纳米金线：将产物Ⅱ，三水合四氯化金和油胺，三异丙基硅烷混合于的正己烷中，室温静置4小时，即可得产物Ⅲ。上述的制备方法中，步骤(4)中，所述基团试剂为还原型谷胱甘肽。所述溶液可为水乙醇混合溶液，其中水与乙醇的体积比可为3:1。本专利技术还提供了上述亲水基团修饰二维磁性纳米材料的应用。所述应用为上述亲水基团修饰二维磁性纳米材料在糖肽规模化富集中的应用。本专利技术提供了利用上述亲水基团修饰二维磁性纳米材料对糖肽富集的方法。所述方法包括如下步骤：1)利用亲水基团修饰二维磁性纳米材料吸附糖肽样品中的糖肽；2)采用外加磁场分离含有糖肽的二维磁性金属硫化物材料，即可实现对所述糖肽的富集。上述的方法步骤1)中，所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料与所述糖肽样品的质量比为15：1～25：1。上述的方法步骤1)中，所述吸附的步骤具体如下：将所述糖肽样品和所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料置于富集缓冲溶液中进行震荡孵育。所述糖肽样品以糖肽样品溶液的形式进行添加；所述糖肽样品溶液中糖液样品的浓度可为0.5pmol/mL～1mmol/mL，具体可为10pmol/mL～1mmol/mL、10pmol/mL、50pmol/mL或1mmol/mL；所述糖肽样品溶液的溶剂可为无水乙腈、水和三氟乙酸按照体积比依次为88：11.9：0.1得到的混合溶剂。所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料的质量和所述富集缓冲溶液的体积比可为20μg：(50～200)μL，具体可为20μg：200μL。上述的方法中，所述富集缓冲溶液具体可为无水乙腈、水和三氟乙酸按照体积比依次为88：11.9：0.1得到的混合溶液。上述的方法中，所述震荡孵育的频率可为1200～1500rpm，时间可为30～45分钟。上述的方法中，所述方法在所述吸附之前还包括用富集缓冲液洗涤所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料的步骤。上述的方法中，所述方法在所述磁性分离之后还包括：用洗脱液洗脱吸附有糖肽的亲水基团修饰二维磁性纳米材料并收集洗脱液的步骤。所述洗脱液可为无水乙腈、水和三氟乙酸按照体积比30：69.9：0.1得到的混合溶液。本专利技术还进一步提供了一种糖肽的分析方法。该方法包括：a1)采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水基团修饰二维磁性纳米材料，由二维纳米材料、负载在所述二维纳米材料表面的磁性纳米颗粒、修饰在所述二维纳米材料表面的纳米金线、以及通过“Au-S”键方式聚合在所述纳米金线表面的亲水性基团试剂组成；/n所述二维纳米材料为二维二硫化钼纳米材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种亲水基团修饰二维磁性纳米材料，由二维纳米材料、负载在所述二维纳米材料表面的磁性纳米颗粒、修饰在所述二维纳米材料表面的纳米金线、以及通过“Au-S”键方式聚合在所述纳米金线表面的亲水性基团试剂组成；
所述二维纳米材料为二维二硫化钼纳米材料。


2.根据权利要求1所述的亲水基团修饰二维磁性纳米材料，其特征在于：
所述二维纳米材料为层状的二硫化钼纳米材料；
所述二维纳米材料粒径为20～400nm；
所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁纳米颗粒，具体为γ-Fe3O4磁性纳米颗粒；
所述磁性纳米颗粒的粒径为20～200nm；
所述亲水性基团试剂为还原型谷胱甘肽。


3.根据权利要求2所述的亲水基团修饰二维磁性纳米材料，其特征在于：
所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料的结构示意式，如式I所示：



式Ⅰ中，表示钼原子，表示硫原子，表示在二硫化钼表面的磁性纳米颗粒，表示纳米金线，表示还原型谷胱甘肽。


4.权利要求1-3中任一项所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)通过水热法合成二维纳米材料，得到产物Ⅰ；
(2)在二维纳米材料的表面负载磁性纳米颗粒，得到产物Ⅱ；
(3)在所述产物Ⅱ中二维纳米材料表面通过“Au-S”键修饰纳米金线，得到表面修饰有纳米金线的产物Ⅲ；
(4)在适当的溶液中，所述表面修饰有纳米金线的产物Ⅲ与亲水性基团试剂进一步通过“Au-S”键聚合，得到所述亲水基团修饰二维磁性纳米材料。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，采用水热法在合成二维二硫化钼纳米材料，包括下述步骤：将钼酸钠，硫脲，聚乙二醇-20,000加入超纯水中，超声涡旋获得均一透明的溶液，将所得溶液转移至不锈钢高压反应釜中，放置在电烘箱下进行水热反应，得到产物Ⅰ；
其中，所述水热反应的温度为190～240℃；所述水热反应的时间为6～24h；
所述钼酸钠、硫脲、聚乙二醇-20,000的质量比为40:51:1。


6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，采用水热法在二维二硫化钼纳米材料表面负载磁性纳米颗粒，包括下述步骤：将二维二硫化钼纳米材料、三氯化铁和柠檬酸三钠分散在乙二醇中，超声处理，然后向均一的混合物中加入无水乙酸钠和氨水，再将所得溶液转移至高压反应釜中放置在电...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦伟捷，张养军，张汉卿，
申请(专利权)人：北京蛋白质组研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11