一种硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法、产品及应用技术

本发明专利技术公开一种硼酸功能化介孔石墨烯‑二氧化硅复合材料的制备方法、产品及应用，所述产品的制备过程包括：首先制备GO@mSiO

【技术实现步骤摘要】
一种硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法、产品及应用
本专利技术涉及糖复合材料
，具体涉及一种硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法、产品及应用。
技术介绍
蛋白质糖基化是有机体中最多样化和最重要的翻译后修饰之一，它可以改变蛋白质的功能，进而对各种生物过程产生深远的影响。而糖基化位点和糖链结构分析是全面并准确地理解糖基化作用的关键。为了同时获取位点和特异性糖肽信息，可以采用一种有效但具有挑战性的方法——完整糖肽鉴定法。近年来，完整糖肽鉴定法作为一个蓬勃发展的领域，吸引了人们的大量关注。基于质谱(MS)分析的策略及其相应方法作为主要驱动因素，极大地促进了糖蛋白质组研究。然而，针对完整糖肽(包括N-糖肽和O-糖肽)的分析，比以去糖基化为中心的糖基化位点和聚糖的个体分析更具有挑战性。蛋白质糖基化具有低丰度、异质性和复杂性这几个特点，这对蛋白质糖基化分析带来了挑战。采用高效富集法，就可以在进行质谱分析之前完整地提取出糖肽，这对于糖肽鉴定而言至关重要。在现行糖肽富集技术中，酰肼化学因其高特异性和选择性而获得最广泛的应用。然而，由于富集过程不可逆，人们无法回收完整糖肽。凝集素亲和层析法和亲水性相互作用液相层析法(HILIC)是富集完整糖肽的两种常用方法。然而，这两种方法的选择性和特异性相对较低，而且每一种凝集素只能分离出一部分聚糖，这导致HILIC法不能区分糖肽和多种亲水性非糖肽。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法、产品及应用，提出了一种新型富集策略，该策略使用硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料(表示为GO@mSiO2-GLYMO-APB)从复杂的生物样品中分离出完整的糖肽。这种复合材料具有多种优点，包括高表面积、介孔结构、协同效应和可逆共价相互作用，使得N-糖肽和O-糖肽能够高效且特异性地富集。一种硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备介孔二氧化硅包覆石墨烯(GO@mSiO2)；(2)制备硼酸键合的3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液(GLYMO-APB)；(3)将步骤(1)制备的介孔二氧化硅包覆石墨烯置于3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液中，加热并搅拌反应2h，离心收集上清液，再次加入3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液，加热搅拌反应，反应完成后再次离心清洗得硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料(GO@mSiO2-GLYMO-APB)。进一步地，所述步骤(1)包括以下步骤：①氧化石墨烯置于水中分散均匀后调节pH值至11.8-12.8，加热搅拌过夜，离心弃上清，烘干得经过处理的氧化石墨烯；②将步骤①经过处理的氧化石墨烯、十六烷基三甲基溴化铵和氨水溶液在水中进行混匀后得混合溶液，滴加正硅酸四乙酯溶液搅拌反应形成双液相体系和溶胀的十六烷基三甲基溴化铵胶束；③取下层液体置于水中重新悬浮后离心、清洗所得固体；④所得固体置于丙酮溶液中回流，产物经清洗真空干燥得所述介孔二氧化硅包覆石墨烯。丙酮溶液中回流的目的在于除去产物中的有机相和模板，使用之前，将所得样品在65℃真空干燥过夜。进一步地，所述步骤①中，利用氢氧化钠溶液调节pH为11.8-12.8，加热温度85℃；进一步地，所述步骤②中十六烷基三甲基溴化铵、氨水溶液和经过处理的氧化石墨烯的混合质量比为0.5g∶0.8ml∶20mg，所述氨水溶液的质量百分比为28％，正硅酸四乙酯溶液为正硅酸四乙酯在环己烷混合溶液的体积分数为5％，正硅酸四乙酯溶液和混合溶液的体积比为1∶5。进一步地，所述步骤③中离心速率为10000rpm/min，离心时间5min；所述步骤④中回流温度80℃，回流时间12h。进一步地，所述步骤(2)包括以下步骤：a.3-氨基苯硼酸(APB)溶于水，调节pH值至9.18，置于冰水浴中滴加3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)，之后将混合溶液加热搅拌反应；b.步骤a反应结束后再次置于冰水浴中滴加3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)，再次加热搅拌反应得硼酸键合的3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液(GLYMO-APB)，4℃以下保存备用。冰水浴中滴加3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)的目的在于避免其水解。进一步地，所述步骤a中3-氨基苯硼酸和水的混合比例为25mg∶10mL，用氢氧化钠溶液调节pH值至9.18，3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的滴加量为20μL/10mL3-氨基苯硼酸水溶液，加热温度40℃，加热反应时间6h；所述步骤b中3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的滴加量为20μL/10mL3-氨基苯硼酸水溶液，加热温度65℃，加热反应时间6h。进一步地，所述步骤(3)中两次加入的GLYMO-APB的量相同，GO@mSiO2和单次加入的GLYMO-APB的混合质量体积比为20mg∶5mL，两次加热反应温度75℃，加热反应时间2h。本专利技术还提供上述的硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法所制备的硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料。本专利技术还提供上述的硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料在富集糖肽中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：氧化石墨烯(GO)具有优良稳定性、高表面积、易改性等特点，因此本专利技术选择氧化石墨烯作为吸附剂的基质，以促进糖肽富集。但值得注意的是，未改性石墨烯材料具有较高的疏水性。因此，用二氧化硅包覆石墨烯，以得到更好的亲水性和较少的非特异性吸附。所制备的GO@mSiO2-GLYMO-APB复合材料具有独特的结构——高比表面积、亲水外表面、大量介孔以及硼酸功能化内孔壁。当GO@mSiO2-GLYMO-APB复合材料与血清样品相互作用时，胰蛋白酶酶解产生的糖肽和肽段可以自由进入孔洞，只有糖肽与孔壁上的硼酸官能团结合，而蛋白质和漏切产生的大分子量的多肽由于尺寸排阻效应被排除在外。GO@mSiO2-GLYMO-APB复合材料的良好选择性不仅得益于硼酸和聚糖之间的可逆共价相互作用，可以选择性地提取和富集复杂样品中的完整糖肽，还得益于二氧化硅和聚糖之间亲水性相互作用的协同作用，此外，介孔石墨烯的高表面积和适当孔径特性也赋予了复合材料对糖肽的选择性。本专利技术合成了一种硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料GO@mSiO2-GLYMO-APB，该材料具有高表面积、介孔结构、协同效应和可逆共价相互作用等优点，将该材料作为分析完整N-糖肽和O-糖肽的有效富集材料。本专利技术复合材料在高灵敏度和选择性富集糖肽方面表现显著，并且与质谱法的效果相同，可以鉴定复杂生物样品中的完整N-糖肽和O-糖肽。实验结果表明，本专利技术复合材料可高效富集N-糖肽和O-糖肽，即便来自人血清的复杂样本中含有高浓度的糖蛋白也能达到一样的效果，从而为富集完整糖肽提供了一种新思路。基于本专利技术的N-糖基化和O-糖基化全面分析将有助于更全面地分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)制备介孔二氧化硅包覆石墨烯；/n(2)制备硼酸键合的3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液；/n(3)将步骤(1)制备的介孔二氧化硅包覆石墨烯置于3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液中，加热并搅拌反应2h，离心收集上清液，再次加入3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液，加热搅拌反应，反应完成后再次离心清洗得硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备介孔二氧化硅包覆石墨烯；
(2)制备硼酸键合的3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液；
(3)将步骤(1)制备的介孔二氧化硅包覆石墨烯置于3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液中，加热并搅拌反应2h，离心收集上清液，再次加入3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷溶液，加热搅拌反应，反应完成后再次离心清洗得硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料。


2.根据权利要求1所述的硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)包括以下步骤：
①氧化石墨烯置于水中分散均匀后调节pH值至11.8-12.8，加热搅拌过夜，离心弃上清，烘干得经过处理的氧化石墨烯；
②将步骤①经过处理的氧化石墨烯、十六烷基三甲基溴化铵和氨水溶液在水中进行混匀后得混合溶液，滴加正硅酸四乙酯溶液搅拌反应形成双液相体系和溶胀的十六烷基三甲基溴化铵胶束；
③取下层液体置于水中重新悬浮后离心，清洗所得固体；
④所得固体置于丙酮溶液中回流，产物经清洗真空干燥得所述介孔二氧化硅包覆石墨烯。


3.根据权利要求2所述的硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤①中，利用氢氧化钠溶液调节pH为11.8-12.8，加热温度85℃。


4.根据权利要求2所述的硼酸功能化介孔石墨烯-二氧化硅复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤②中十六烷基三甲基溴化铵、氨水溶液和经过处理的氧化石墨烯的混合比例为0.5g∶0.8ml∶20mg，所述氨水溶液的质量百分比为28％，正硅酸四乙酯在环己烷混合溶液的体积分数为5％，正硅酸四乙酯溶液和混合溶液的体积比为1∶5。


5.根据权利要求2所述的硼酸功...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹纬倩，孔思远，张权青，杨麓洁，吴梦溪，杨芃原，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31