一种胱胺修饰的功能化磁性材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种胱胺修饰的功能化磁性材料及其制备方法和应用，其制备方法包括以下步骤：用50～200mM的2

【技术实现步骤摘要】
一种胱胺修饰的功能化磁性材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及复杂基质体系中代谢物分离
，具体的说，涉及一种以共价键结合方式选择性捕获含磷酸/羧酸基团代谢物的功能化磁性材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着分析技术的快速发展，代谢组学已成为对生物样品中全面代谢物进行分析的有力工具。由于其高灵敏度、高选择性以及与色谱良好的兼容性，质谱法目前是分析生物样品中复杂代谢物的主要技术。随着质谱仪器、电离技术和数据分析软件的快速发展，质谱在代谢组学应用中取得了长足的进步，但代谢物的质谱分析仍有其局限性。生物样本基质复杂，其代谢物的物理化学性质和丰度水平差异很大，代谢组学分析中很大程度上忽略了低浓度代谢物。化学衍生能够改变分析物的化学和物理性质，提高代谢物的电离效率和色谱分离，从而显着提高液相色谱
‑
质谱(LC
‑
MS)方法的检测灵敏度，以促进靶向代谢产物检测和鉴定。然而，这些衍生化方法大都需要克服来自样本背景及过量衍生试剂带来的干扰。选择性地发现生物样本中(低丰度)代谢物对于更好地了解整个代谢组至关重要。与更成熟的组学领域相比，该研究领域的化学生物学工具的发展受到限制，需要新方法来选择性分析生物样本中低丰度代谢物。
[0003]含羧酸或者磷酸基团的阴离子代谢物，如磷酸化糖、磷酸化羧酸、羧酸盐、磷酸盐、核苷酸等，在许多生物代谢过程中发挥重要作用。但由于其丰度差异大、强极性不易色谱分离、以及来自样品基质的离子抑制，从生物样品中检测这些极性代谢物通常具有挑战性。
[0004]磁珠因其独特的性质，在生物等领域具有广泛的应用，其在解决诊断和治疗领域中基本的生物学和医学问题具有巨大潜力。磁珠被广泛用于分析酶、适体和抗体等大分子，但它们在代谢物分析中的综合应用很少被报道。对磁珠表面进行可裂解官能化基团修饰，利用固定在磁珠上的可裂解基团，从生物样本中特异性捕获代谢物并在温和条件下释放。通过磁分离可以有效去除未反应的基质背景，得到的目标物离子抑制降低，质谱灵敏度显著提高，有助于检测低浓度的代谢物。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决目前强极性代谢物磷酸/羧酸类化合物分析方法的不足，提供一种功能化磁性材料的制备路线以及在复杂体系中化学选择性捕获含磷酸/羧酸基团代谢物的方法。
[0006]本专利技术提供的功能化磁性材料，将带有可断裂基团的胱胺固定在磁珠上，得到高密度胱胺修饰的功能化磁性材料。阴离子代谢物上的磷酸/羧酸基团与功能化磁性材料上的胺基发生共价反应，被选择性捕获，通过简单的磁分离和洗涤的方法除去未参与反应的基质和过量的催化剂，最后通过二硫苏糖醇(DTT)等试剂还原胱胺上二硫键释放出目标物。最终得到半胱胺修饰的磷酸和羧酸基团化合物，可直接用于分析。由于除去了背景信号干扰，加上高效的化学选择性捕获，得到的目标物质谱检测灵敏度大大提高，可以用于分析生
物样本中低丰度的磷酸和羧酸基团化合物，扩大了代谢物的覆盖范围。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种胱胺修饰的功能化磁性材料的制备方法，包括以下步骤：用50～200mM的2
‑
(N
‑
吗啉)乙磺酸溶液配置0.5～1.5M的胱胺二盐酸盐溶液，加入有机碱，然后与表面连接有N
‑
羟基琥珀酰亚胺基团的聚合物磁珠混匀，振荡反应，反应完成后，磁分离除去溶剂，洗涤后得到胱胺修饰的功能化磁性材料。
[0009]进一步，在上述胱胺修饰的功能化磁性材料的技术方案中，包括以下步骤：用50～100mM的2
‑
(N
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吗啉)乙磺酸溶液和有机碱配置0.8～1.2M的胱胺二盐酸盐溶液，然后与表面连接有N
‑
羟基琥珀酰亚胺基团的聚合物磁珠混匀，振摇反应时间大于5分钟，反应完成后，磁分离除去溶剂，依次用水和乙腈洗涤，得到胱胺修饰的功能化磁性材料。
[0010]进一步，所述有机碱占胱胺二盐酸盐溶液的5～25vt％，所述每1ml胱胺二盐酸盐溶液加入聚合物磁珠不超过20mg，所述有机碱选自三乙胺、N,N
‑
二异丙基乙胺或N
‑
甲基吗啉。
[0011]进一步，所述有机碱占胱胺二盐酸盐溶液的8～15vt％，反应时间为5～30分钟。
[0012]采用上述技术方案的有益效果在于：在本专利技术限定的参数下制得的功能化磁性材料胱胺修饰比例更高，后续偶联含磷酸或羧酸基团阴离子代谢物的效果更好。
[0013]进一步，所述表面连接有N
‑
羟基琥珀酰亚胺基团的聚合物磁珠的制备方法为：
[0014]将(1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHS)按摩尔比0.5
‑
2:1溶解在50～200mM 2
‑
(N
‑
吗啉)乙磺酸缓冲液中，(1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N
‑
羟基琥珀酰亚胺(NHS)的浓度均为2M，加入纳米磁珠，在室温下振荡进行反应，磁分离，清洗备用。
[0015]进一步，对上述以(1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺为原料制备的聚合物磁珠进行进一步修饰，其包括以下步骤：
[0016]1)与乙二胺偶联，用0.1M的2
‑
(N
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吗啉)乙磺酸溶液和三乙胺配置0.8～1.2M的乙二胺二盐酸盐溶液，三乙胺占乙二胺二盐酸盐溶液的体积百分数为10～12％，加入上述制备的聚合物磁珠中，振荡反应5～120分钟得到乙二胺修饰的聚合物磁珠；
[0017]2)乙二胺修饰的聚合物磁珠与过量的丁二酸酐反应得到羧基聚合物磁珠，反应溶剂为DMF或DMSO，反应温度为25～50℃，反应时间5～12h；
[0018]3)将过量(1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺溶于DMF或二氯甲烷中，加入羧基聚合物磁珠过夜反应，活化重新得到表面连接有N
‑
羟基琥珀酰亚胺基团的聚合物磁珠，磁分离，清洗备用。
[0019]采用上述进一步的有益效果在于：本专利技术限定的反应体系制得的功能化磁性材料后续用于化学选择性偶联含磷酸或羧酸基团阴离子代谢物的效果最佳，杂质干扰最少。
[0020]进一步，清洗方法为采用50％乙腈和乙腈清洗2次，能有效洗去聚合物磁珠表面不稳定的低聚物，大大降低后续偶联引入的干扰。
[0021]本专利技术还提供了上述所述的一种胱胺修饰的功能化磁性材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胱胺修饰的功能化磁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：用50～200mM的2
‑
(N
‑
吗啉)乙磺酸溶液配置0.5～1.5M的胱胺二盐酸盐溶液，加入有机碱，然后与表面连接有N
‑
羟基琥珀酰亚胺基团的聚合物磁珠混匀，振荡反应，反应完成后，磁分离除去溶剂，洗涤后得到胱胺修饰的功能化磁性材料。2.根据权利要求1所述的一种胱胺修饰的功能化磁性材料的制备方法，其特征在于，用50～100mM的2
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(N
‑
吗啉)乙磺酸溶液和有机碱配置0.8～1.2M的胱胺二盐酸盐溶液，然后与表面连接有N
‑
羟基琥珀酰亚胺基团的聚合物磁珠混匀，振摇反应时间大于5分钟，反应完成后，磁分离除去溶剂，依次用水和乙腈洗涤，得到胱胺修饰的功能化磁性材料。3.根据权利要求1所述的一种胱胺修饰的功能化磁性材料的制备方法，其特征在于，所述有机碱占胱胺二盐酸盐溶液的5～25vt％，所述每1ml胱胺二盐酸盐溶液加入聚合物磁珠不超过20mg，所述有机碱选自三乙胺、N,N
‑
二异丙基乙胺或N
‑
甲基吗啉。4.根据权利要求1所述的一种胱胺修饰的功能化磁性材料的制备方法，其特征在于，所述表面连接有N
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羟基琥珀酰亚胺基团的聚合物磁珠的制备方法为：将(1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N
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羟基琥珀酰亚胺(NHS)按摩尔比0.5
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2:1溶解在50～200mM 2
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(N
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吗啉)乙磺酸缓冲液中，(1
‑
(3
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二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N
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羟基琥珀酰亚胺(NHS)的浓度均为2M，加入纳米磁珠，在室温下振荡进行反应，磁分离，清洗备用。5.根据权利要求4所述的一种胱胺修饰的功能化磁性材料的制备方法，其特征在于，对权利要求4以(1
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(3
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二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐和N
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羟基琥珀酰亚胺为原料制备的聚合物磁珠进行进一步修饰，其包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智立，刘帅，赖治臻，张沫，田洪涛，
申请(专利权)人：中国医学科学院基础医学研究所，
类型：发明
国别省市：