功能化硫化铜复合纳米材料的制备及其在糖肽富集领域的应用

发布时间：2020-07-26 07:38

【摘要】：蛋白质糖基化是指蛋白质通过共价连接的方式引入糖基功能基团,其在调节蛋白质的功能和众多细胞的生理过程中扮演着重要角色。因此,研究糖基化蛋白的精细结构尤其是糖基修饰的肽链部分,对于早期疾病的诊断和药物研发具有重要的意义。然而,在生命体组织中,天然糖基化蛋白通常以亚化学计量水平存在,给质谱的鉴定和分析带来了巨大的挑战。近年来,已开发多种选择性亲和材料可从复杂的生物样品中捕获痕量的糖肽,但是生物样品的高度复杂性和糖基化蛋白越来越精密的分析要求,需要新型富集材料的不断更新发展。因此,高效糖肽富集材料的开发对于蛋白质糖基化研究十分必要。近年来,以纳米粒子为载体材料,通过在其表面修饰有机层,进行功能化的复合纳米材料广泛应用于糖蛋白/糖肽的分离富集中,原理是利用修饰在纳米粒子表面的功能基团与糖肽之间发生相互作用,直接从复杂生物样品的酶解溶液中选择性富集糖肽。本文首先通过溶剂热法制备一种微米级花球状硫化铜纳米粒子,因其独特的理化性质,可以作为一种耐碱性的惰性载体材料。受凝集素和糖类物质多氢键相互作用结合模型的启发,以左旋多巴作为研究对象,通过核磁滴定和QCM-D实验论证了左旋多巴能够与唾液酸发生强烈的氢键相互作用;再利用多巴含有邻苯二羟基结构能紧密的粘附在各种类型材料的湿表面,并且该粘附作用在生理条件下具有强稳定性,探索一种最佳实验条件来修饰硫化铜纳米粒子,在其表面引入氨基、羟基等功能性基团,构筑一种新型的色谱材料。通过XPS、FT-IR、TGA等分析手段确定成功地在硫化铜纳米粒子表面修饰左旋多巴,并引入了功能性基团;通过XRD、SEM分析表明左旋多巴的修饰不会破坏硫化铜纳米粒子的晶型结构,并能保持形貌的完整性。在糖肽分离富集测试中,该材料能够从胎球蛋白和干扰蛋白牛血清蛋白质量比1:100的混合酶解液中,检测出47个糖肽信号;与商品化材料Sepharose相比,在混合酶解液中干扰蛋白比例更大的情况下,检测出更多的糖肽信号,表明该色谱富集材料能够高效选择性地富集唾液酸类糖肽。同时,该复合纳米材料DOPA@CuS为基于纳米粒子的糖肽分离富集方法提供了一种性能优异的新颖载体材料。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：Q51;TB383.1;O652.6
【图文】：

的发展具有重大意义。同时，针对凝集素只能专一识别某些这一特点，科研者还开发出了连续凝集素亲和色谱法（Seriaromatography, SLAC）来高效富集糖蛋白/糖肽等。Yang 等人将用（Multi-lectin affinity chromatography, MLAC）大大提高了业化的 ConA、Jacalin、WGA、扁豆凝集素（LCA）、花生凝集素（素联合使用成功富集 N-型和 O-型糖蛋白[39]；Zielinska 等人GA、RCA120 联用，从小鼠中抓取 2352 个糖蛋白和 6367 个 ，将 MLAC 发挥到极致[40]。酸亲和色谱法

间氨基-PBA 琼脂糖材料仅捕获的 8 个糖肽信号，而且当 HRP 酶解液浓度降低到5 nmol 时，仍可以从中鉴定出糖肽信号，表明了该材料的优越性。1.3.3 肼化学法肼化学法首先通过氧化反应将糖链中的顺式二醇转化为醛，并随后与载体基质上的酰肼基团共价结合，酰肼化学法已被开发用于特定 N-连接的糖肽高效分离，定性和定量分析。为了提高酰肼单元的接枝密度，已报道制备了不同的酰肼官能化的聚合物材料。Liu[43]等人制备了一种以 Fe3O4为磁芯，表面接枝高密度的酰肼聚合物壳的纳米复合材料，利用该材料，从结直肠癌患者的血清中鉴定出对应于 63 个独特糖蛋白的 181 个糖基化位点，富集糖蛋白的特异性达80.9%，是迄今报道的最高特异性。该材料的设计充分利用了大量的肼结合基团和合适的聚合物空间连接臂来减少糖肽的空间位阻，大大提高了糖肽富集效率。

水作用色谱法（HILIC）是一种基于极性固定相和极性中等或极弱的相色谱模式，已被广泛用于分离各种亲水性分析物，特别是对于糖非糖肽，糖肽上糖链结构中大量羟基的存在使其具有更强的亲水性前亲水性的差异发展了一种亲水作用色谱法，其具有以下显著的优盖率，与质谱兼容性高，重复性好。常见的 HILIC 材料包括两性，阳离子交换基和酰胺基固定相。其中，ZIC-HILIC 材料由于其超亲生物附着能力的特性，可对糖肽表现出更强的亲水性相互作用。因 ZIC 聚合物的纳米粒子糖肽富集材料引起了科学工作者的广泛兴3，文献[45]报道的一种利用原子转移自由基聚合法（Sequential-ATR二氧化硅表面修饰一种含有两性离子及聚糖的三嵌段聚合物，利用糖互作用以及两次离子对糖肽的强保留能力的原理，该 ZIC 功能化料可从极低浓度的胰蛋白酶酶解液（10 fmol）抓取糖肽并且覆盖率

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本文编号：2770480