选择性分离目标蛋白的纳米材料的制备和表征

摘要

随着人类基因组计划的实施和推进,生命科学研究已进入了后基因组时代。低丰度蛋白质中往往包括一些在生命过程中起关键性作用的蛋白质,而高丰度蛋白质的大量存在对低丰度蛋白质产生夹带、包覆,以至掩盖的作用,以现有的技术难以发现并分离鉴定大多数低丰度蛋白质。这已成为蛋白质研究的瓶颈问题之一。在复杂生物体系中去除高丰度蛋白质,或是对低丰度蛋白进行高效富集是有效解决该问题的两种主要途径。在本文中,我们首次利用螯合技术结合磁性分离,对牛血中的高丰度蛋白牛血红蛋白做了有效的去除；另外,利用介孔硅包覆的碳纳米管,对细胞色素c进行特异性的分离,研究内容如下:
　　 (1)在第一章中,对磁性螯合技术的现状和发展做了总结,着重表述了磁性螯合在蛋白纯化和分离方面的作用。鉴于血液中血红蛋白的大量存在,而且血红蛋白表面有大量可以提供配位的氨基酸,将磁性螯合技术用于高丰度蛋白血红蛋白的去除取得了比较好的效果。另一方面,介孔材料对于蛋白的固定化已发展的越来越成熟,但是利用介孔材料的孔径实现蛋白的分离的研究并不很多,着重陈述了孔径对于蛋白分离的意义。
　　 (2)在第二章中,制备了反应所要的基质磁性四氧化三铁,并对制备过程进行了探讨。在此基础上进行二氧化硅包覆,并考察了在乙醇-水体系和异丙醇-水体系对四氧化三铁包覆效果的影响因素。并利用包覆的Fe3O4@SiO2材料的表面性质进行后续修饰,合成了亚胺基二乙酸铜离子修饰的磁性复合纳米材料,并将其应用于牛血中牛血红蛋白的去除,取得了良好的去除效果。
　　 (3)在第三章中,利用对氯甲基苯甲酰氯和氨基作用,在含有氨基的四氧化三铁纳米粒子的基础上,进行了后续的修饰,在水相中与亚胺基二乙酸反应,并且观察到了磁致光子晶体效应。然后亚胺基二乙酸和铜离子螯合,得到铜离子螯合的磁性复合纳米材料。最后以合成的磁性复合纳米材料用于去除牛血中的牛血红蛋白,获得令人满意的去除效果。
　　 (4)在第四章中,我们合成了聚多巴胺包覆的四氧化三铁,并一步合成了金纳米粒子修饰的磁性核.壳卫星结构的多功能复合材料,通过对其表面官能团的修饰,获得铜离子螯合的磁性纳米复合材料,并成功地用于牛血中的血红蛋白的去除。
　　 (5)在第五章中,在阳离子表面活性剂为模板的存在下,两步法合成了介孔硅所包覆的碳纳米管(CNTs)。可以通过离子交换的办法来去除模板,获得介孔的CNTS@SiO2。对其包覆的机理进行了详细的探讨,发现溴化十六烷基三甲基胺和CNTS的比例对二氧化硅的包覆起着很重要的作用,并对孔径有一定的影响。作为蛋白的吸附材料来说,通过对三种蛋白牛血清蛋白蛋白、溶菌酶蛋白和细胞色素c的吸附性能的考察,发现对细胞色素c有特异性的吸附。介孔硅所包覆的碳纳米管可以在可控药物释放,生物传感,药物载体有潜在的应用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 蛋白组学的进展和方向

1.2 高丰度蛋白的去除的方法

1.3 螯合材料在蛋白纯化中的应用

1.3.1 磁性金属螯合材料用于蛋白纯化方面的研究

1.4 介孔材料用于蛋白的固定与分离

1.4.1 介孔材料的概述

1.4.2 介孔材料在酶固定化方面的研究

1.4.3 介孔多功能材料的进展

1.4.4 有序介孔材料在生物大分子分离的应用

1.5 本文工作的设想

参考文献

第二章 Cu-IDA修饰的Fe3O4@SiO2磁性微球制备并用于牛血中牛血红蛋白的去除

摘要

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂及仪器部分

2.2.2 实验过程

2.3 结果与讨论

2.3.1 Fe3O4微球的表征

2.3.2 Fe3O4@SiO2的合成

2.3.3 Fe3O4和Fe3O4@SiO2 XRD图谱

2.3.4 EDS能谱分析

2.3.5 红外谱图分析

2.3.6 X光电子能谱分析

2.3.7 磁滞回线

2.3.8 Fe3O4@SiO2@IDA-Cu微球对BHb吸附曲线

2.3.9 磁性粒子表面对于蛋白质的非特异性吸附比较

2.3.10 Fe3O4@SiO2@IDA-Cu的重复利用

2.3.11磁性粒子对牛血中蛋白的吸附

2.4 结论

参考文献

第三章 螯合金属的磁性纳米粒子的制备及对牛血红蛋白的去除

摘要

3.1 前沿

3.2 实验部分

3.2.1 试剂材料及仪器部分

3.2.2 实验过程

3.3 结果与讨论

3.3.1 磁性纳米粒子修饰前后的TEM分析

3.3.2 磁性纳米粒子修饰前后的XRD的表征:

3.3.3 磁性纳米粒子修饰前后的FTIR的表征:

3.3.4 修饰铜离子磁性纳米粒子的XPS的表征:

3.3.5 磁性纳米粒子修饰前后的磁滞回线的表征:

3.3.6 修饰铜离子磁性纳米粒子用于蛋白的吸附

3.4 结论

参考文献

第四章 修饰铜离子亲和配体磁性复合纳米粒子的制备及对牛血红蛋白的去除

摘要

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂材料及仪器部分

4.2.2 实验过程:

4.3 结果与讨论

4.3.1 Fe3O4以及修饰铜离子后Fe3O4的红外光谱图

4.3.2 制备的磁性纳米复合材料的电镜图表征

4.3.3 制备的磁性纳米复合材料的XPS表征

4.3.4 制备的磁性纳米复合材料的磁滞回线表征

4.3.5 制备的磁性纳米复合材料的对于牛血中牛血红蛋白的吸附

4.4 结论

参考文献

第五章 介孔硅包覆碳纳米管的制备及依附孔径原理用于蛋白的分离

摘要

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 试剂材料

5.2.2 实验过程

5.3 结果与讨论

5.3.1 介孔CNTs@SiO2制备及表征

5.3.2 介孔碳纳米管应用于蛋白质的分离

5.4 结论

参考文献

本文作者己(待)发表的论文目录

致谢