[发明专利]一种聚甲基丙烯酸甲酯复合微球及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属纳米材料技术领域，具体涉及一种聚合物纳米杂化微球及其制备方法和应用。

背景技术

随着人类基因组全序列测定的完成，蛋白质组研究已成为21世纪生命科学的焦点之一。然而，蛋白质组比基因组复杂的多，蛋白质组学的发展不仅需要新技术的发展和新实验战略的建立，而且还需要学科转移和跨学科合作的精神。虽然，上世纪八十年代末，新的软电离方式电喷雾(ESI)和基质辅助激光解吸离子化(MALDI)的发明及成功应用，使生物质谱成为蛋白质组学技术平台中最为重要的技术手段和蛋白质组研究产业化进程中必不可少的核心设备。然而，ESI离子化机理主要为小分子离子蒸发机制和大分子带电残基机制，因此溶液的pH值、溶剂组成、杂质、盐、喷雾温度、色谱流出梯度变化等条件都会影响分析鉴定结果的准确性。虽然MALDI和飞行时间质谱组合后扩大了被分析物质的质量上限(可达100万Da)，但是盐和其它杂质的存在都会影响MALDI有效鉴定低丰度蛋白质。此外，由于蛋白质组是一个在时间和空间动态变化着的整体，样品体系及其复杂，蛋白动态分布范围非常广，例如疾病和信号传导相关蛋白质一般在浓度10^-6-10-¹⁸M之间，在样品预处理过程中还必须加入一些表面活性剂、去垢剂、尿素等试剂来增加蛋白质的溶解度，随之带来的问题是这些杂质或盐分会大大降低蛋白质或肽段的质谱信号，利用目前现有手段尚无法实现一些重要低丰度蛋白质的有效、准确和快速鉴定。所以建立对低丰度蛋白质的高效分离富集和除盐及高灵敏离子化新方法是蛋白质组进一步研究所必须解决的关键技术瓶颈，也是低丰度蛋白质成功鉴定的必要前提。

解决这个难题最简单的方法就是向复杂水溶液中加入某种富集剂，该富集剂对目标分子有专一的吸附性能，能够高效富集溶液中绝大多数的目标分子，而且经过简单的分离操作就能把吸附了目标分子的富集材料分离出来。然后，这种材料还能再次分散到微量的水中，加到MALDI样品板上晾干后即可做质谱分析。聚合物微球恰好能够满足这个要求，它们能够长年在水中稳定悬浮，尺寸、表面基团都能够在合成制备中控制，经过高速离心能从水中分离出来，在超声波下还能再次分散到水中。但是，聚合物的分子量与多肽及蛋白质接近，在MALDI测试过程中也能够电离出碎片，从而严重干扰了目标分子的信号。如果向微球中添加无机纳米粒子，并且让这些纳米粒子与聚合物有强烈的相互作用，那么在电离过程中，纳米粒子就能抓住聚合物抑制其分解，将会降低干扰，增强目标分子的质谱信号、信噪比以及肽段的覆盖度。问题是通常合成这类聚合物纳米粒子核壳型杂化材料时，都需要大量的表面活性剂、乳化剂或交联剂等，保证无机的纳米粒子能够均匀分散到聚合物材料中。但是，这些表面活性剂能够和蛋白质形成加合物使其表观分子量提高，而且表面活性剂自身也能够聚集成高分子量的集团，从而严重干扰了样品的分析。为了获得高效富集分离蛋白质及多肽的聚合物纳米粒子杂化微球，就必须在合成中摒弃任何能够干扰后续质谱分析的物质。

发明内容

本发明的目的在于提出一种性能良好的聚合物纳米杂化微球及其方法。该微球可以高效富集分离蛋白质及多肽。

本发明提出的聚合物纳米杂化微球，是以无机纳米粒子为核，以聚合物PMMA为外壳的核壳型微球，直径在100～500纳米范围，无机纳米粒子的的含量按质量百分比计为1～30％，PMMA的分子量在500～2000Da范围。该微球能够分散在水中形成稳定的牛奶状乳液，经过高速离心能够沉降为胶状物，用超声波还能够再次分散到水中形成乳浊液。该核壳型微球合成过程中不使用任何表面活性剂、乳化剂或交联剂，从而一方面能够高效富集蛋白质和多肽，另一方面不会对后继的质谱分析造成干扰。