[发明专利]一种表面具有高亲和力硼酸修饰的金片或金颗粒及其制法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及以硼酸表面修饰的金片或金颗粒，本发明也涉及顺式二羟基生物分子的识别、固载、传感、富集、分离或检测。

背景技术

顺式二羟基生物分子，包含糖蛋白、糖肽、核苷、核苷酸、儿茶酚胺、糖类和RNA等，是一类特别的化合物，是目前蛋白质组学、代谢组学、糖组学和RNA研究等领域中的重要研究对象。对这些生物分子的选择性富集和高效分离具有重要意义。糖基化对于蛋白质的折叠、运输、定位起着重要作用[参见Science , 2001, 291(5512): 2364-2369]，并参与受体激活、信号转导、免疫应答等诸多重要的生物进程[参见Cell, 2006, 126(5): 855-867]。蛋白质的糖基化普遍发生在细胞外环境的蛋白质中，许多临床的生物标志物及治疗的靶标都是糖蛋白。核苷、核苷酸、儿茶酚胺是多种疾病的临床生物标志物。多糖在自然界分布极广，有的是构成动植物骨架结构的组成成分，如纤维素；有的是作为动植物储藏的养分，如糖原和淀粉；有的具有特殊的生物活性，如人体中的肝素有抗凝血作用，肺炎球菌细胞壁中的多糖有抗原作用。

取代硼酸是一类独特的配基，能与顺式二羟基化合物在碱性条件下结合形成稳定的络合物，当介质的pH切换为酸性时，络合物解吸释放出顺式二羟基化合物。取代硼酸具有三个显著的优点：1）共价结合，亲和力强；2）可逆反应，结合/解吸过程容易控制；3）在酸性条件下解吸，解吸条件的质谱兼容性好。这些优点使得取代硼酸是非常理想的亲和配基，特别适合于以质谱为核心的组学分析方法。近年来，以硼酸功能化纳米材料为基础的样品分离富集方法也在蛋白质组学研究领域得到广泛应用。然而，由于中性条件下硼酸亲和能力极弱，导致操作过程要求在碱性环境中进行，这增加了目标生物分子降解的风险以及操作的不便。

目前，有三种方法可以克服上述常规硼酸亲和能力弱的缺点。第一，在苯环硼酸基对位或间位引入强吸电子基团，如砜基[参见Anal. Biochem., 2008, 372, 227-236]；第二，Wulff等人[参见Pure and Applied Chemistry, 1982, 54,2093-2102.; Angewandte Chemie, 1995, 107,1958-1979.]提出，在苯环硼酸基邻位引入引入胺基，其氮原子与硼原子形成B-N配位（Wulff Type）；第三，在苯环硼酸基邻位引入含有氧原子的基团，其氧原子与氮原子形成B-O配位[J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 4226-4227; J. Org. Chem., 2008, 73, 6471-6479]。上述三种方式都可以有效的提高硼酸在中性pH环境下亲和能力，但是他们同时也有一个明显的缺陷：在含有功能化基团的苯硼酸苯环上引入基团需要繁琐的步骤和大量的工作，例如合成4-（3-烯丁基砜基）苯硼酸和Wulff类型对烯基本硼酸分别需要3步和5步，且产率分别不足30%和15%。

发明内容

本发明的克服现有技术路线的不足，提供一种便捷地制备高亲和力硼酸修饰材料的方法，所得材料可应用于生物分子的识别、固载化、提纯、富集、分离和检测等领域。

本发明的技术方案如下：

一种表面具有高亲和力硼酸修饰的金片或金颗粒，它是在金片或金颗粒表面以化学结合方法将3-噻吩硼酸和巯基乙胺通过自组装进行硼酸功能化修饰得到的硼酸修饰的金片或金颗粒，生成的硼酸修饰表面具有分子间B-N配位作用，能在中性条件下抓取顺式的1,2-二羟基化合物。

上述的表面具有高亲和力硼酸修饰的金片或金颗粒，所述的金颗粒可以是金纳米颗粒。

上述的表面具有高亲和力硼酸修饰的金片或金颗粒，所述的金片可以是载体上涂布或化学制备有金膜层的材料。

一种制备上述表面具有高亲和力硼酸修饰的金片或金颗粒的方法，它包括以下步骤：

步骤1. 配制3-噻吩硼酸-巯基乙胺溶液：

将3-噻吩硼酸和巯基乙胺以物质的量之比为1:1的比例溶于体积比为1:9的乙醇-超纯水中，浓度为2.5 mM；

步骤2. 将金片、金颗粒或者载体上涂布或化学制备有金膜层的材料置于步骤1配制的3-噻吩-巯基乙胺溶液中，在室温下反应12小时，即得到自组装的表面具有高亲和力硼酸修饰的金片或金颗粒，其原理见图1所示。

上述的表面具有高亲和力硼酸修饰的金片或金颗粒，具有在中性条件下抓取顺式的1,2-二羟基化合物的能力，可应用于含顺式二羟基生物分子的识别、固载、传感、富集、分离或检测中。