[发明专利]一锅合成苯硼酸聚合磁性纳米复合材料及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机材料和分析技术领域，涉及纳米材料，具体涉及一种一锅合成苯硼酸聚合磁性纳米复合材料及制备方法和应用。

背景技术

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。在这个时代，生命科学的主要研究对象是功能基因组学，包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。糖蛋白组学作为蛋白质组学的一个重要分支，是当前蛋白质组学研究的热点。规模化的识别、检测和鉴定生物体内糖基化蛋白质的表达及其变化，是糖蛋白组学研究的关键技术之一。目前，糖基化蛋白质组学的研究领域面临着两个突出问题，即糖蛋白分离富集以及质谱检测的电离效率问题。前者是因为生物体系中不同种类的蛋白质浓度差异很大（高/低丰度蛋白的浓度差异高达10-12个数量级），而大多数糖蛋白往往是低丰度蛋白，高丰度蛋白的大量存在对低丰度的糖蛋白产生夹带、包埋、以致掩盖作用，传统的离心分离方法难以将糖基化蛋白与大量非糖蛋白分离开来。

目前，糖蛋白的分离富集方法主要有常规亲水色谱和电泳分离法，以及特异性的凝集素亲和色谱、酰肼或硼酸材料辅助分离方法。由于硼酸可以和生物大分子中广泛存在的顺式二醇发生可逆共价键结合，将其固定在基质上（如：色谱固定相或磁性纳米粒子）可以实现对糖蛋白或糖肽的结合。近年来，固定化硼酸材料在糖蛋白富集方面呈现出良好的应用潜力，得到了广泛的关注（L.B. Ren, Y.C. Liu, M.M. Dong, Z. Liu, J. Chromatogr., A, 2009, 1216, 8421-8425; Z.A. Lin, J.N. Zheng, F. Lin, L. Zhang, Z.W. Cai, G.N. Chen, J. Mater. Chem., 2011, 21, 518-524; Q. Zhang, N. Tang, A.A. Schepmoes, L.S. Phillips, R.D. Smith, T.O. Metz, J. Proteome Res. 2008, 7, 2025-2032. Z.A. Lin, J.L. Pang, H.H. Yang, Z.W. Cai, L. Zhang, G.N. Chen, Chem. Commun., 2011, 47, 9675-9677.）。

磁性纳米复合材料由于其特殊的磁感应性，可作为一种简便有效的分离方法应用于蛋白质组学研究中。目前已有研究成功地将磁性纳米材料结合硼酸型功能单体用于糖蛋白的分离富集（公开号CN101684005）。然而此类功能化硼酸磁性纳米材料通常需要多步的化学修饰过程，操作步骤相对繁琐。如果能采用一锅法合成出苯硼酸聚合物磁性纳米复合材料，将有助于降低成本、简化步骤、缩短周期。

 发明内容

本发明提供一种一锅合成苯硼酸聚合磁性纳米复合材料及制备方法和应用，本发明的合成方法简单有效，产率高，试剂消耗少。制得的苯硼酸聚合磁性纳米复合材料具有较好的核壳形貌，磁场感应性好，特异性强，吸附容量大，在蛋白质组学等领域有良好的使用价值和应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一锅合成苯硼酸聚合磁性纳米复合材料是采用一锅法直接将苯硼酸聚合到磁性纳米粒子表面，包括如下步骤：

（1）使用溶剂热法合成四氧化三铁纳米粒子；

（2）采用一锅法在同一容器中依次进行溶胶-凝胶反应和自由基聚合反应，无需分离、洗涤、纯化中间产物，直接得到所述的苯硼酸聚合磁性纳米复合材料。

其制备方法的具体步骤如下：

（1）四氧化三铁纳米粒子的制备

在乙二醇中加入可溶性三价铁离子盐，醋酸钠和1,6-己二胺，配成澄清溶液，将该溶液移入密闭加热容器中，在180-220℃条件下进行溶剂热反应，加热时间5-7h，得到四氧化三铁纳米粒子；

所述的可溶性三价铁离子盐是氯化铁、醋酸铁、硝酸铁、硫酸铁中的一种；

所述的三价铁离子、醋酸钠和1,6-己二胺的摩尔比为0.5-4：10-20：0-20；

（2）苯硼酸聚合磁性纳米复合材料的制备

将步骤（1）的四氧化三铁纳米粒子分散在含有硅烷前驱体和催化剂的醇中，在30-60℃水浴下搅拌8-24h，然后添加苯硼酸型的功能单体、交联剂和引发剂，在60-75℃水浴下搅拌3-24h，即得所述的苯硼酸聚合磁性纳米复合材料；

所述的四氧化三铁纳米粒子的质量与醇的体积之比为250g：30mL；

所述的硅烷前驱体、催化剂和醇的体积比为0.03-0.09：0.04-1：1；