[发明专利]一种共价有机框架修饰的石墨烯材料及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种共价有机框架修饰的石墨烯材料及其合成方法和应用。

背景技术

蛋白质是生命现象的直接体现者，对蛋白质功能的研究将有助于理解生命活动的诸多生理过程。糖基化是蛋白质翻译后修饰最重要的方式之一，是必需的生理过程，对蛋白质生物学功能的正确发挥起着至关重要的作用。分离纯化及鉴定是对糖蛋白研究的重要步骤，近年来，生物质谱分析技术被广泛应用于糖基化蛋白/肽研究中，但由于自身的弱电离能力和较低的丰度，以及糖基化肽的质谱信号往往被非糖基化肽、盐以及杂质分子所掩蔽，导致直接使用质谱进行分析检测这将会面临巨大挑战。因此，在质谱分析前对复杂生物样品中的糖基化蛋白/肽段进行固相微萃取的分析前处理是成功鉴定糖基化蛋白/肽段的重要过程。

恶性肿瘤的发病率逐年提高，其靶向性治疗备受关注。理想的抗癌药物或药物载体能够系统能靶向性地到达肿瘤部位并快速起效，且对正常组织无不良反应。共价有机框架材料(Covalent organic frameworks，简称COFs)是一种通过共价键连接的二维或者三维有机多孔材料，可以通过不同前驱反应物设计出不同的成分、外形和孔隙的有机材料。多孔结构因具有大的比表面积、稳定的多孔结构、优异的机械稳定性和表面易修饰等特点被广泛的应用于分离、气体吸附、催化、传感等诸多领域，因此引起了科研工作者们的广泛关注。

本发明首次合成了具有强磁响应的一种共价有机框架修饰的石墨烯复合材料并应用于亲水性糖基化肽的分离、富集中，在外加磁场作用下，整个过程快速简便，可行性强。共价有机框架修饰的石墨烯复合材料的亲水孔道对目标糖基化肽具有很强的作用力，使得经过该材料高效富集后，目标肽段分子的质谱信号显著增强，并且通过体积筛分效应复合材料成功屏蔽掉大尺寸的干扰分子，有效的提高了对糖基化肽的富集效率。对于正常人血清糖基化肽的研究中也得到了令人满意的鉴定结果。于此同时，利用表面和孔道特有的结构与水溶性的抗癌药物阿霉素进行很好的结合，通过材料与细胞间发生相互作用，可以有效的进行药物释放，达到对循环肿瘤细胞的有效杀伤。

发明内容

本发明目的在于提供一种合成操作简单、成本低廉、稳定性好、重复率高的共价有机框架修饰的石墨烯材料及其合成方法，以及在糖基化肽分离、富集与MALDI-TOF-MS、nano-LC-MS/MS检测、循环肿瘤细胞成像中的应用。

本发明提供的共价有机框架修饰的石墨烯材料的合成方法，具体步骤如下：

(1)将300-500mg片层石墨烯分散到60-70mL浓硝酸中，50-70℃水浴回流7-9小时；

(2)将步骤(1)所得产物进行离心、分离，用去离子水清洗直至溶液为中性；

(3)将步骤(2)所得产物在45-50℃下真空干燥，放置保存，得到酸化石墨烯；

(4)将400-450mg FeCl₃·6H₂O溶于40-60mL乙二醇中，搅拌得到黄色透明溶液；

(5)将步骤(3)所得产物分散在步骤(4)所得溶液中，超声1.0-2.0小时，步骤(3)所得产物与步骤(4)所得溶液比例为：(150-200mg):(40-60mL)；

(6)超声搅拌情况下，将柠檬酸三钠、醋酸钠、聚乙二醇(Mr＝20000)加入到步骤(5)所得混合溶液中，充分搅拌1.0-1.5小时，其中柠檬酸三钠、醋酸钠、聚乙二醇(20000)配比为：(140-160mg):(1.6-2.0g):(0.8-1.2g)；

(7)将步骤(6)所得混合溶液转移至水热反应釜中，在180-220℃下加热10-12小时；

(8)将步骤(7)中高压反应釜冷却至室温，用磁铁分离出产物，并用去离子水和无水乙醇洗涤以除去多余的原料杂质，45-50℃下真空干燥，得到磁性石墨烯材料，记为magG；

(9)将步骤(8)中磁性分离出的20-40mg磁性石墨烯，加入1,3,5-三甲基苯和1,4-二氧六环的溶液中，超声分散0.5-1.0小时；

(10)超声搅拌中，将1,4-苯二硼酸和2,3,6,7,10,11-六羟基三苯加入到步骤(9)溶液中，超声分散3-4小时；

(11)通过磁性分离，将步骤(10)所得产物经过丙酮、乙醇洗，以除去表面杂质；

(12)将步骤(11)所得产物在45-50℃下真空干燥，得到共价有机框架修饰的石墨烯材料，记为MagG@B-COF-5。