[发明专利]具有多亲和位点的磁性金属-有机骨架纳米球及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有多亲和位点的磁性金属‑有机骨架纳米球及其制备方法与应用，该磁性金属‑有机骨架纳米球由Fe₃O₄磁球，包覆于磁球表面的高分子聚合物中间层、生长于高分子聚合物中间层上的金属‑有机骨架以及接枝于金属‑有机骨架上的精氨酸构成。本发明提供的磁性金属‑有机骨架纳米球，以Fe₃O₄磁球作为内核，具有很好的磁响应性能；在磁球表面引入金属‑有机骨架，并通过精氨酸对有机配体表面进行修饰，由于构成金属‑有机骨架的金属离子以及精氨酸上带有的胍基等均可作为富集磷酸化多肽的多个亲和位点，同时实现对于单磷酸化位点和多磷酸化位点的磷酸化多肽的富集，具有很高的富集效率，在研究生理行为蛋白磷酸化过程中具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，涉及磁性金属-有机骨架纳米球及其制备方法与应用。

背景技术

磁性金属-有机骨架纳米球由磁性纳米球及包裹在磁性纳米球表面的金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)构成，在具有良好磁响应性能的同时，兼具了MOFs的孔隙率高、机械性能优良、芳香配体丰富以及表面性能易于调整等独特性质，因此，近年来磁性金属-有机骨架纳米球备受关注，已经被广泛应用于生物医学领域，尤其是蛋白或多肽分离、药物传递、磁共振成像等方面。

磁性金属-有机骨架纳米球通常是通过层层自组装的技术来制备：(1)文献FacilePreparation of Core_Shell Magnetic Metal_Organic Framework Nanoparticles forthe Selective Capture of Phosphopeptides(ACS Appl.Mater.Interfaces 2015,7,16338-16347，Weibing Zhang等)公开了一种磁性金属-有机骨架纳米球的制备方法，以Fe³⁺作为金属离子，三甲基苯作为有机配体，首先用甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate，MMA)包裹磁性纳米球，然后将磁性纳米球加入到Fe³⁺溶液中搅拌15min，之后取出清洗，再在加入三甲基苯溶液中搅拌30min，完成一次自组装，如此重复31次，获得磁性金属-有机骨架纳米球，这种方法虽然可以调控金属-有机骨架层的厚度，但其操作非常繁琐、耗时，不利于批量化生产；(2)文献Fabrication of a magnetic nanoparticle embedded NH₂-MIL-88BMOF hybrid for highly efficient covalent immobilization of lipase(RSC Adv.,2016,6,66385–66393,Sumanta Kumar Sahu等)公开了一种磁性金属-有机骨架纳米球的制备方法，直接将磁性纳米球、含有金属离子的溶液和有机配体加入到盛有二甲基甲酰胺(N,N-Dimethylformamide，DMF)溶剂的反应釜中，于高温高压(温度高达170℃)下反应制备得到磁性金属-有机骨架纳米球，虽然该制备方法比较简单，操作步骤较少，但其获得的磁性金属-有机骨架纳米球形貌较差，难以通过实验参数的调节来控制形貌，且高温高压条件相对比较苛刻，难以调控；(3)文献The design and synthesis of a hydrophilic core–shell–shell structured magnetic metal-organic framework as a novelimmobilized metal ion affinity platform for phosphoproteome research(Chem.Commun.,2014,50,6228-6231,Chunhui Deng等)公开了一种磁性金属-有机骨架纳米球制备方法，首先在四氧化三铁表面包裹一层对Zr⁴⁺金属离子有螯合作用的聚多巴胺(Polydopamine，PDA)，然后再通过一锅法在包裹了PDA的超顺磁性四氧化三铁表面原位生长一层金属-有机骨架，最终获得形貌规整的磁性金属-有机骨架纳米球，这种方法利用高分子层螯合金属离子，从而有利于金属-有机骨架的原位生长，这对合成磁性金属-有机骨架纳米球是至关重要的，然而由于PDA本身粘性大的缘故，导致磁球在表面包裹PDA后团聚现象比较明显，分散性能较差，不利于下一步磁球表面金属-有机骨架的合成。另一方面PDA对于二价或三价金属离子螯合作用没有对于四价金属离子螯合作用强，从而在一定程度上限制了其在磁性金属-有机骨架纳米球制备中的应用。