一种亲水性介孔二氧化钛气凝胶材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及介孔材料领域，具体而言，涉及一种亲水性介孔二氧化钛气凝胶材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]蛋白质磷酸化是一种重要的可逆性蛋白质翻译后修饰，在生命过程中扮演着信号传导、代谢调节、细胞功能调控等重要作用。然而，磷酸化蛋白/肽段通常丰度较低，在质谱分析中常受到大量非磷酸化蛋白/肽段的干扰。因此，发展针对磷酸化肽段的选择性富集技术对于深入开展磷酸化蛋白质组研宄至关重要。
[0003]金属氧化物亲和色谱，特别是二氧化钛亲和色谱因其优异的磷酸化肽选择性富集效果已成为目前最常用的磷酸化富集技术之一(Liang, S.S., J.Chromatogr.A,2006, 1116 ；ffolschin, F.，ffienkoop, S.，ffeckwerth, ff, Proteomics, 2005, 5(17):4389-4397.)。但目前常用的二氧化钛材料比表面积小，对磷酸化肽的吸附容量也较小，因此发展高比表面积的二氧化钛材料对磷酸化蛋白组学研宄具有重要意义。
[0004]二氧化钛(T12)气凝胶是由T12粒子相互聚集构成的内部呈现多孔网络状的纳米固体材料，兼有打02优异的催化性能、生物亲和性、无毒性、化学稳定性以及气凝胶的高比表面积、高孔隙率等特性，因而具有十分重要的应用前景。
[0005]目前二氧化钛气凝胶通常采用正丙醇钛和正丁醇钛等金属醇盐为原料经超临界干燥制得，这种制备工艺原料昂贵，工艺复杂，需加入强酸或者强碱做催化剂，且需严格控制制备过程中水的含量以避免醇盐的剧烈水解，制备过程难以控制，重现性差。此外，这种制备方法由于使用了疏水性较强的醇盐作为钛源，制备得到的二氧化钛气凝胶表面残留有疏水性的有机化合物基团，造成其在磷酸化肽的富集中对疏水性的非磷酸化肽保留增强，对亲水性磷酸化肽保留减弱，降低了其对磷酸化肽的富集特异性。
[0006]因此，发展具有高亲水性、高比表面积的二氧化钛气凝胶对于实现磷酸化肽段分离鉴定具有重要意义。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种亲水性二氧化钛气凝胶的制备方法，以期解决常规的二氧化钛气凝胶制备方法中存在的制备过程难以控制，重现性差，以及所得二氧化钛气凝材料的亲水性差、对磷酸化肽选择性差等问题。该亲水性二氧化钛气凝胶材料主要用于在线或离线选择性富集磷酸肽。
[0008]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
I)于室温下，初始钛源化合物溶于水得均一钛源溶液:将硫酸钛、四氯化钛等可溶性无机钛盐中的任一种或多种溶于水配得0.05-0.25 mol/L的均一钛源溶液。
[0009]2)所述钛源溶液与氨水在水中反应制得二氧化钛溶胶:在搅拌的钛源溶液中逐滴加入质量浓度为5-15%的氨水，每滴0.5-1.5 mL。
[0010]3)水洗二氧化钛溶胶去除杂质:如钛源化合物为硫酸钛则用0.1 mol/L Ba (NO3) 2检测至洗涤液中SO42-为阴性，即可认为杂质去除彻底；如钛源化合物为四氯化钛则用0.1mol/L AgNO3检测洗涤液中Cl ^为阴性，即可认为杂质去除彻底。
[0011]4)利用无水溶剂对二氧化钛溶胶进行溶剂置换:利用无水乙醇、无水甲醇、无水丙酮中的任一种对二氧化钛溶胶进行溶剂置换，该溶剂可与水以任意比例互溶。每次溶剂置换时加入的无水溶剂为二氧化钛溶胶体积的1-5倍，每隔2-5小时置换一次。
[0012]5)利用超临界流体对二氧化钛溶胶进行干燥:利用二氧化碳、甲醇、乙醇中的任一种超临界流体对二氧化钛溶胶进行干燥，完成介孔二氧化钛气凝胶材料的制备。
[0013]本发明的优点为:(I)制备的介孔二氧化钛气凝胶材料亲水性好，对磷酸化肽段具有很好的选择性和较高的富集容量；(2)本制备方法无毒无害；(3)本制备方法简便，步骤少，重现性好。
【附图说明】
[0014]图1是亲水性二氧化钛气凝胶的扫描电镜图(a)及透射电镜图(b)富集磷酸化肽段后的亲水性二氧化钛气凝胶扫描电镜图(c)。
[0015]图2是亲水性二氧化钛气凝胶的氮气吸附-脱附及孔径分布曲线(插图)。
[0016]图3是将磷酸化蛋白(β -酪蛋白)与非磷酸化蛋白(牛血清蛋白)的胰蛋白酶酶解产物按照物质的量比1:100混合，所得混合物富集前后质谱对比图(Α，未富集；Β，用实施例I所得亲水性二氧化锆气凝胶富集后)(磷酸肽用*标示，发生中性丢失的磷酸肽用#标示，无标示的均为非磷酸肽)。
【具体实施方式】
[0017]按照如下步骤制备一种亲水性介孔二氧化钛气凝胶材料。
[0018]室温下，在0.2 mol/L的Ti (SO4)2溶液中边搅拌边逐滴滴加氨水(10%，m/m)，每滴0.5 mL，将所得沉淀用纯化水反复洗涤至S042_检测为阴性时(用0.1 mol/L Ba(NO3)2检测)，即得T12溶胶材料。在上述溶胶材料中加入无水乙醇开始溶剂置换，每次加入无水乙醇为溶胶体积的2倍，24 h内置换6次后，将所得醇溶胶放入超临界萃取池中，进行二氧化碳超临界干燥。干燥条件:池温35 °0，压力8.0 1^&，泵流速为1.5 mL/min，干燥8 h后缓缓释放流体，冷却至室温即得亲水性介孔二氧化钛气凝胶材料。
[0019]应用例I
以本发明的亲水性介孔二氧化钛气凝胶材料为离线磷酸化肽段捕集材料，以含三氟乙酸体积分数为5%，乙腈体积分数为50%的水溶液为上样缓冲溶液，可在30 min内实现对蛋白样品中磷酸化肽段的选择性捕集。
[0020]本发明的优点为:制备方法简便，步骤少，制备过程无毒无害，安全性高且重现性好；与其他二氧化钛气凝胶材料的制备方法相比，本方法所得二氧化钛气凝胶材料亲水性强，对磷酸化肽段有很高的特异性富集能力，性能稳定。
【主权项】
1.一种亲水性介孔二氧化钛气凝胶材料的制备方法，其特征在于包括有以下步骤: 1)于室温下，初始钛源化合物溶于水得均一钛源溶液； 2)所述钛源溶液与氨水在水中反应制得二氧化钛溶胶； 3)水洗二氧化钛溶胶去除杂质； 4)利用无水溶剂对二氧化钛溶胶进行溶剂置换； 5)利用超临界流体对二氧化钛溶胶进行干燥，完成介孔二氧化钛气凝胶材料的制备。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的第(I)步中初始钛源化合物为硫酸钛、四氯化钛等可溶性无机钛盐中的任一种或多种；所述初始钛源化合物溶于水配得0.05-0.25 mol/L的均一钛源溶液。
3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的第(2)步中氨水质量浓度为5-15%ο
4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的第(2)步中氨水需在搅拌的钛源溶液中逐滴加入，每滴0.5-1.5 mL。
5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的第(3)步中需用水反复洗涤彻底去除杂质；如钛源化合物为硫酸钛则用0.1 mol/L Ba (NO3)2检测至洗涤液中SO42-为阴性，即可认为杂质去除彻底；如钛源化合物为四氯化钛则用0.1 mol/L AgNO3检测洗涤液中Cl—为阴性，即可认为杂质去除彻底。
6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的第(4)步中无水溶剂为无水乙醇、无水甲醇、无水丙酮中的任一种，该溶剂可与水以任意比例互溶；每次溶剂置换时加入的无水溶剂为二氧化钛溶胶体积的1-5倍，每隔2-5小时置换一次。
7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的第(5)步中超临界流体可为二氧化碳、甲醇、乙醇中的任一种。
8.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的亲水性介孔二氧化钛气凝胶材料比表面积为200-500 m2/g，平均孔径为10-20 nm。
【专利摘要】本发明涉及一种亲水性介孔二氧化钛气凝胶材料的制备方法，包括有以下步骤：（1）初始钛源化合物溶于水得均一钛源溶液；（2）所述钛源溶液与氨水在水中反应制得二氧化钛溶胶；（3）水洗二氧化钛溶胶去除杂质；（4）利用无水溶剂对二氧化钛溶胶进行溶剂置换；（5）利用超临界干燥技术对二氧化钛溶胶进行干燥，完成介孔二氧化钛气凝胶材料的制备。本制备方法简单易于控制，所得二氧化钛气凝胶材料比亲水性强、表面积大、密度低、室温下稳定。
【IPC分类】C01G23-053
【公开号】CN104843778
【申请号】CN201510197967
【发明人】张丽媛, 董佩佩, 张丽华, 邵淑娟, 赵艳艳, 迟鑫明, 胡军, 孙兵
【申请人】大连医科大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月24日