环氧基磁性纳米硅球的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料和蛋白质分离纯化技术领域，特别涉及一种固定化金属离子亲和磁性纳米颗粒的制备及其富集卵黄高磷蛋白磷酸肽的方法。
【背景技术】
[0002]卵黄高磷蛋白磷酸肽(Phosvitin PhosphopeptidesjI^lPPPs)是从卵黄高磷蛋白酶解物中提取的一种多种短肽的混合物，可促进钙、铁、锌等金属离子的吸收。而其中，钙是人体中含量最多的微量元素，具有重要的生理功能，被称为人体的“环境卫士”。然而钙的缺乏和吸收效率低已成为当今的全球性问题，因此补钙已成为当务之急。迄今为止，大量的研究结果表明:相比于已商品化的补I丐产品一酪蛋白磷酸肽(Case in Phosphopept i des，简称CPPs)，PPPs在抑制钙形成不溶性的化合物方面具有明显优势。因此可见，开发PPPs作为补钙产品具有重要的实际研究价值。
[0003]目前，可用于PPPs富集的方法主要有乙醇钙沉淀法，离子交换法和膜分离法。其中，乙醇钙沉淀法具有乙醇消耗量大，且溶剂残留；离子交换法操作复杂，且需要大量的酸液碱液再生，对环境会造成较大程度的污染；而膜分离法工序繁琐，对设备条件要求较高。因此，寻找一种高效、安全、成本低，工艺简单的PPPs富集方法具有重要的研究价值。
[0004]针对上述方法存在的技术关键问题，本发明引进磁性纳米分离技术。磁性纳米分离技术是以磁性纳米载体为依托的高新分离技术，当颗粒的粒径小于30 nm时，则具有超顺磁性，称为超顺磁性纳米颗粒；超顺磁性纳米颗粒具有较强的磁响应性，在外加磁场的作用下，磁性颗粒可以快速富集、定位，当外加磁场消失后，颗粒的磁性也随即快速消失，目前已在生物医药、生物技术、化学、环境治理等领域得到了广泛的应用，成为当今最富有发展前景的新型分离技术之一。目前，磁性载体材料是近年来发展起来的用于生物活性成分分离纯化的新型载体材料，与非磁性载体材料相比，以磁性材料作为分离介质可以使待分离的生物活性成分容易从反应体系中分离、回收，并可在外加磁场的作用下实现高效分离，解决了传统机械搅拌对生物活性成分活性降低的局限。
[0005]固定化金属离子亲和色谱(Immobilizedmetal affinity chromatography,IMAC)主要是通过所固定的金属离子与目标蛋白质之间的配位作用进行吸附与分离，经过几十年的发展，目前已经成为最为普及的磷酸化肽富集方法。本发明就是利用Fe3+对磷酸肽所具有的特定吸附作用，将磁性纳米分离技术与IMAC相结合制备得到了固定化金属离子亲和磁性纳米材料，并将其应用于蛋黄中PPPs的富集。目前固定化金属离子亲和磁性纳米材料在PPPs的富集工艺中未见报道。本发明采用Fe3+对环氧基化磁性纳米娃球进行表面功能化修饰，赋予其特异性分离目标组分的功能，且制备所得的磁性纳米载体可实现重复利用，大大降低了工业化生产成本。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种双表面活性剂修饰的磁性纳米颗粒的制备方法，制备所得的颗粒形貌规整、粒径均一、磁响应性强，具有良好的生物相容性。采用所制备的环氧基磁性纳米颗粒富集PPPs，操作简便、成本低廉，生产周期短，解决了传统PPPs富集困难、步骤繁琐等问题。
[0007]本发明的方法具体按照下述步骤进行:
1、环氧基磁性纳米娃球的制备方法，按照下述步骤进行:
(I)双表面活性剂修饰Fe3O4磁性纳米颗粒的制备:将一定摩尔比例的Fe 2+、Fe3+盐和PEG 6000溶解在体积比1:1?10:1的纯水一无水乙醇的混合溶液中，控制体系温度为40?70°C，除氧30 min，整个反应在机械搅拌下进行；之后缓慢滴加碱液到反应体系中，使体系pH值达到10?11，搅拌反应30 min后加入另外一种表面活性剂(与Fe3+的摩尔比为1:1 )，随即将反应温度迅速升高到70?90°C，继续反应I?6 h，终止反应，并在外加磁场的作用下快速分离出磁性颗粒，用去离子水清洗数次以去除未反应完全的化学物质，直至最后溶液的pH在7左右。收集黑色颗粒，并进行冷冻干燥，备用。
[0008](2)磁性纳米娃球的制备:准确称取一定量的步骤(I)所得的磁性纳米颗粒，用去离子水和无水乙醇稀释后，再加入一定量的NH3.Η20，形成混合溶液(其中去离子水、无水乙醇、NH3.H2O的体积比为2:10:1)，且磁性纳米颗粒的浓度达到5mg/mL ;在搅拌过程中逐滴加入正硅酸乙酯(TEOS) (TE0S与NH3.H2O的体积比为1:2)，于40 °C下搅拌12 h ;搅拌结束后，用磁铁收集复合微球，去离子水反复清洗，冷冻干燥，即制得经3102包覆的磁性纳米娃球。
[0009](3)环氧基修饰磁性纳米硅球的制备及活化:取一定量的步骤(2)所得的磁性纳米硅球，用体积比为1:1的去离子水和无水乙醇的混合溶液进行稀释，且磁性纳米硅球最终浓度达到I mg/mL，并用醋酸调节pH到4~5 ;之后向溶液中逐滴加入一定量的环氧基硅烷偶联剂A-187 (其中A-187与无水乙醇的体积比为1: 10)，放入摇床中(设定温度为37 °C，转速为150 rpm)震荡吸附，反应24 h ;之后将反应后的磁性颗粒反复用水冲洗几次后用磁铁收集，待用。
[0010](4)固定化金属离子亲和磁性纳米娃球(简写为IMAN)制备:配制浓度为10 mg/mL的FeCl3.6H20溶液，加入准确称重的经环氧基修饰的磁性纳米硅球，并使其浓度达到5mg/mL，在室温下振荡吸附2h，使Fe3+与磁性纳米颗粒表面基团分子充分反应完全，即可得IMAN0
[0011]其中步骤(I)所述的可溶性的Fe2+化合物是四水氯化亚铁或七水硫酸亚铁；可溶性的Fe3+化合物是六水氯化铁；其中Fe2+与Fe3+的摩尔比为1:2?2:1，总铁离子浓度为0.03 ?0.5M。
[0012]其中步骤(I)所述的所用碱液为氨水或氢氧化钠或两者的混合物。
[0013]其中步骤(I)所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵中的任何一种，其中步骤(I)所述的表面活性剂与Fe3+的摩尔比为1:1。
[0014]其中步骤(2)所述的去离子水、无水乙醇、NH3.H2O的体积比为2:10:1，正硅酸乙酯TEOS与NH3.H2O的体积比为1:2。
[0015]、环氧基磁性纳米硅球用于富集卵黄高磷蛋白磷酸肽的方法，按照下述步骤进行:
(I) PPPs的吸附原液制备 A、新鲜鸡蛋进行蛋清和蛋黄的分离，将蛋黄置于滤纸上除去附着的蛋清，用针挑破膜，收集蛋黄内容物，之后进行喷雾干燥，得蛋黄粉；蛋黄粉经95%乙醇脱脂处理(脱脂率95.2%)，之后于60°C烘干，并保存于干燥环境中。
[0016]B、脱磷、酶解:称取脱脂蛋黄粉于0.1M的NaOH溶液中，于37°C下反应3h，反应结束后迅速用0.1M盐酸将pH调节至8.00用去离子水稀释3?5倍，之后用3000K超滤膜进行超滤处理，并将超滤后的滤液转移到酶解反应器里，加入胰蛋白酶(底物:酶量=10:1)，pH 8.0，50°C下酶解4h，并用0.1M NaOH调节pH，使酶解液的pH维持在8.0。水解结束后于80°C下灭酶lOmin，待冷却至室温，调节pH至4.5，酶解液于9000r/min 4°C下离心lOmin，取上清液，此上清液作为PPPs的吸附原液，测N、P含量，计算N/P。
[0017](2) PPPs的富集
将IMAN加入到含有PPPs的吸附原液中，在一定温度下搅拌反应一定时间，使溶液中的PPPs特定地吸附在IMAN表面，在外加磁场的作用下将吸附有PPPs的磁性纳米颗粒从反应溶液中分离出来，用去离子水清洗三次去除杂质，再用洗脱液进行洗脱，收集PPPs的洗脱液，测队？含量，计算~卩。
[0018]其中所述步骤(2)中富集过程中选用的温度为15?45°C。
[0019]其中所述步骤(2