一种双配体HOF功能化磁性纳米材料及其制备方法和应用

本发明属于功能化磁性材料制备，具体是涉及一种双配体hof功能化磁性纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、蛋白质翻译后修饰(ptms)在许多细胞过程中起着关键作用，如信号和调控过程，基因表达的调控和蛋白质相互作用，在细胞生物学以及疾病诊断和预防研究中至关重要。然而，由于翻译后修饰蛋白丰度低，直接分析翻译后修饰蛋白仍然是一个挑战。迄今为止，已经确定了400多种ptms，其中最常见但最重要的两种是蛋白质磷酸化和糖基化。大约三分之一的蛋白质是磷酸化的，因此磷酸化蛋白的检测具有重要意义。根据磷酸化位点的数量，其对应的磷酸化肽可分为单磷酸化肽和多磷酸化肽。由于多磷酸化肽与富集材料的高亲和性，人们采用了多种策略来选择性富集多磷酸化肽，而单磷酸化肽往往被忽视。蛋白质糖化是另一种重要的ptms，对细胞的理化性质和生物学功能有重要影响，目前已发现的癌症标志物中有很大比例为糖蛋白。多种富集技术，如凝集素亲和法、硼酸亲和法、和亲水相互作用法用于糖蛋白的鉴定。探索利用同一材料同时鉴定多种翻译后修饰蛋白将更加有效和有吸引力，但此类研究仍然具有很高的挑战性。

2、以金属有机框架(mofs)和共价有机框架(cofs)为代表的高比表面积和周期性孔隙结构的有机多孔框架材料在蛋白质/肽富集分析中具有良好的应用前景。然而，mofs/cofs的可加工性低、需要昂贵的催化剂和苛刻的反应条件等缺点限制了它们的进一步应用。近年来，氢键有机框架(hof)因其高柔性、温和的组装条件、快速的形成和再生能力而成为mofs和cofs的替代品。考虑到氢键的脆弱性质，hof的构建比其他多孔框架更具挑战性，因为它比共价和配位相互作用弱得多。为了解决这个问题，引入额外的分子间相互作用，如π-π堆叠和范德华力，或阳离子和阴离子之间的电荷辅助氢键已被探索以提高hofs的稳定性。在影响hofs结构及其稳定性的诸多因素中，配体的选择起着决定性的作用。利用双配体系统构建hofs是结构稳定和功能多样化框架发展的一个有前途的途径，为选择性识别和捕获特定生物分子提供了机会。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种双配体hof功能化磁性纳米材料及其制备方法和应用，该纳米材料可以有效地捕获糖蛋白，进而达到同时鉴定糖蛋白和磷蛋白的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一：在n2气氛下，将fecl3·6h2o、fecl2·4h2o和水加入到反应容器中搅拌均匀，合成fe3o4nps；

5、步骤二：在剧烈的搅拌下，向步骤一的反应容器中加入nh3·h2o至溶液呈碱性，然后将温度加热反应，得到黑色fe3o4nps悬浊液；

6、步骤三：向步骤二的fe3o4nps悬浊液中加入油酸(oa)，并在60-80℃下保持悬浊液持续搅拌，然后收集深黑色的粉末，清洗，得到的fe3o4@oa；

7、步骤四：将胍基盐酸盐(gd)单体溶于溶剂，然后将步骤三得到的fe3o4@oa分散其中，将混合物密封并搅拌，收集并清洗，干燥后，得到fe3o4@gd；

8、步骤五：将步骤四得到的fe3o4@gd与含有gd、硼酸、三乙胺和1,2,4-三氯苯的溶液混合搅拌，得到双配体hof功能化磁性纳米材料。

9、优选的，所述步骤一中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1。

10、优选的，步骤二所述的反应温度为40℃，反应时间为20-40min。

11、优选的，步骤三所述的搅拌时间为30-60min。

12、优选的，步骤四所述的搅拌温度为70-100℃，搅拌时间为10-12小时。

13、优选的，步骤四所述的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。

14、优选的，步骤五所述的fe3o4@gd、gd、硼酸的摩尔比为1：1-2：1。

15、优选的，步骤五所述的搅拌温度为60-80℃，搅拌时间为20-24h。

16、本发明还提供上述制备方法得到的双配体hof功能化磁性纳米材料，该纳米材料为球形，尺寸为18-20nm。

17、本发明还提供上述双配体hof功能化磁性纳米材料在分离富集磷酸化肽和糖肽上的应用。

18、本发明的原理

19、本发明提供一种双配体hof功能化的磁性纳米材料，以同时富集糖肽和磷酸化肽，特别是单磷酸化肽。该纳米材料选择一个与磷蛋白有亲和力的阳离子分子胍基作为配体；另一种配体选择了对糖蛋白具有较高亲和力的阴离子分子硼酸基。由此产生的电荷辅助hofs，由氮供体配体向硼受体的电子捐赠。利用hof上的胍基与磷酸化肽上的磷酸基之间的盐桥接作用和氢键来捕获单磷酸化肽。富含亲水基团的硼酸和氮阳离子提供了硼酸亲和和亲水相互作用两种组合机制，有效提高了该材料对糖肽的特异性识别。

20、本发明的有益效果

21、本发明提供一种胍基阳离子和硼酸盐阴离子构建的氢键有机框架修饰的磁性材料及其制备方法和应用，fe3o4@hof的制备是通过使用“奥斯特瓦尔德熟化介导的接枝”的两步流程逐步实现的，在第一步，将合成的oa稳定的fe3o4 nps加入到高浓度的gd溶液中，由于-nh2对fe3o4nps的强亲和力和高浓度，gd分子可以取代fe3o4 nps表面的oa稳定剂，形成gd锚定的fe3o4nps(fe3o4@gd)。第二步，加入ba配体，基于晶格匹配和异质成核，结晶的hof优先生长在fe3o4@gd的表面，形成fe3o4@hof。hof中胍基功能位点的氢键作用和盐桥作用显示出与单磷酸化肽的协同“匹配”效应，从而对单磷酸化肽的富集能力比多磷酸化肽更强。本发明利用胍基与磷酸基团之间的氨基亲和能力以及其对糖肽的高亲水性和硼亲和力，达到利用同一材料同时鉴定糖蛋白和磷蛋白的目的。

技术特征：

1.一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所所述的一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤一中fe3+和fe2+的摩尔比为2:1。

3.根据权利要求1所所述的一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤二所述的反应温度为40℃，反应时间为20-40min。

4.根据权利要求1所所述的一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤三所述的搅拌时间为30-60min。

5.根据权利要求1所所述的一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤四所述的搅拌温度为70-100℃，搅拌时间为10-12小时。

6.根据权利要求1所所述的一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤四所述的溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。

7.根据权利要求1所所述的一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤五所述的fe3o4@gd、gd、硼酸的摩尔比为1：1-2：1。

8.根据权利要求1所所述的一种双配体hof功能化磁性纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤五所述的搅拌温度为60-80℃，搅拌时间为20-24h。

9.权利要求1所述的制备方法得到的双配体hof功能化磁性纳米材料，该纳米材料为球形，尺寸为18-20nm。

10.权利要求9所述的双配体hof功能化磁性纳米材料在分离富集磷酸化肽和糖肽上的应用。

技术总结
本发明提供一种双配体HOF功能化磁性纳米材料及其制备方法和应用，属于功能化磁性材料制备技术领域。该方法先合成Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;NPs，加入NH<subgt;3</subgt;·H<subgt;2</subgt;O至溶液呈碱性，然后将温度加热反应，得到Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;NPs悬浊液；向Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;NPs悬浊液中加入油酸搅拌，得到的Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;@OA；将胍基盐酸盐单体溶于溶剂，然后将Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;@OA分散其中搅拌，得到Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;@GD；最后将Fe<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;@GD与含有GD、硼酸、三乙胺和1,2,4‑三氯苯的溶液混合搅拌，得到双配体HOF功能化磁性纳米材料。本发明的功能材料还可以有效地捕获糖蛋白，同时鉴定糖蛋白和磷蛋白。

技术研发人员：贾琼,熊芳芳,郑海娇,赵燕青,王宇轩
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14