CN105175588B - 一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，步骤如下：在乙腈溶液中加入1,1,3,3‑四甲基胍和含乙烯基的卤单体，常温反应，干燥，即得胍基离子液体功能单体；将功能单体与交联剂和引发剂溶于乙腈中，得到混合液，向混合液中通入氮气除氧；在水浴下引发聚合，将固体材料用蒸馏水洗涤、抽滤、干燥，即得用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料。本方法制得的胍基聚离子液体材料生物相容性好、分散性好，材料粒径均一，对磷酸肽具有较强的吸附性能，对磷酸肽的富集效率高，性能稳定，可以实现重复利用，可以重复利用至少五次，在室温干燥的环境中放置1年后，仍能用于对磷酸肽的富集，极大地节约了使用的生产成本，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于功能化材料制备技术领域，尤其是一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法。
背景技术
蛋白质的磷酸化修饰在生命活动中扮演着非常重要的角色，蛋白质的磷酸化修饰与一些癌症疾病的发生、神经系统的调节、细胞活动等息息相关。因此，制备具有磷酸肽识别性能的材料对于磷酸化蛋白组学的发展具有重要意义。近年来用于富集磷酸肽的材料受到广大科研工作者的关注。
目前，用于富集磷酸肽的材料多种多样，包括经过修饰的纳米硅球、纳米线、磁性颗粒、二氧化钛、光学晶体以及离子液体高分子聚合物等。近年来，固相金属离子亲和色谱法和金属氧化物亲和色谱法被广泛应用于磷酸肽富集，其中Zr4+、TiO2和ZrO2被广泛应用。
近年来胍基离子液体成为离子液体家族中新的一员，胍基与磷酸根之间存在相互作用，离子液体阳离子所带的正电荷与磷酸根带的负电荷存在静电作用，胍基功能材料用于磷酸肽的富集已成为一个新的领域，但是目前市场上还没有相关的聚胍基离子液体材料，因此制作一种新的聚胍基离子液体材料来用于磷酸肽富集是非常必要的。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种生物相容性好、方法简单的用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料制备方法，该方法制备的聚胍基离子液体材料具有较快的传质速率和对磷酸肽较强的选择性和特异性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，步骤如下：
⑴在乙腈溶液中加入1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体，常温反应2～8小时，得到白色固体，于真空干燥箱中干燥，即得到制备胍基离子液体材料的胍基离子液体功能单体；
其中，所述乙腈溶液与1,1,3,3-四甲基胍的体积比为6:1～1:1，1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体的物质的量比为1:1～1:2.2；
⑵将步骤⑴胍基离子液体功能单体与交联剂和引发剂溶于乙腈中，得到混合液，所述胍基离子液体功能单体在混合液中的质量百分数为1.0％～20％，交联剂在混合液中的质量百分数为2.5％～35％，引发剂在混合液中的质量百分数为0.15％～2.5％，向混合液中通入氮气除氧；
⑶混合液在水浴55℃～80℃下引发聚合12～24小时后，得到固体材料，将固体材料用蒸馏水洗涤、抽滤，放于真空干燥箱中干燥，即得用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料。
而且，所述步骤⑴中含乙烯基的卤单体为4-氯甲基苯乙烯、4-溴甲基苯乙烯、3-氯甲基苯乙烯、3-溴甲基苯乙烯、3-氯-1-丙烯或3-溴-1-丙烯。
而且，所述步骤⑴中胍基离子液体功能单体为1,1,3,3-四甲基有机胍氯盐或1,1,3,3-四甲基有机胍溴盐。
而且，所述步骤⑴中干燥的具体条件为80℃～120℃，4～12小时。
而且，所述步骤⑵中交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为偶氮二异丁腈。
而且，所述步骤⑶中用蒸馏水洗涤的次数为5次。
而且，所述步骤⑶中干燥的具体条件为90℃～150℃，6～24小时。
本发明的优点和积极效果是：
1、本方法制得的胍基聚离子液体材料生物相容性好、分散性好，材料粒径均一，对磷酸肽具有较强的吸附性能，具有较高的选择性识别与富集磷酸肽的能力，对磷酸肽的富集效率高，性能稳定，可以实现重复利用，可以重复利用至少五次，在室温干燥的环境中放置1年后，仍能用于对磷酸肽的富集，极大地节约了使用的生产成本，具有广阔的应用前景。
2、本发明方法合成过程简单，条件易于控制，所制得的材料粒径较均一，具有较好的热稳定性，较强的生物相容性，可以用于磷酸肽的富集，该胍基离子液体材料提高了磷酸肽效率，实现了对磷酸肽更加高效简便的富集。
3、本发明方法制得的聚合物单体的合成过程简单，减少了后续质谱鉴定过程中的杂质干扰，而且采用聚胍基离子液体材料来富集磷酸肽，将离子液体的强分散性等优点和聚合物的热稳定性结合起来，可以更好的将材料进行优化后投入应用，具有很广的应用前景。
4、本发明方法的聚胍基离子液体材料的制备仅需一步反应即可得到，反应过程简单，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明聚胍基离子液体材料的扫描电镜图，从图1中可看出本发明颗粒大小较均一，颗粒直径约为300nm；
图2为本发明聚胍基离子液体材料的热重图，从图2中可看出本发明材料热稳定相良好；
图3为本发明聚胍基离子液体材料的富集β-casein酶解物(4×10-8M)后MALDI-TOF-MS图；其中，图a为磷酸肽未使用本发明材料富集的MALDI-TOF-MS图，从图a中可以看出，材料富集前检测不到磷酸肽峰，由于非磷酸肽丰度大且对磷酸肽有抑制作用；图b为磷酸肽使用本发明材料富集后的MALDI-TOF-MS图，从图b中可以看出，材料富集后有7个磷酸肽峰可以被明显检测到，说明本发明材料的富集灵敏度高。
图4为本发明聚胍基离子液体材料对脱脂牛奶酶解后富集的MALDI-TOF-MS图，其中，图a为脱脂牛奶酶解后的酶解物未使用本发明材料富集的MALDI-TOF-MS图，从图a中可以看出，材料富集前检测不到磷酸肽峰；图b为脱脂牛奶酶解后的酶解物使用本发明材料富集后的MALDI-TOF-MS图，从图b中可以看出，材料富集后有7个磷酸肽峰可以被明显检测到，说明材料适用于实际样品，使用范围极广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详述，下述实施例只是说明性的，不是限定性的，不能以该实施例来限定本发明的保护范围。
本发明中所使用的原料，如无特殊规定，均为本领域内常用的原料；本发明中所使用的方法，如无特殊规定，均为本领域内常用的方法。
实施例1
一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，步骤如下：
⑴胍基离子液体功能单体的合成：
量取1,1,3,3-四甲基胍12.547mL(0.1mol)于100mL圆底烧瓶中，加入20mL乙腈，量取0.1mol 3-氯-1-丙烯于滴液漏斗中，逐滴加入到烧瓶中，常温反应4小时后得白色固体，放于真空干燥箱中干燥；
⑵聚胍离子液体材料的合成：
上述反应完后加入4mmol的N,N-亚甲基双丙烯酰胺，超声脱氧5分钟后，加入0.45mmol AIBN充氮气除氧后封口，放于60℃的水浴锅中反应24小时，反应完成后用蒸馏水洗涤、抽滤，放于真空干燥箱中干燥，即得用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料。
实施例2
一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，步骤如下：
⑴在乙腈溶液中加入1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体，常温反应2～5小时，得到白色固体，于真空干燥箱中干燥，干燥的具体条件为80℃～100℃，4～8小时，即得到制备胍基离子液体材料的胍基离子液体功能单体；
其中，所述乙腈溶液与1,1,3,3-四甲基胍的体积比为6:1，1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体的物质的量比为1:1.6；
⑵将步骤⑴胍基离子液体功能单体与交联剂和引发剂溶于乙腈中，得到混合液，所述胍基离子液体功能单体在混合液中的质量百分数为10％，交联剂在混合液中的质量百分数为15％，引发剂在混合液中的质量百分数为1.5％，向混合液中通入氮气除氧；
⑶混合液在水浴55℃～70℃下引发聚合12小时后，得到固体材料，将固体材料用蒸馏水洗涤5次、抽滤，放于真空干燥箱中干燥，干燥的具体条件为120℃～150℃，12～24小时，即得用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料。
所述步骤⑴中含乙烯基的卤单体为4-氯甲基苯乙烯、4-溴甲基苯乙烯、3-氯甲基苯乙烯、3-溴甲基苯乙烯、3-氯-1-丙烯(氯丙烯)或3-溴-1-丙烯。
实施例3
一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，步骤如下：
⑴在乙腈溶液中加入1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体，常温反应5～8小时，得到白色固体，于真空干燥箱中干燥，干燥的具体条件为100℃～120℃，8～12小时，即得到制备胍基离子液体材料的胍基离子液体功能单体；
其中，所述乙腈溶液与1,1,3,3-四甲基胍的体积比为4:1，1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体的物质的量比为1:2.2；
⑵将步骤⑴胍基离子液体功能单体与交联剂和引发剂溶于乙腈中，得到混合液，所述胍基离子液体功能单体在混合液中的质量百分数为20％，交联剂在混合液中的质量百分数为35％，引发剂在混合液中的质量百分数为2.5％，向混合液中通入氮气除氧；
⑶混合液在水浴55℃～80℃下引发聚合20小时后，得到固体材料，将固体材料用蒸馏水洗涤、抽滤，放于真空干燥箱中干燥，干燥的具体条件为90℃～120℃，6～12小时，即得用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料。
实施例4
一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，步骤如下：
⑴在乙腈溶液中加入1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体，常温反应2～8小时，得到白色固体，于真空干燥箱中干燥,即得到制备胍基离子液体材料的胍基离子液体功能单体；
其中，所述乙腈溶液与1,1,3,3-四甲基胍的体积比为6:1～1:1，1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体的物质的量比为1:1～1:2.2；
⑵将步骤⑴胍基离子液体功能单体与交联剂和引发剂溶于乙腈中，得到混合液，所述胍基离子液体功能单体在混合液中的质量百分数为1.0％，交联剂在混合液中的质量百分数为2.5％，引发剂在混合液中的质量百分数为0.15％，向混合液中通入氮气除氧；
⑶混合液在水浴55℃～80℃下引发聚合12～24小时后，得到固体材料，将固体材料用蒸馏水洗涤、抽滤，放于真空干燥箱中干燥，即得用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料。
本发明聚胍基离子液体材料的相关检测结果：
1、本发明聚胍基离子液体材料的扫描电镜检测，结果如图1所示，从图1中可看出本发明颗粒大小较均一，颗粒直径约为300nm；
2、本发明聚胍基离子液体材料的热重检测，结果如图2所示，从图2中可看出本发明材料热稳定相良好；
3、本发明聚胍基离子液体材料的富集β-casein酶解物(4×10-8M)后MALDI-TOF-MS检测：
检测步骤如下：
⑴聚胍离子液体材料吸附磷酸肽：
取15mg本发明聚胍基离子液体材料于2mL离心管中，用HEPES-NaOH(25mM，pH＝6.8)缓冲液润洗材料3次，加入4×10-8Mβ-casein酶解物或脱脂牛奶酶解后酶解物富集3小时后离心(5000转/分离心10分钟)弃上清液，用1mL 50％乙腈，0.1mol/L醋酸洗涤材料3次后，加入200μl pH＝4.0500mM盐酸-盐酸胍，乙腈，TFA(w:w:w＝50:47.5:2.5)洗脱，得洗脱产物；
其中，β-casein酶解物的制备步骤如下：标准蛋白酶切肽段的制备：准确称取1mgβ-casein于1.5mL进口离心管中，向其中加入1mL 50mmol/L的NH4HCO3缓冲液，使其溶解，此时β-casein的浓度为1mg/mL，继续向该蛋白溶液中以1:40(酶/蛋白，质量比)的比例向上述溶液中加入配置好的1mg/mL的胰蛋白酶(Trypsin)溶液25μL，之后将其置于37℃的摇床(200rpm),酶解16h，即得β-casein酶解物；
实际样品脱脂牛奶酶解后酶解物的制备方法为：
①准确称取0.25mL脱脂牛奶(根据商品说明，每100mg牛奶里含有3mg蛋白质)，并将其与0.25mL 8M尿素的50mmol/L NH4HCO3的缓冲溶液混匀，将其置于室温下，变性2.5h；
②向其中加入20μL 10mmol/L的1，4-二硫苏糖醇溶液(DTT，用50mM的碳酸氢氨溶液配置)，同上置于37℃摇床中，200rpm振荡2小时；
③向上述溶液中继续加入20μL 20mmol/L的碘乙酰胺溶液(IAA，同样是用50mM的碳酸氢氨溶液配置的)进行烷基化，在避光条件下(或用锡箔纸包住)，常温震荡30min；
④将上述变性后的溶液用50mM的NH4HCO3缓冲溶液稀释10倍，从而使得尿素的浓度降至1M以下，防止胰蛋白酶的活性被尿素破坏，之后，向上述溶液中加入0.18mg胰蛋白酶(胰蛋白酶：蛋白＝1：40w/w)，之后将其置于37℃的摇床(200rpm)，酶解16h，得实际样品脱脂牛奶酶解后酶解物。
⑵MALDI-TOF-MS检测：
取2μl步骤⑴后的洗脱产物加入2μL 20mg/mL的DHB基质，摇匀后取1μL滴到基板上，晾干后进行检测。
相关的检测结果如图3和图4所示，图3为本发明聚胍基离子液体材料的富集β-casein酶解物(4×10-8M)后MALDI-TOF-MS图；其中，图a为磷酸肽未使用本发明材料富集的MALDI-TOF-MS图，从图a中可以看出，材料富集前检测不到磷酸肽峰，由于非磷酸肽丰度大且对磷酸肽有抑制作用；图b为磷酸肽使用本发明材料富集后的MALDI-TOF-MS图，从图b中可以看出，材料富集后有7个磷酸肽峰可以被明显检测到，说明本发明材料的富集灵敏度高。
图4为本发明聚胍基离子液体材料对脱脂牛奶酶解后富集的MALDI-TOF-MS图，其中，图a为脱脂牛奶酶解后的酶解物未使用本发明材料富集的MALDI-TOF-MS图，从图a中可以看出，材料富集前检测不到磷酸肽峰；图b为脱脂牛奶酶解后的酶解物使用本发明材料富集后的MALDI-TOF-MS图，从图b中可以看出，材料富集后有7个磷酸肽峰可以被明显检测到，说明材料适用于实际样品，使用范围极广。
Claims (5)
1.一种用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
⑴在乙腈溶液中加入1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体，常温反应2～8小时，得到白色固体，于真空干燥箱中干燥，即得到制备胍基离子液体材料的胍基离子液体功能单体；
其中，所述乙腈溶液与1,1,3,3-四甲基胍的体积比为6:1～1:1，1,1,3,3-四甲基胍和含乙烯基的卤单体的物质的量比为1:1～1:2.2；
⑵将步骤⑴胍基离子液体功能单体与交联剂和引发剂溶于乙腈中，得到混合液，所述胍基离子液体功能单体在混合液中的质量百分数为1.0％～20％，交联剂在混合液中的质量百分数为2.5％～35％，引发剂在混合液中的质量百分数为0.15％～2.5％，向混合液中通入氮气除氧；
⑶混合液在水浴55℃～80℃下引发聚合12～24小时后，得到固体材料，将固体材料用蒸馏水洗涤、抽滤，放于真空干燥箱中干燥，即得用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料；
所述步骤⑵中交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为偶氮二异丁腈；
所述步骤⑶中干燥的具体条件为90℃～150℃，6～24小时。
2.根据权利要求1所述的用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中含乙烯基的卤单体为4-氯甲基苯乙烯、4-溴甲基苯乙烯、3-氯甲基苯乙烯、3-溴甲基苯乙烯、3-氯-1-丙烯或3-溴-1-丙烯。
3.根据权利要求1所述的用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中胍基离子液体功能单体为1,1,3,3-四甲基有机胍氯盐或1,1,3,3-四甲基有机胍溴盐。
4.根据权利要求1所述的用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中干燥的具体条件为80℃～120℃，4～12小时。
5.根据权利要求1所述的用于磷酸肽富集的聚胍基离子液体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤⑶中用蒸馏水洗涤的次数为5次。
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