CN105669827A - 氧化石墨烯作为蛋白质吸附介质材料的用途以及一种蛋白分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了氧化石墨烯作为蛋白质吸附介质材料的用途。本发明还提供了一种蛋白质分离方法。通过氧化石墨烯的吸附，可以收集含蛋白质物质中的低丰度蛋白，同时去除大部分高丰度蛋白，分离所得的蛋白中，低丰度蛋白比例及种类明显提高，避免了高丰度蛋白在后续检测、分析中对低丰度蛋白的干扰和影响，更有利于对低丰度蛋白的分析。而且，氧化石墨烯价廉易制备，以此为吸附介质材料，可降低分离蛋白的成本。
Description
技术领域
本发明涉及氧化石墨烯的应用领域，具体涉及氧化石墨烯作为蛋白质吸附介质材料的用途，以及采用氧化石墨烯作为吸附介质材料的分离蛋白的方法。
背景技术
石墨烯材料及其衍生物氧化石墨烯具有良好的亲水性、生物相容性等特点，被越来越多地应用于化工、医学、生物等多个领域。
蛋白分离在生物、医学领域具有重要意义，普通吸附分离方法得到的蛋白中，高丰度蛋白的比例过大，一些低丰度的蛋白无法被分离出来，导致后续进行蛋白组学分析时不能得到更多、更准确的蛋白信息。为了分离获得低丰度的蛋白，目前常用的方法是免疫亲和柱层析的方法，通过抗体与特异蛋白(高丰度蛋白)结合，分离出未结合的血清蛋白，最终达到去除高丰度蛋白的目的。但是，这种方法成本较高，而且，免疫亲和柱仅能特异性地除去某几种高丰度蛋白，因此导致一些高丰度蛋白不能被有效去除，对中丰度蛋白也没有去除效果，免疫亲和柱的这些特点制约了低丰度蛋白的分离，同时也制约了蛋白组学等分析方法的应用。
发明内容
为寻找一种新型的蛋白质吸附介质材料，使其对低丰度蛋白具有良好的吸附作用，本发明提供了一种依赖氧化石墨烯作为蛋白吸附介质材料的用途。
本发明的另一目的是提供一种蛋白分离方法。
本发明提供了氧化石墨烯作为蛋白质吸附介质材料的用途。
其中，所述蛋白质可以为动物蛋白或植物蛋白；所述动物蛋白为血浆蛋白或血清蛋白。
其中，所述氧化石墨烯的尺寸为10nm～10μm；优选为50nm～2μm。
本发明提供的蛋白质分离方法包括以下过程：以氧化石墨烯作为吸附介质材料吸附含蛋白质物质中的蛋白质，然后将所吸附的蛋白质从所述氧化石墨烯上洗脱分离。
其中，所述含蛋白质物质为血清或血浆。
进一步地，本发明的蛋白质分离方法为：将所述氧化石墨烯的溶液与所述含蛋白质物质混合以所述氧化石墨烯吸附蛋白质，然后将所吸附的蛋白质从所述氧化石墨烯上洗脱分离。
其中，所述氧化石墨烯的溶液的溶剂选自水、生理盐水、Tris-HCl溶液或磷酸盐缓冲液。
其中，所述氧化石墨烯的溶液浓度为0.1～10mg/ml。
其中，所述氧化石墨烯的尺寸为10nm～10μm；优选为50nm～2μm。
本发明人发现，氧化石墨烯对于动、植物蛋白的吸附比较特殊，更有利于对低丰度蛋白的吸附，其吸附的蛋白中，高丰度、中丰度蛋白所占的比例大大降低，低丰度蛋白所占比例则明显提高，避免了高丰度蛋白在后续检测、分析中对低丰度蛋白的干扰和影响，更加有利于低丰度蛋白的检测和分析。与现有的免疫亲和柱分离方法相比，采用氧化石墨烯作为吸附介质材料分离的蛋白数量更多，有利于获取更多、更准确的蛋白质信息。而且，氧化石墨烯价廉易制备，可降低蛋白质分离的成本。
附图说明
图1为本发明实施例所述氧化石墨烯的制备工艺流程图；
图2为不同吸附介质材料分离的蛋白质的SDS-PAGE电泳图，其中，1号表示marker，2-8号分别表示商业化免疫亲和柱、尺寸为50nm、100nm、250nm、2μm的氧化石墨烯、尺寸为250nm的羧基修饰的氧化石墨烯、胺基修饰的氧化石墨烯吸附提取的蛋白，9号为空白，10号为商业化免疫亲和柱除去的高丰度蛋白；
图3A、3B分别为商业化免疫亲和柱、氧化石墨烯吸附提取的蛋白的双向电泳图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将进一步描述本发明的示例性实施例的技术方案。
本发明的一个方面提供了氧化石墨烯作为蛋白质吸附介质材料的用途。
在根据本发明的用途的一个实施方式中，本发明所述的蛋白质可以为动物蛋白，也可以为植物蛋白，其中，动物蛋白包括动物血浆蛋白或血清蛋白。在一个优选的实施方式中，所述的蛋白质为人血清蛋白。
在根据本发明的用途的一个实施方式中，本发明所述的氧化石墨烯的尺寸可以为10nm～10μm。在一个优选的实施方式中，氧化石墨烯的尺寸可以为50nm～2μm。
本发明的另一个方面提供了一种蛋白质分离方法，以氧化石墨烯作为吸附介质材料吸附含蛋白质物质中的蛋白质，然后将所吸附的蛋白质从所述氧化石墨烯上洗脱分离。
其中，吸附、洗脱等过程均可采用本领域常用试剂和常规操作，本发明不做限制。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，用于吸附的蛋白质可以为动物蛋白，也可以为植物蛋白。在一个优选的实施方式中，用于吸附的蛋白质为人血清蛋白或血浆蛋白，尤其是可能包含病变标志蛋白的人血清蛋白或血浆蛋白。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，所述含蛋白质物质为血清或血浆。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，吸附过程可以为：将氧化石墨烯的溶液与含蛋白质物质混合以氧化石墨烯吸附蛋白质。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，氧化石墨烯溶液的溶剂可以选自水、生理盐水、Tris-HCl溶液或磷酸盐缓冲液。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，所述氧化石墨烯溶液的浓度可以为0.1～10mg/ml，也可根据所要分离蛋白的浓度或种类进行调节。在一个优选的实施方式中，氧化石墨烯溶液的浓度可以为0.5～5mg/ml。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，氧化石墨烯也可作为吸附介质材料填充至现有各种形状的蛋白质分离器件中，如柱状、片状等；吸附介质材料可直接进行填充，也可吸附至二维支撑填充物上再填充至分离器件中。填充的方法可采用现有的任意方法，如《生物化学实验技术》2007版提供的方法。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，可先将欲分离的含蛋白质物质进行溶解形成溶液，再对蛋白质溶液进行蛋白分离。溶液的溶剂和浓度可以根据现有蛋白质分离技术进行确定，例如，溶剂可以为甲醇、乙醇、乙腈、乙酸等常规溶剂。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，所述氧化石墨烯的尺寸可以为10nm～10μm。在一个优选的实施方式中，氧化石墨烯的尺寸可以为50nm～2μm。
在根据本发明的蛋白质分离方法的一个实施方式中，以此分离方法分离的蛋白纯度好，可直接用于后续的色谱、质谱、核磁、单向电泳、双向电泳、晶体结构分析等分析、测试。
实施例
1、以改进的Hummer法制备氧化石墨烯
如图1所示，将天然石墨(1g)加入到0℃浓硫酸(23毫升)中，搅拌下，逐渐加入KMnO4(3g)，控制温度低于20℃，搅拌2h，进行低温反应；之后升温到35℃，继续搅拌30分钟，进行中温反应；然后慢慢加超纯水(50毫升)，进行高温反应，保持溶液温度低于100℃，搅拌30分钟之后，加入超纯水(150毫升)。然后，加入30％的过氧化氢(10毫升)，去掉未反应的KMnO4，溶液的颜色变成亮黄色。得到的产物用(10wt％)HCl和去离子水洗涤，除金属离子和SO4 2-，干燥12h。向制备的氧化石墨烯(GO)产物中加入超纯水，使其浓度为1mg/ml，备用。
2、人血清蛋白的提取
(1)100μlGO与100μl血清混匀，37℃孵育30min。
(2)18000×g，4℃离心30min，除去上清以去除没有结合的血清。
(3)加100μl1×PBS，混匀，同样条件离心，去上清(重复2次)。
(4)加100μl0.1×PBS，混匀，同样条件离心，去上清。
(5)加100μl裂解液，混匀，室温孵育30min，18000×g，离心40min，取上清，通过紫外定量后进行电泳。
其中，裂解液配方为：
储液：1％SDS、50mMtris-HCl(pH7.8)、1mMEDTA、10％甘油；每2ml储液加2％β-巯基乙醇2μl和200mMPMSF10μl(现用现加)。
3、蛋白分析
(1)分别使用商业化免疫亲和柱(ProteoPrepimmunoaffinityAlbuminandIgGDepletionKit，sigma)、不同尺寸的氧化石墨烯(50nm、100nm、250nm、2μm)、羧基修饰的氧化石墨烯、胺基修饰的氧化石墨烯(参照Hummers,W.S.；Offeman,R.E.Preparationofgraphiticoxide.JournaloftheAmericanChemicalSociety1958,80,1339-1339制备)等分离提取的人血清蛋白进行SDS-PAGE电泳，结果如图2所示。由图2可以看出，氧化石墨烯作为吸附介质材料提取的蛋白中，无论其在血清中的丰度高低，氧化石墨烯吸附较为均匀，避免了高丰度蛋白的影响(与10号的高丰度蛋白相比)，可有效提取血清中的各类蛋白，尤其是低丰度蛋白。而经羧基、胺基等基团修饰后的氧化石墨烯则无法达到此吸附效果。
(2)分别对商业化免疫亲和柱(ProteoPrepimmunoaffinityAlbuminandIgGDepletionKit，sigma)和氧化石墨烯提取的血清蛋白样品(800μg)进行双向电泳，如图3A和3B所示。通过PDQuest软件分析，氧化石墨烯分离提取的血清蛋白样品中，高丰度蛋白含量降低，低丰度蛋白含量增多，检测的蛋白点数量明显多于商业化免疫亲和柱提取的血清蛋白样品。免疫亲和柱提取的蛋白中能检测到的蛋白点数在700-900之间，而氧化石墨烯提取的蛋白中能检测到的蛋白点数在1300-1600之间。
由此可见，氧化石墨烯作为吸附介质材料分离提取的蛋白中，低丰度蛋白的比例升高、高丰度蛋白的比例明显下降，避免了高丰度蛋白在后续检测、分析中对低丰度蛋白的干扰和影响，能够分离出难以分离的低丰度蛋白，得到的蛋白种类更多，有利于后续蛋白组学分析。氧化石墨烯的分离效果优于商业化免疫亲和柱，且成本更低。
虽然为了说明本发明，已经公开了本发明的优选实施方案，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离权利要求书所限定的本发明构思和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改、添加和替换。
Claims (10)
1.氧化石墨烯作为蛋白质吸附介质材料的用途。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述蛋白质为动物蛋白或植物蛋白。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述动物蛋白为血浆蛋白或血清蛋白。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用途，其特征在于，所述氧化石墨烯的尺寸为10nm～10μm；优选为50nm～2μm。
5.一种蛋白质分离方法，其特征在于，以氧化石墨烯作为吸附介质材料吸附含蛋白质物质中的蛋白质，然后将所吸附的蛋白质从所述氧化石墨烯上洗脱分离。
6.根据权利要求5所述的蛋白质分离方法，其特征在于，所述含蛋白质物质为血清或血浆。
7.根据权利要求5或6所述的蛋白质分离方法，其特征在于，将所述氧化石墨烯的溶液与所述含蛋白质物质混合以所述氧化石墨烯吸附蛋白质，然后将所吸附的蛋白质从所述氧化石墨烯上洗脱分离。
8.根据权利要求7所述的蛋白质分离方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的溶液的溶剂选自水、生理盐水、Tris-HCl溶液或磷酸盐缓冲液。
9.根据权利要求8所述的蛋白质分离方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的溶液浓度为0.1～10mg/ml。
10.根据权利要求5-9任一项所述的蛋白质分离方法，其特征在于，所述氧化石墨烯的尺寸为10nm～10μm；优选为50nm～2μm。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106086134A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-09 | 江苏科技大学 | 一种桑蛋白活性肽的制备方法 |
| CN106622120A (zh) * | 2015-10-30 | 2017-05-10 | 江南石墨烯研究院 | 石墨烯基蛋白吸附海绵 |
| CN110215738A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-09-10 | 大连医科大学 | 一种石墨烯聚合物亲水前处理材料的制备方法 |
| CN112195175A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | 浙江智扬生物科技有限公司 | 基于氧化石墨烯的核酸提取方法 |
| CN112195174A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | 浙江智扬生物科技有限公司 | 一种含氧化石墨烯的细胞裂解试剂 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103110957A (zh) * | 2013-03-04 | 2013-05-22 | 福州大学 | 一种氧化石墨烯药物载体及其制备方法和应用 |
| CN104117337A (zh) * | 2013-05-09 | 2014-10-29 | 常州碳宇纳米科技有限公司 | 一种蛋白吸附载体的构建及其制备方法 |
| CN104130309A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-11-05 | 常州碳宇纳米科技有限公司 | 一种提高蛋白纯化纯度的预处理方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103110957A (zh) * | 2013-03-04 | 2013-05-22 | 福州大学 | 一种氧化石墨烯药物载体及其制备方法和应用 |
| CN104117337A (zh) * | 2013-05-09 | 2014-10-29 | 常州碳宇纳米科技有限公司 | 一种蛋白吸附载体的构建及其制备方法 |
| CN104130309A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-11-05 | 常州碳宇纳米科技有限公司 | 一种提高蛋白纯化纯度的预处理方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘倩 等: "细胞色素c在氧化石墨烯上的吸附研究", 《分析测试学报》 * |
| 谭晓芳: "功能化石墨烯的生物学效应研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106622120A (zh) * | 2015-10-30 | 2017-05-10 | 江南石墨烯研究院 | 石墨烯基蛋白吸附海绵 |
| CN106086134A (zh) * | 2016-06-21 | 2016-11-09 | 江苏科技大学 | 一种桑蛋白活性肽的制备方法 |
| CN106086134B (zh) * | 2016-06-21 | 2019-02-15 | 江苏科技大学 | 一种桑蛋白活性肽的制备方法 |
| CN112195175A (zh) * | 2019-07-08 | 2021-01-08 | 浙江智扬生物科技有限公司 | 基于氧化石墨烯的核酸提取方法 |
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