RU2608529C2 - Регулярные мультимолекулярные сорбенты для металл-аффинной хроматографии, содержащие лабильную ковалентную связь - Google Patents
Регулярные мультимолекулярные сорбенты для металл-аффинной хроматографии, содержащие лабильную ковалентную связь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608529C2 RU2608529C2 RU2012117536A RU2012117536A RU2608529C2 RU 2608529 C2 RU2608529 C2 RU 2608529C2 RU 2012117536 A RU2012117536 A RU 2012117536A RU 2012117536 A RU2012117536 A RU 2012117536A RU 2608529 C2 RU2608529 C2 RU 2608529C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- affinity chromatography
- sorbents
- regular
- multimolecular
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/281—Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сорбционных материалов. Предложено применение регулярных мультимолекулярных структур - пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе стеаратов трехвалентных металлов, содержащих лабильную ковалентную связь, в качестве сорбентов для металл-аффинной хроматографии водорастворимых органических и биоорганических соединений. Изобретение обеспечивает повышение селективности сорбентов при хроматографии органических и биоорганических веществ, содержащих активные атомы кислорода или фтора. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области сорбционных материалов и может быть применено для концентрирования различных типов органических веществ с такими активными атомами, как кислород и фтор в химической, фармацевтической и других областях промышленности.
Существуют сорбенты для обогащения фосфорсодержащих пептидов по методу металл-аффинной хроматографии [1]. В таком случае используют хелаты производных иминодиуксусной или нитрилотриуксусной кислот с такими ионами металлов, как Fe3+, Ga3+, Ti4+, Zr4+ и др. Выбор металла обусловлен их способностью образовывать координационные связи с атомами кислорода фосфатной группы. Такое связывание позволяет достаточно селективно адсорбировать фосфорсодержащие пептиды, и в результате концентрировать их путем элюирования с сорбента. В частности, для сорбента PHOS-Select Iron Affinity Gel [2] концентрация ионов Fe3+ составляет 7-17 мкмоль/мл геля, связывающая способность - до 0.3 мкмоль/г сорбента. Недостатками таких сорбентов являются высокая степень неспецифического связывания пептидов с ними, а также весьма высокая стоимость.
Задачей изобретения является повышение селективности и степени концентрирования по методу металл-аффинной хроматографии различных типов органических веществ, содержащих активные атомы кислорода или фтора. Указанная задача решается применением регулярных мультимолекулярных структур (пленок Ленгмюра-Блоджетт) на основе стеаратов трехвалентных металлов, содержащих лабильную ковалентную связь, в качестве сорбента для металл-аффинной хроматографии водорастворимых органических и биоорганических соединений, имеющих в составе атомы кислорода или фтора [3].
Предлагаемый сорбент представляет собой соли стеариновой кислоты с различными металлами в виде регулярных мультимолекулярных слоев пленок Ленгмюра-Блоджетт, содержащих лабильную ковалентную связь. Выбор металла зависит от природы активного атома в соответствии с теорией Пирсона (теория жестких и мягких кислот и оснований), а именно: регулярные мультимолекулярные структуры (РММС), содержащие металлы, классифицируемые как жесткие кислоты Льюиса (Fe(III), La(III), Ga(III) и др.), содержат лабильную ковалентную связь и подходят для обогащения образцов водорастворимыми соединениями, в состав которых входят активные атомы кислорода или доступные атомы фтора. Структура сорбента чрезвычайно устойчива, не подвержена гидролизу.
Схема процесса получения мультимолекулярных слоев пленок Ленгмюра-Блоджетт изображена на фигуре 1. РММС, нанесенные на твердую подложку, невозможно использовать в качестве сорбентов для металл-аффинной хроматографии. Нами был разработан метод получения аналогичных структур на поверхности водной субфазы, базирующийся на теории медленного коллапса (фиг. 1). В специальной ванне (1) на поверхность водной субфазы наносят по каплям раствор ПАВ (в данном случае, стеариновой кислоты) в подходящем неполярном легколетучем органическом растворителе (в данном случае, в гексане). Раствор ПАВ растекается по поверхности воды, образуя монослой (2), ограниченный бортами ванны, подвижным барьером (3) и весами Ленгмюра (4), которые могут измерять (а подвижный барьер - регулировать) поверхностное давление в образовавшемся монослое. На поверхности водной субфазы, содержащей необходимые ионы химической реакции между монослоем стеариновой кислоты и ионами металла субфазы в монослое образуются соответствующие стеараты. Далее этот монослой стеаратов очень медленно сжимается в тангенциальном направлении (0.5 см/мин). Т.к. при высоком поверхностном давлении (-25 мН/м) монослой стеаратов находится в конденсированном (кристаллическом) состоянии, то при достижении давления коллапса монослой подвергается деструкции, образуются трещины и петли. При дальнейшем увеличении поверхностного давления отдельные части монослоя начинают наползать друг на друга. Так образуются мультимолекулярные (многослойные) структуры (ММС) на поверхности водной субфазы. Далее эти структуры с поверхности собирают механически и высушивают. Преимуществом данного метода получения сорбента является то, что поверхность структуры состоит практически полностью из ионов металла, химически связанных с молекулами органической матрицы.
Охарактеризация пленок, полученных с использованием соли Fe(III), была проведена с помощью масс-спектрометрии с мягкими методами ионизации [2]. На фигуре 2 показан масс-спектр продуктов взаимодействия монослоев стериновой кислоты с ионами железа(III) субфазы (MALDI-TOF). В результате масс-спектрометрического анализа было установлено, что мономолекулярный слой пленки состоит в основном из дистеаратов железа(III), а не тристеаратов, что вызвано стерическими затруднениями. Поскольку на поверхности пленки находится большое количество ионов металла 1,5-2,2 мкмоль/мг пленки, а удельная поверхность 4 м2/г, что говорит об отсутствии пористости), такая структура может быть использована в качестве сорбента для концентрирования органических веществ по методу металл-аффинной хроматографии. В отличие от коммерческих решений, регулярные мультимолекулярные структуры, полученные с использованием соли Fe(III), имеют значительно большее количество доступных ионов металла на поверхности пленки (связывающая способность - 6.4 мкмоль белка/г сухого сорбента по результатам эксперимента с монофосфорилированным пептидом), что увеличивает емкость сорбента. Кроме того, производство РММС на основе стеариновой кислоты достаточно дешевое.
Процедура применения полученного сорбента для проведения металл-аффинной хроматографии: навеску ~10 мг сорбента нанесли на фильтр с мембраной Millex-LH, и центрифугировали 1 мин при 10000 об/мин для удаления растворителя. Полученную колонку три раза промыли 0.1% трифторуксусной кислотой (ТФУ). 30 мкл образца (например, пептида в концентрации 0.5 мг/мл) растворили в 70 мкл 0.1% ТФУ и перенесли в колонку с сорбентом. Колонку поместили в чистую микропробирку и инкубировали в течение 15 минут на качающейся платформе, после чего проскок удалили с фильтра в микропробирку. Чтобы избежать неспецифической сорбции, сорбент трижды промыли 100 мкл 0.1% ТФУ и центрифугировали 30 секунд при 5000 об/мин. Для ступенчатого элюирования на колонку, помещенную в новую микропробирку, нанесли 100 мкл элюирующего раствора (400 мМ гидроксид аммония) и смесь инкубировали в течение 10 минут на качающейся платформе, после чего центрифугировали 30 секунд при 5000 об/мин, элюат отбирали для анализа. Затем можно наносить следующий подходящий элюирующий раствор по описанной технике.
При помощи атомно-силового микроскопа Ntegra Aura (NT MDT, Россия) были проведены исследования процесса сорбции фосфорилированного белка казеина (casein Bos Taurus, молекулярная масса 18 кДа) на ПЛБ на основе стеарата лантана(III), перенесенных на твердую подложку.
На фигуре 3А представлено изображение поверхности чистой кремниевой подложки. На нее были нанесены ПЛБ на основе стеарата лантана(III) (фигура 3.Б). При сравнении рельефов видно, что ПЛБ были успешно перенесены на подложку, так как резко уменьшилась шероховатость поверхности. Затем подложка была помещена в водный раствор казеина (концентрация 100 мкг/мл) на сутки, после чего была промыта дистиллированной водой для удаления непрореагировавшего с поверхностью казеина (фигура 3.В). На поверхности ПЛБ видны участки, на которых произошла адсорбция агрегатов казеина, со средними размерами 200-500 нм. Затем для десорбции казеина подложка была помещена на 1 час в 0.4 М водный раствор аммиака (фигура 3.Г). Все ранее адсорбированные частицы, отнесенные к агрегатам казеина, были удалены с поверхности ПЛБ полностью. Успешная сорбция и десорбция фосфорилированного белка в условиях, соответствующих классическому металл-аффинному анализу, доказывает возможность использования исследуемых ПЛБ в качестве металл-аффинного сорбента.
Таким образом, полученные ПЛБ на основе стеарата лантана(III) проявляют свойства металл-аффинного сорбента, то есть проявляют специфичность к атомам кислорода, входящих в состав фосфорных групп казеина.
Смесь 8 пептидов-фрагментов тау-белка, SSNGHV(pY)EKLSSI, FGE(pS)AGAAS, FGESAGAAS, взятых в равных количествах (таблица 1). В качестве сорбента сравнения был выбран коммерческий железосодержащий Iron Affinity Gel. Все сорбенты были взяты в равных количествах по сухой массе.
Анализ, проведенный методом металл-аффинной хроматографии с последующим ВЭЖХ-МС детектированием, показал, что сорбент демонстрирует высокую селективность к фосфорилированным пептидам (1р, 1рр, 2р, 2рр, Зрр, 4р, 5р) по сравнению с нефосфорилированными (1, 2, 3, 4) (фигура 4).
Раствор, содержащий стандарт PFOS (перфтороктановая сульфокислота), нанесли на сорбент - РММС Ga(lll), промыли и провели десорбцию раствором пиперидина и ацетонитрила по общей методике. Исходный раствор, проскок с сорбента, промывочный раствор и два элюата затем были проанализированы методом MALDI масс-спектрометрии. Несмотря на то, что MALDI масс-спектрометрия не является количественным методом, по интенсивности спектра и легкости его получения в одинаковых условиях можно сделать приблизительную оценку. Результаты представлены на фигуре 5.
Как показано на фигуре 5 в результате элюирования с сорбента 0.5% пиперидином наблюдается сигнал, соответствующий перфтороктановой сульфокислоте. Соответственно показано, что металл-аффинная хроматография на сорбенте РММС Ga(III) может быть успешно применена для экстракции фторсодержащих органических соединений из водной среды.
Применение регулярных мультимолекулярных структур на основе пленок Ленгмюра-Блоджетт, содержащих в себе ионы различных металлов, в качестве сорбента для металл-аффинной хроматографии стало возможным благодаря обнаруженной авторами способности таких структур селективно связывать органические соединения по принципу теории жестких и мягких кислот и оснований. Это позволило повысить селективность и степень концентрирования по методу металл-аффинной хроматографии различных типов органических веществ, содержащих активные атомы кислорода или фтора.
Использованная литература
1. Leonard D. Holmes, Martin R. Schiller. Immobilized Iron(III) Metal Affinity Chromatography for the Separation of Phosphorylated Macromolecules: Ligands and Applications. // Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies. 1997. V.20(1) P.123-142.
2. Sigma Aldrich cat. number P9740.
3. Е.А. Рожкова, И.А. Краснов, Н.Г. Суходолов, Н.С.Иванов, А.И. Янклович, Е.П. Подольская, Н.В. Краснов. Исследование поверхностных свойств наноструктур (пленок Лэнгмюра-Блоджетт), содержащих ионы железа, и определение их состава с привлечением методов масс-спектрометрии // Научное приборостроение, 2008, Т.18, №4, с.54-60.
Claims (1)
- Применение регулярных мультимолекулярных структур (пленок Ленгмюра-Блоджетт) на основе стеаратов трехвалентных металлов, содержащих лабильную ковалентную связь, в качестве сорбента для металл-аффинной хроматографии водорастворимых органических и биоорганических соединений, имеющих в составе атомы кислорода или фтора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012117536A RU2608529C2 (ru) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | Регулярные мультимолекулярные сорбенты для металл-аффинной хроматографии, содержащие лабильную ковалентную связь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012117536A RU2608529C2 (ru) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | Регулярные мультимолекулярные сорбенты для металл-аффинной хроматографии, содержащие лабильную ковалентную связь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012117536A RU2012117536A (ru) | 2013-10-27 |
RU2608529C2 true RU2608529C2 (ru) | 2017-01-19 |
Family
ID=49446470
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012117536A RU2608529C2 (ru) | 2012-04-18 | 2012-04-18 | Регулярные мультимолекулярные сорбенты для металл-аффинной хроматографии, содержащие лабильную ковалентную связь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2608529C2 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040229215A1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-11-18 | Auburn University | Methods of forming monolayers of phage-derived products and uses thereof |
US20060003594A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-05 | Zhang Sean X | Molecules for langmuir-blodgett deposition of a molecular layer |
US20090169807A1 (en) * | 2003-07-28 | 2009-07-02 | The Regents Of The University Of California | Langmuir-blodgett nanostructure monolayers |
RU2371839C1 (ru) * | 2008-09-16 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Способ получения чувствительного слоя пьезокварцевого сенсора для определения паров органических растворителей |
-
2012
- 2012-04-18 RU RU2012117536A patent/RU2608529C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040229215A1 (en) * | 2003-03-04 | 2004-11-18 | Auburn University | Methods of forming monolayers of phage-derived products and uses thereof |
US20070072308A1 (en) * | 2003-03-04 | 2007-03-29 | Auburn University | Methods of forming monolayers of phage-derived products and uses thereof |
US20090169807A1 (en) * | 2003-07-28 | 2009-07-02 | The Regents Of The University Of California | Langmuir-blodgett nanostructure monolayers |
US20060003594A1 (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-05 | Zhang Sean X | Molecules for langmuir-blodgett deposition of a molecular layer |
RU2371839C1 (ru) * | 2008-09-16 | 2009-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" | Способ получения чувствительного слоя пьезокварцевого сенсора для определения паров органических растворителей |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Mitsuyo Mashida, Purification of phosphoproteins by immobilized metal affinity chromatography, FEBS Journal, 274, 2007, 1576-1578. ГЛАДИЛОВИЧ В.Д. и др. Идентификация пептидов сывороточного альбумина, модифицированных фосфорорганическими соединениями, с применением методов хроматографии и масс-спектроскопии, Научное приборостроение, 2010, том 20, N4, стр. 84-92. РОЖКОВА Е.А. и др. Исследование поверхностных свойсьв наноструктур (плёнок Лэнгмюра-Блоджетт), содержащих ионы железа, Научное приборостроение, 2008, том 18, N4, с.54-60. * |
РУСАНОВА Т.Ю., Нано- и супрамолекулярные системы в оптических, пьезоэлектрических и тест-методах анализа, автореф. на соиск. уч.степ. доктора хим. наук, Саратов, 2009. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012117536A (ru) | 2013-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ma et al. | Applications of metal-organic frameworks as advanced sorbents in biomacromolecules sample preparation | |
Zhang et al. | In-situ synthesis of fluorinated magnetic covalent organic frameworks for fluorinated magnetic solid-phase extraction of ultratrace perfluorinated compounds from milk | |
Chen et al. | Facile preparation of core–shell magnetic metal–organic framework nanoparticles for the selective capture of phosphopeptides | |
Wang et al. | Development of versatile metal–organic framework functionalized magnetic graphene core–shell biocomposite for highly specific recognition of glycopeptides | |
Sini et al. | Metal–organic framework sorbents for the removal of perfluorinated compounds in an aqueous environment | |
Zhang et al. | Metal–organic frameworks@ graphene hybrid aerogels for solid-phase extraction of non-steroidal anti-inflammatory drugs and selective enrichment of proteins | |
Huskens et al. | Attachment of molecules at a molecular printboard by multiple host–guest interactions | |
Nelson et al. | Substrate-induced structural changes in electrode-adsorbed lipid layers: experimental evidence from the behaviour of phospholipid layers on the mercury-water interface | |
Tan et al. | A porous graphene sorbent coated with titanium (IV)-functionalized polydopamine for selective lab-in-syringe extraction of phosphoproteins and phosphopeptides | |
Zhao et al. | Facile synthesis of hydrophilic magnetic graphene@ metal–organic framework for highly selective enrichment of phosphopeptides | |
US8507287B2 (en) | Mesoporous metal oxide materials for phosphoproteomics | |
He et al. | Determination of trace elements in food samples by ICP-AES after preconcentration with p-toluenesulfonylamide immobilized on silica gel and nanometer SiO 2 | |
AU2005271688A1 (en) | Use of magnetic material to direct isolation of compounds and fractionation of multipart samples | |
EP2714225B1 (en) | Method of separation of lipid and biological molecular species using high purity chromatographic materials | |
Shi et al. | Preparation of on-plate immobilized metal ion affinity chromatography platform via dopamine chemistry for highly selective isolation of phosphopeptides with matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry analysis | |
Shin et al. | Adsorption behavior of nicotine on periodic mesoporous organosilicas | |
Davydovskaya et al. | Work function based sensing of alkanes and alcohols with benzene tricarboxylate linked metal organic frameworks | |
Li et al. | Solid-phase extraction of chromium (III) with an ion-imprinted functionalized attapulgite sorbent prepared by a surface imprinting technique | |
Wu et al. | Synthesis of cobalt-based magnetic nanoporous carbon core-shell molecularly imprinted polymers for the solid-phase extraction of phthalate plasticizers in edible oil | |
Wang et al. | “Old” metal oxide affinity chromatography as “novel” strategy for specific capture of cis-diol-containing compounds | |
Yan et al. | Facile synthesis of titania nanoparticles coated carbon nanotubes for selective enrichment of phosphopeptides for mass spectrometry analysis | |
Liang et al. | Facile preparation of graphene/Fe3O4/TiO2 multifunctional composite for highly selective and sensitive enrichment of phosphopeptides | |
Moghimi et al. | Solid phase extraction of Hg (П) in water samples by nano-Fe | |
Ji et al. | High-Efficiency and Versatile Approach To Fabricate Diverse Metal–Organic Framework Coatings on a Support Surface as Stationary Phases for Electrochromatographic Separation | |
RU2608529C2 (ru) | Регулярные мультимолекулярные сорбенты для металл-аффинной хроматографии, содержащие лабильную ковалентную связь |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160619 |