一種樹枝狀硼酸功能化整體柱及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于功能化材料裝置技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種樹枝狀硼酸功能化整體柱及其制 備方法和應(yīng)用，具體涉及高親和力、高容量的柔性樹枝狀硼酸功能化整體柱的制備及其在 復(fù)雜樣品中對含順式二羥基結(jié)構(gòu)的生物分子（如低豐度的糖蛋白和糖類化合物等）的分 離、富集和純化中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和糖組學(xué)的研宄對象中，含有順式二羥基結(jié)構(gòu)的一類生 物分子如糖肽和糖蛋白、核苷和核苷酸以及單糖和多糖是一類重要的生物分子。這些順式 二羥基生物分子在生理過程和疾病早期診斷中發(fā)揮著極其重要的作用。糖蛋白在分子識 另IJ、細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間信號傳導(dǎo)及免疫響應(yīng)等方面發(fā)揮著重要的作用，一些糖蛋白是臨床上 癌癥的生物標(biāo)志物及治療的靶標(biāo)，如甲胎蛋白、癌胚抗原、CA125以及前列腺特異性抗原等。 但是糖蛋白在樣本中的豐度一般都很低且易受高豐度組分的強(qiáng)烈干擾，因此對其進(jìn)行選擇 性分離富集是對這些糖蛋白分析檢測的關(guān)鍵。此外，糖類化合物對煙葉和煙氣的品質(zhì)（如 色澤、彈性、吃味、香氣和焦油生成量等）具有重要影響，準(zhǔn)確了解煙葉和香煙中的糖類的 分布是研發(fā)和生產(chǎn)高品質(zhì)香煙和個(gè)性化香煙、剖析國內(nèi)外香煙配方的重要依據(jù)。因此，發(fā)展 準(zhǔn)確可靠的煙草中糖類物質(zhì)的分析方法具有重要作用。
[0003] 硼親和技術(shù)是選擇性識別順二羥基類化合物的一類獨(dú)特方法，在較高的pH條件 下，硼酸配基能和順二羥基分子中的鄰二羥基共價(jià)結(jié)合形成環(huán)狀酯，該酯可以在酸性條 件下解離，從而釋放出順二羥基分子，達(dá)到有效分離富集的作用。盡管取代硼酸在選擇 性富集順式二羥基化合物方面已經(jīng)顯示了廣闊的應(yīng)用前景，但硼酸目前還存在親和力不 夠強(qiáng)的缺點(diǎn)，大部分取代硼酸與順式二羥基化合物的解離常數(shù)在KT1到10 _4之間[參見 Tetrahedron 2004, 60, 11205 - 11209 ;Anal. Chem. 2013, 85, 2361 - 2369]，因此常規(guī)硼親和 材料在富集濃度很低的順式二羥基化合物如一些糖蛋白和聚糖等方面仍具有相當(dāng)大的挑 戰(zhàn)。為了解決這個(gè)問題，我們已經(jīng)發(fā)展出一種樹枝狀硼酸功能化磁性納米材料[參見Chem. Sci. 2013, 4, 4298-4303]。但是結(jié)合力遠(yuǎn)未達(dá)到常規(guī)的抗體水平，也不能直接在中性或弱酸 性的條件下使用，所以，進(jìn)一步發(fā)展中性或弱酸性條件下更高親和力的硼酸功能化材料是 至關(guān)重要的，值得深入研宄及探討。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，即為了克服現(xiàn)有硼酸功能化材料親和力弱的缺 點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于利用納米孔道提高協(xié)同作用的原理制備出一種新型的柔性樹枝狀硼 酸功能化整體柱，該樹枝狀硼酸功能化整體柱作為一種高親和力、高容量的柔性樹枝狀硼 酸功能化整體柱，能夠直接在復(fù)雜樣品中對含順式二羥基結(jié)構(gòu)的生物分子（如低豐度的糖 蛋白和糖類化合物等）進(jìn)行分離、富集和純化等應(yīng)用。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種樹枝狀硼酸功能化整體柱，它 是在基礎(chǔ)整體柱孔表面鍵合柔性樹枝狀高分子后經(jīng)過取代硼酸功能化得到的柔性樹枝狀 硼酸功能化整體柱。
[0006] 較佳的，所述基礎(chǔ)整體柱為有機(jī)聚合物整體柱。優(yōu)選的，所述有機(jī)聚合物整體柱選 自環(huán)氧基功能化的有機(jī)聚合物整體柱或者其他含有活性基團(tuán)的有機(jī)聚合物整體柱中的任 意一種。
[0007] 更優(yōu)選的，所述其他含有活性基團(tuán)的有機(jī)聚合物整體柱選自羧基功能化，巰基功 能化，氨基功能化，羥基功能化以及醛基功能化的整體柱中的任意一種。
[0008] 更優(yōu)選的，所述有機(jī)聚合物整體柱為環(huán)氧基功能化的有機(jī)聚合物整體柱。
[0009] 較佳的，所述柔性樹枝狀高分子選自聚乙烯亞胺-樹枝狀高分子或者其他的樹枝 狀高分子中的任意一種。
[0010] 優(yōu)選的，所述柔性樹枝狀高分子為聚乙烯亞胺-樹枝狀高分子（PEI)。
[0011] 更優(yōu)選的，所述聚乙稀亞胺-樹枝狀高分子的分子量選自600、1800、10000和 70000中的任意一種。
[0012] 較佳的，所述取代硼酸選自甲?；脚鹚峄螋然脚鹚嶂械娜我庖环N。所述取代 硼酸含強(qiáng)吸電子基團(tuán)。
[0013] 優(yōu)選的，所述取代硼酸為2, 4-二氟-3-甲?；脚鹚幔―FFPBA)。
[0014] 優(yōu)選的，所述取代硼酸的還原劑為氰基硼氫化鈉（NaCNBH3)。
[0015] 由于柔性樹枝狀高分子含有大量的表面官能團(tuán)，經(jīng)硼酸修飾后，整體柱孔表面含 有高密度的硼酸基團(tuán)，能對富含順式二羥基的生物分子如糖蛋白和聚糖等產(chǎn)生多價(jià)協(xié)同結(jié) 合，從而顯著提高作用力，同時(shí)能提高小分子糖的結(jié)合容量。
[0016] 本發(fā)明還公開了一種樹枝狀硼酸功能化整體柱的制備方法，具體包括以下步驟：
[0017] 1)將含有活性基團(tuán)的單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑混合后得到預(yù)聚液，填充到毛 細(xì)管中，進(jìn)行聚合反應(yīng)，合成得到具有活性基團(tuán)的基礎(chǔ)整體柱；
[0018] 較佳的，所述含有活性基團(tuán)的單體選自含有環(huán)氧基官能團(tuán)、羧基官能團(tuán)，巰基官能 團(tuán)，氨基官能團(tuán)，羥基官能團(tuán)以及醛基官能團(tuán)的單體中的任意一種。
[0019] 優(yōu)選的，所述含有活性基團(tuán)的單體為含有環(huán)氧基官能團(tuán)的單體。
[0020] 更優(yōu)選的，所述含有環(huán)氧基官能團(tuán)的單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA)。
[0021] 較佳的，所述交聯(lián)劑選自乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA)、N，f-亞甲基雙丙烯酰 胺（MBAA)、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA)中的任意一種。
[0022] 優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺（MBAA)。
[0023] 較佳的，所述致孔劑選自二甲亞砜，十二醇、一縮二乙二醇中的任意一種或多種 組合。
[0024] 優(yōu)選的，所述致孔劑為十二醇和二甲亞砜。
[0025] 較佳的，所述引發(fā)劑選自偶氮二異庚腈和偶氮二異丁腈（AIBN)中的任意一種。
[0026] 優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈（AIBN)。
[0027] 較佳的，所述單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑加入的重量比為：25-35 :55-65 : 360-380 :1〇
[0028] 優(yōu)選的，所述單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑加入的重量比為：30 :60 :374 :1。
[0029] 較佳的，所述毛細(xì)管要先后進(jìn)行酸堿活化和Y-MAPS衍生反應(yīng)。
[0030] 所述酸堿活化是指所述毛細(xì)管內(nèi)壁通過酸、堿活化以衍生更多的硅羥基。
[0031] 所述y-MAPS衍生是指y-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷（y-MAPS)與毛細(xì)管 內(nèi)壁上的硅羥基反應(yīng)以衍生雙鍵。
[0032] 較佳的，所述預(yù)聚液為均一溶液。
[0033] 較佳的，所述混合條件為：先渦旋4-6分鐘，再超聲25-35分鐘。
[0034] 優(yōu)選的，所述混合條件為：先渦旋5分鐘，再超聲30分鐘。
[0035] 較佳的，所述聚合反應(yīng)條件為：反應(yīng)容器：水浴鍋；反應(yīng)溫度：70-80°C;反應(yīng)時(shí)間： 11-13小時(shí)。
[0036] 優(yōu)選的，所述聚合反應(yīng)條件為：反應(yīng)容器：水浴鍋；反應(yīng)溫度：75°C;反應(yīng)時(shí)間：12 小時(shí)。
[0037] 2)將柔性樹枝狀高分子填充到步驟1)中獲得的具有活性基團(tuán)的基礎(chǔ)整體柱中進(jìn) 行嫁接修飾反應(yīng)，即得到柔性樹枝狀高分子修飾的整體柱；
[0038] 較佳的，所述柔性樹枝狀高分子通過有機(jī)溶劑溶解，注入基礎(chǔ)整體柱中。
[0039] 優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為無水甲醇。
[0040] 較佳的，所述嫁接修飾反應(yīng)條件為：泵的壓力：2. 9-3.IMPa;反應(yīng)溫度：55-65°C; 反應(yīng)時(shí)間：11-13小時(shí)。
[0041] 優(yōu)選的，所述嫁接修飾反應(yīng)條件為：泵的壓力：3MPa;反應(yīng)溫度：60°C;反應(yīng)時(shí)間： 12小時(shí)。
[0042] 所述加入的柔性樹枝狀高分子能使柱內(nèi)的單體完全反應(yīng)。所述