环境响应型超顺磁性纳米杂化粒子的蛋白质分离研究

It is significant that varying pH value influence material structure and cycle protein adsorption/desorption using magnetic separation technology for fast and efficient protein separation. Based on the previous experiments,we propose that pH responsive superparamagnetic Fe3O4/CS-CMCS hybrid nanospheres with different pI through varying mass ratio of CS/CMCS are controlled prepared. Fe3O4 nanoparticles with carboxyl group covalently bond on the surface of Fe3O4/CS-CMCS hybrid nanospheres is beneficial of both increasing saturation magnetization and controlled binding HO-PEG-COOH. Controlled adjusting morphology of PEG-COOH chains lead to reversible structure change of superparamagnetic hybrid nanoparticles due to pH response of CS-CMCS and PEG-COOH. Fast and efficient protein cycle adsorption and separation is achieved in the same solution system. In our separation system there is no need to activate carrier materials. Through varying pH value of buffer solution near pI, protein activity is retained and surface morphology and electric charge quantities are changed. Fast and efficient cycle system of protein adsorption-desorption-enrichment is established makeing possible clinically.

利用磁分离技术研究pH值改变对材料结构及循环吸附、脱附蛋白质的影响，对于实现快速、高效的蛋白质分离具有重要意义。本项目在前期实验基础的前提下，提出通过改变CS与CMCS含量可控制备不同等电点的具有pH响应的超顺磁性Fe3O4/CS-CMCS纳米杂化球，利用带羧基的Fe3O4纳米粒子共价接合于Fe3O4/CS-CMCS纳米杂化球表面既有利于提高材料的饱和磁化强度又使HO-PEG-COOH可控包覆，根据CS-CMCS、PEG-COOH对pH值的响应可控调节PEG-COOH链的形态使超顺磁性纳米杂化粒子的结构可逆变化，从而实现在同一溶液体系中快速高效可循环的吸附、分离蛋白质，无需进一步活化载体材料。在蛋白质等电点附近，通过多步调节pH值，保持蛋白质活性，同时改变蛋白质和载体材料表面电荷数，构建吸附-脱附-富集蛋白质循环系统，为研究快速高效的蛋白质分离载体提供理论基础，使其在临床上的应用成为可能。

利用磁分离技术研究pH 值改变对材料结构及循环吸附、脱附蛋白质的影响， 对于实现快速、高效的蛋白质分离具有重要意义。本项目在前期实验基础的前提下，提出无配体修饰策略，利用反向乳化交联和胶体组装技术，成功制备了Fe3O4/CMCS等一系列超顺磁性纳米杂化球，用于选择性捕获牛血清白蛋白以及与其结构相似的蛋白，分别从纳米材料和蛋白角度深入分析了其选择性捕获蛋白的原因。通过在Fe3O4/CMCS纳米杂化球表面引入既具有pH响应又对糖蛋白特异性识别的聚氨基苯硼酸，实现了对糖蛋白的高选择性吸附以及脱附。此材料循环使用五次仍然保持94%的分离效率。这一研究为研究快速高效的蛋白质分离载体提供理论基础，使其在临床上的应用成为可能。