新型聚离子液毛细管整体柱制备及其对蛋白分离机理研究

Traditional separation materials due to low separation efficiency and irreversible adsorption could not meet the need of proteome technique. New materials with high separation efficiency and neglected irreversible adsorption for protein are significant for the development of proteomic technique. Ionic liquids possess many unique properties including stable physics and chemical properties, various structures available, tunable viscosity, charge, hydrophilicity, hydrophobicity and so on. In the present project, we will first synthesize various polymerizable ionic liquids functional monomers and cross-linker monomers including imidazolium，N-alkylpyridinium,tetraalkylammonium and guanidinium. The obtained reagents will be employed as functional monomers and/or cross-linker monomers to prepare poly(ionic liquids) capillary monolithic columns. Separation properties of capillary monolithic materials will be adjusted by tuning the composition of polymerizable ionic liquids and varying preparation conditions of capillary monolithic materials. The separation and retention mechanism for different proteins will also be investigated on these poly(ionic liquids) capillary monolithic materials. Novel Poly (ionic liquids) capillary monolithic materials suitable for separation of proteins from complex bio-samples will be screened out from the synthesized poly( ionic liquids) capillary monolithic columns. It is expected that the obtained poly(ionic liquids) capillary monolithic columns will replace traditional separation materials, and find wide application in proteome research. The present research will prompt the development of proteome technique.

现有分离材料由于对蛋白质分离效率低、不可逆吸附等原因难以满足蛋白质组学技术发展的需要。发展高效、低残留的蛋白质分离材料对蛋白质组学技术发展意义重大。离子液体材料的表面电荷、亲水、疏水性等物理、化学性质具有可调节性。本项目拟利用离子液体性质稳定、结构丰富、物理、化学性质可控等优点，设计合成系列新型含氮（如咪唑类、吡啶类、季铵盐类、胍类）可聚合离子液体功能单体与交联剂，并制备基于这些离子液体的聚离子液毛细管整体柱。通过改变阴、阳离子的组合及其结构，调整聚离子液毛细管整体柱的表面电荷、亲水、疏水性，结合实验数据与理论模拟研究其对不同性质蛋白质的分离机理与分离性能。筛选出系列高效、低残留的聚离子液毛细管整体柱，以期解决现有分离材料对蛋白质非特异性吸附严重、分离效率低的问题，促进蛋白质组学技术的发展。

为解决传统分离材料对蛋白质分离效率低、不可逆吸附等造成大规模蛋白质分离困难。本项以聚离子液体材料为突破口，利用离子液体材料的表面电荷、亲水、疏水性等物理、化学性质具有可调节性的特性，设计合成了20余种新型含氮（如咪唑类、吡啶类、季铵盐类、胍类）可聚合离子液体功能单体与交联剂，并制备基于这些离子液体的聚离子液毛细管整体柱、二维聚离子液体毛细管整体柱以及聚离子液体富集材料。考察了所制备的整体柱以及富集材料对常见蛋白、复杂蛋白样品的分离性能、分离机理以及影响因素。通过研究实现一下几个目标：（1）通过在线离子交换改变阴离子种类，调控整体柱的分离性能，实现对不同蛋白的分离；（2）利用离子液体独特的亲水-疏水特性，实现了在纯水相条件下对蛋白质的高效分离与富集；（3）利用胍基功能离子液体材料实现了对磷酸化蛋白以及磷酸化肽的高选择性富集；（4）通过聚胍基离子液体材料与硼酸亲和材料耦合实现了糖蛋白的高选择富集与高效分离；（5）通过研究得到系列高效、低残留的蛋白质分离材料；（6）通过研究初步阐述了聚离子液体对蛋白质的分离机理；（7）通过对血清、牛奶、老鼠肝脏提取蛋白的复杂蛋白样品的分离，为聚离子液体材料在蛋白组学领域的应用奠定了坚实基础。