硼酸功能化—绿色磁性石墨烯复合材料的制备及分离富集糖蛋白的研究

The alterations of protein glycosylation have been linked to various diseases such as cancer. Biomedical sciences, and in particular biomarker research, demand efficient glycoproteins enrichment platforms. In this project, the methods of the preparation of novel green molecularly imprinted polymers of glycoproteins, boronic acid affinity ligands,hydrophilic interaction groups functionalized magnetic graphene composite materials for the high specific isolation and enrichment of target glycoproteins/glycopeptides combining molecular imprinting technique, click chemistry (CuAAC, thiol-ene, thiol-yne reaction) and distillation-precipitation polymerization will be developed. The composite materials as adsorbents will improve the selectivity and specificity of isolation and enrichment of glycoproteins/glycopeptides. The efficient methods for isolation and enrichment of glycoproteins/glycopeptides with high specifity, high sensitivity, and high binding capacity will be developed. The resultant magnetic graphene composite materials will be applied to isolation and enrichment, and identification of glycoproteins/glycopeptides in the complex biological samples (e.g. human blood, urine, tissue). The research content of the project will involve in analytical chemistry, nanomaterials, surface modification of substrate and proteomics. The project will broaden the application area of magnetic graphene, provide new idea of isolation and enrichment of glycoproteins/glycopeptides using functional magnetic graphene materials. It will be expected that the independent innovation technique and method for the preparation of magnetic graphene composite materials for the isolation and enrichment of glycoproteins in complex biological samples is acquired.Therefore, it is improtant to study the project in theory and in practice.

许多疾病特别是肿瘤的发生与蛋白质糖基化的异常密切相关，在生物医学领域，特别是生物标志物的研究中，需要建立糖蛋白富集平台。本项目针对糖蛋白/糖肽为对象，结合分子印迹技术、点击化学反应(炔基-叠氮，烯基-巯基，炔基-巯基)和蒸馏沉淀技术制备新型绿色糖蛋白分子印迹聚合物、硼酸亲和配体、亲水作用配基功能化磁性石墨烯复合材料，能显著提高糖蛋白/肽段分离富集的选择性和特异性，并建立高选择性、高灵敏、高吸附容量的糖蛋白/肽段分离富集方法，可实现复杂生物样（血样、尿样、组织样）中目标糖蛋白（糖肽）的分离富集和质谱分析鉴定。本项目涉及分析化学、纳米材料、表面修饰和蛋白组学的边缘性课题。本项目的研究将进一步拓展石墨烯的应用领域，为功能化石墨烯材料的制备及在糖基化蛋白/肽段的富集提供新思路，有望获得具有自主知识产权的糖蛋白质样品的处理和分离材料制备新方法、新技术，具有重要的理论研究和实际应用价值。

蛋白质组学研究是继人类基因组全序列测定工作完成之后，生命科学面临的最重要任务之一。蛋白质糖基化修饰是最重要的翻译后修饰行为之一，对蛋白质的结构和功能有重要影响，参与受体激活、细胞的信号传导、精卵识别、免疫应答等特定生物过程,并发挥重要作用。许多疾病特别是肿瘤的发生与蛋白质糖基化的异常密切相关，在生物医学领域，特别是生物标志物的研究中，需要建立糖蛋白富集、高灵敏分析检测平台。本项目针对糖蛋白/糖肽为目标物，结合分子印迹技术、点击化学反应和蒸馏沉淀技术制备硼酸亲和配体、亲水作用配基功能化磁性石墨烯复合材料、荧光量子点材料，并建立高选择性、高灵敏、高吸附容量的糖蛋白/肽段分离富集、分析检测方法和技术。研究成果包括：(1) 发展了基于叠氮-炔、巯基-烯、巯基-炔点击化学反应制备硼酸亲和配体、亲水麦芽糖等不同功能基团修饰磁性Fe3O4纳米粒子和磁性石墨烯材料的方法，该材料成功地用于人肾小球系膜细胞糖基化位点的鉴定。(2) 发展了蒸溜沉淀聚合、原子转移自由基聚合以及结合蒸溜沉淀聚合-点击化学制备硼酸、亲水作用配体修饰的磁性纳米粒子、磁性石墨烯材料，并应用于生物样品中蛋白质/多肽的富集。(3) 发展了硼酸、硼酸聚合物功能化锰掺杂硫化锌量子点荧光增强型传感器以及硼酸功能化表面等离子体传感器用于糖蛋白检测。构建了量子点和金纳米粒子的荧光共振能量转移的糖蛋白荧光传感器。本项目执行期间获得多种具有自主知识产权的蛋白质组样品处理和分离材料制备新方法、新技术，研究成果已发表SCI收录论文21篇，研究成果受到了国内外同行的高度评价，被引用318次。获得授权发明专利1项。另外，为国家培养了一批高质量的专业研究人员，已毕业博士研究生4人，硕士研究生9人。本项目的研究成果极大地丰富分析化学、纳米材料、表面修饰和蛋白组学等学科，具有重要的理论研究和实际应用价值。