基于点击化学反应分离富集目标蛋白质的新材料新方法研究

The development of novel techniques and methods is the strong motivation to promote the research on the proteomics. It is of significance to prepare novel materials for treatment and isolation of proteins. In this project, the methods of the preparation of novel magnetic and monolithic column materials for the high specific isolation and enrichment of target proteins via click chemistry will be developed. Firstly, the 'clickable' active groups are modified on the surface of the magnetic nanomaterials and framework of monoliths; subsequently, magnetic nanomaterials functionalized by the specfic liands such as aptamer, molecularly imprinted polymers, boronate and polymer monoliths functionalized by aptamer and boronate are obtained via click chemistry. The resultant magnetic and monolithic column materials are applied to isolation and enrichment of proteins from the biological samples (e.g. blood, urine, tissue) with complex matrix. In this project, the reaction condition of immbolization of aptamer, molecularly imprinted polymers, boronate on the surface of magnetic and monolithic column materials will be studied in detail. The conditions of separation and enrichemnt of proteins from the biological samples will also be studied. The research content of the project will broaden the area of click chemistry, surface modification of substrate, aptamer and have wide application in the proteomics. It will be expected that the independent innovation technique and method for the preparation of magnetic and monolithic column materials for the separation and enrichment of proteins is acquired.

新技术和新方法的发展一直是推动蛋白组学研究的关键和强大动力，研制高效低残留的新型蛋白质样品处理和分离材料，对蛋白组学研究意义重大。本项目拟将点击化学反应应用在蛋白质样品处理和分离材料制备中。通过点击化学反应对磁性纳米材料和整体柱材料进行表面修饰，获得高特异选择性的目标蛋白质分离富集新材料新方法。制备表面含有点击反应活性基团的磁性材料和整体柱骨架，再点击反应制备核酸适配体、蛋白质分子印迹聚合物、硼酸修饰的磁性纳米材料和核酸适配体、硼酸共价色谱整体柱材料，并应用于复杂生物样品（血样、尿样、组织样品）中目标蛋白质的分离富集。研究点击化学在磁性纳米和整体柱材料表面定向修饰特异性配基的通用性及反应条件，优化蛋白质分离条件。本项目的研究将丰富点击化学、材料的表面修饰和核酸适配体的内容，有望获得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，具有重要的理论研究和实际应用价值。

新技术和新方法的发展一直是推动蛋白组学研究的关键和强大动力，研制高效低残留的新型蛋白质样品处理和分离材料，对蛋白组学研究意义重大。本项目发展点击化学反应应用在蛋白质样品处理和分离材料制备中。建立了多种点击化学反应固载硼酸衍生物、核酸适配体、固定金属离子色谱、亲水糖类分子修饰Fe3O4磁性纳米颗粒、磁性石墨烯和整体柱材料的表面修饰方法。(1) 发展了基于叠氮-炔、巯基-烯点击化学反应制备有机-无机杂化硼酸和核酸适配体整体柱的新方法。合成的有机-无机杂化硼酸亲和整体柱对含有顺式二醇的生物分子表现出良好的特异性亲和能力，并被成功地应用于对糖蛋白的分离分析。该法只需改变修饰片段就可以得到不同功能基团修饰的新型整体固定相，简便、重现性好。(2) 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的方法，并将材料应用于生物样品中糖蛋白/糖肽的分离富集。(3) 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、分子印迹聚合物、固定金属离子色谱等功能基团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。(4) 发展了基于多巴胺配位及自聚合制备硼酸、亲水作用配体等功能基团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。本项目的研究成果极大地丰富点击化学、材料的表面修饰、蛋白质分离富集和核酸适配体的内容。研究内容涉及高分子化学、纳米材料、材料化学、化学生物学、分析化学等学科，具有重要的理论研究和实际应用价值。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22篇，申报国家专利2项，获得授权发明专利1项，研究成果受到了国内外同行的广泛关注，并得到同行的高度评价。另外，为国家培养了一批高质量的分析化学专业研究人员，已毕业博士研究生4人，硕士研究生9人。