專利名稱：一種以鄰羥甲基苯硼酸為功能單體的硼親和功能化材料及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種經(jīng)過(guò)鄰羥甲基苯硼酸類硼酸配基功能化的材料及其在選擇性富集復(fù)雜樣品體系中的順式ニ羥基生物分子中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)是后基因組時(shí)代生命科學(xué)領(lǐng)域的兩個(gè)研究的前沿學(xué)科，它們面向復(fù)雜生物樣品的全面分析。但是，因?yàn)樗鎸?duì)的生物樣品的高度復(fù)雜性，不經(jīng)過(guò)樣品前處理的樣品很難直接分析。目前，樣品前處理技術(shù)是現(xiàn)代分離分析的一個(gè)常見(jiàn)的瓶頸[參見(jiàn) Journal of chromatography A. 2003,1000 (1-2), 3-27]并被認(rèn)為是分析操作中的最 重要的步驟之一[參見(jiàn)Electrophoresis. 2010，31 (14)，2300-2310]。另外，許多研究的目標(biāo)分子在樣品中的豐度都非常低，往往伴隨著高豐度的干擾組分。因此，選擇性富集目標(biāo)組分，同時(shí)有效的去除高豐度干擾組分在蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)分析方法的建立中起著重要的作用。在蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)的眾多的目標(biāo)分析物質(zhì)中，含有順式ニ羥基結(jié)構(gòu)的物質(zhì)是ー類比較特殊的物質(zhì)，例如，糖蛋白、糖肽和修飾核苷，這些物質(zhì)都具有重要的生物學(xué)意義。糖蛋白是ー種翻譯后修飾蛋白，其在眾多的生物過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，如分子識(shí)另O、細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間的信息傳導(dǎo)、免疫響應(yīng)和精子和卵細(xì)胞的相互作用等。此外，有些糖蛋白，如甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA)，可以作疾病標(biāo)記物在臨床上監(jiān)測(cè)癌癥的發(fā)生[參見(jiàn) Biochemical SocietyTransactions, 2011, 39 (I)，399-405]。另外,尿液中分泌的修飾核苷來(lái)自于體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(t-RNA)的降解。所以，尿液中的修飾核苷的分泌水平反映了體內(nèi) t-RNA 的降解速度[參見(jiàn) Human Nutrition ClinicalNutr it ion, 1986,40C, 103-118]。通常，當(dāng)癌癥發(fā)生吋，伴隨著t-RNA的加速降解，相應(yīng)的尿樣中分泌的修飾核苷的濃度會(huì)明顯升高[參見(jiàn)Cancer，1979，44 (6)，2120-2123]。所以，修飾核苷被認(rèn)為是ー種潛在的癌癥的診斷標(biāo)記物用來(lái)診斷各種癌癥的發(fā)生，如乳腺癌[參見(jiàn)Cancer Letters, 1996,108 (2),157-162]。因此，跟蹤研究尿液中修飾核苷的種類和豐都的變化被認(rèn)為是檢測(cè)癌癥發(fā)生過(guò)程的ー個(gè)重要的工具。硼親和色譜法(BAC)是ー種強(qiáng)大的而且簡(jiǎn)便的分離富集含有順式ニ羥基化合物的方法。它得益于硼酸配基和順式ニ羥基結(jié)構(gòu)在高的PH值下(通常是堿性pH)共價(jià)結(jié)合形成環(huán)狀酯，該環(huán)狀酯可以在酸性條件下解離。這種PH開(kāi)關(guān)的性質(zhì)使硼酸成為優(yōu)良的親和配基，并廣泛應(yīng)用于親和色譜領(lǐng)域[參見(jiàn)Journal of Chromatography, 1991, 543 (I),17-38 ;Journal of Separation Science,2006,29(7), 959-965 ；Analytic Biochemistry,2008，372 (2)，227-236]。硼親和色譜法已經(jīng)作為ー種重要的工具用來(lái)選擇性富集糖蛋白[參見(jiàn) Biochemical SocietyTransactions,1981,9(I), 137-139 ;Biochemal Journal, 1983，209 (3)，77ト779]和糖肽[參見(jiàn) Analytical Chemistry, 2008,80 (4)，1263-1271 ；Analytica Chimca Acta,2006，580(2)，181-187]。
盡管硼親和材料已經(jīng)顯示了在選擇性富集含有順式ニ羥基類化合物方面的應(yīng)用前景，還存在一些阻礙其更廣泛應(yīng)用的障礙。首先，某些硼親和材料對(duì)糖蛋白的專ー性比較差[參見(jiàn) Journal ofChromatography. A，2009，1216 (23)，4768-4774]。盡管通過(guò)降低材料的反相非特異性保留可以得到ー些改善，但是問(wèn)題仍然存在[參見(jiàn)Journal ofChromatography. A, 2009，1216 (47)，8421-8425]。第二，傳統(tǒng)的硼親和配基需要在高的 pH環(huán)境下工作，這不僅給操作帶來(lái)不便，而且可能導(dǎo)致某些不穩(wěn)定的生物分子降解。為了解決這個(gè)問(wèn)題，發(fā)展了砜基取代的硼酸[參見(jiàn)Chemical Communications, 2011,47 (17)，5067-5069]和 Wulff-型硼酸[參見(jiàn) Chemical Communications，2011，47 (28)，8169-8171]作為親和配基來(lái)降低其對(duì)高的環(huán)境pH環(huán)境的要求；此外，還提出了ー種新的硼親和設(shè)計(jì)策略-團(tuán)隊(duì)硼親和法，該方法可以很方便地制備硼親和整體材料[參見(jiàn)AngewandteChemieInternational Edition, 2009,48 (36) ,6704-6707]和表面修飾的材料[參見(jiàn)Chemical Communications，2011，47 (8)，2255-2257]。第三，大部分的硼親和整體材料的保留容量比較低。所以，為了發(fā)展更加具有實(shí)用性的硼親和整體柱，在同一硼親和材料上解決 上述所有問(wèn)題是很有必要的。鄰羥甲基苯硼酸類硼酸是ー類性能更加優(yōu)越的取代苯硼酸，這種苯硼酸顯示了更加優(yōu)越的在中性水溶液中對(duì)糖類物質(zhì)的結(jié)合能力[參見(jiàn)Journal of the AmericanChemical Society,2006,128(13),4226-4227 ；The Journal of Organic Chemistry,2008,73 (17) ,6471-6479]。由于其對(duì)順式ニ羥基物質(zhì)的強(qiáng)的結(jié)合能力和優(yōu)良的水溶性，這類取代苯硼酸甚至比Wulff型苯硼酸具有更加優(yōu)越的在水溶液中結(jié)合糖類物質(zhì)的能力。該類物質(zhì)已經(jīng)在中性條件下的糖類識(shí)別方面顯示了超越于其他類別取代硼酸的性能而且被廣泛用作親和配基來(lái)識(shí)別糖蛋白，如TF-抗體[參見(jiàn)Angewandte Chemie InternationalEdition, 2010,49 (8)，1492-1495]和 HI 病毒中的 gp-120 [參見(jiàn) Molecular Pharmacology,2010，7 (I)，116-129]。此外，該類取代苯硼酸也被廣泛用作酶抑制劑，如抗椎體蟲(chóng)劑[參見(jiàn)Journal of Medical Chemistry, 2011, 54 (5), 1276-1287]。該類特殊的硼酸可能很好的解決上面提到的關(guān)于硼親和材料存在的問(wèn)題。但是，目前該類硼酸在分離方面的應(yīng)用還沒(méi)有得到研究。在此，我們公開(kāi)了ー類以鄰羥甲基苯硼酸類硼酸為配基的功能化材料。該類苯硼酸配基具有很低的酸解離常數(shù)(PKa)和強(qiáng)的對(duì)順式ニ羥基化合物的結(jié)合能力，可以在中性和酸性條件下專ー性富集順式ニ羥基化合物，如核苷和糖蛋白等。此外，該硼親和材料具有很高的保留容量，適合高通量分析各種復(fù)雜的生物樣品，很好的解決了目前硼親和材料所面臨的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)目前使用的硼親和材料存在的問(wèn)題，包括對(duì)糖蛋白的專ー性差，需要在較高的PH環(huán)境下工作和保留容量較低，設(shè)計(jì)合成了一類鄰羥甲基苯硼酸功能化的材料。該類材料通過(guò)將鄰羥甲基苯硼酸類硼酸配基固載到材料表面制得。首先，所采用的硼酸配基的pKa值較低，如鄰輕甲基苯硼酸的pKa為7. 2 [參見(jiàn)The Journal of0找311“0^111丨8廿7，2008，73(17)，6471-6479]，可以在中等酸性條件下(pH彡5.0)結(jié)合順式ニ羥基化合物。此外，該配基具有強(qiáng)的結(jié)合順式ニ羥基化合物的親和力，可以選擇性富集含有順式ニ羥基的生物小分子和大分子。更重要的是，相對(duì)于以往的硼親和材料，該類材料的保留容量得到了極大的提高，適合高通量的富集各種復(fù)雜樣品中的順式鄰ニ羥基化合物。本發(fā)明的技術(shù)方案如下ー種以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料，它是將具有R取代基的鄰羥甲基苯硼酸(見(jiàn)式1)，通過(guò)R基修飾到多孔性基底材料表面得到的以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料，所述的R取代基可以是羧基、氨基、巰基或醛基，所述的多孔性基底材料可以是多孔的甲基丙烯酸縮水甘油酯和亞甲基雙丙烯酰胺共聚物，多孔性基底材料可以是整體材料
權(quán)利要求
1.ー種以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料，其特征是它是將式I所示的具有R取代基的鄰羥甲基苯硼酸，通過(guò)R基修飾到多孔性基底材料表面得到的以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料，所述的R取代基是羧基、氨基、巰基或醛基，所述的多孔性基底材料是多孔的甲基丙烯酸縮水甘油酯和亞甲基雙丙烯酰胺共聚物，所述的多孔性基底材料是整體材料
2.ー種制備權(quán)利要求I所述的以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料，5-羧基-2-羥甲基苯硼酸修飾的整體材料，的方法，其特征是它包括如下步驟 步驟I.將氨水和こ腈混合，氨水與こ腈的體積比為I : 1-1 2，將該混合液注入到多孔的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯-亞甲基雙丙烯酰胺共聚物整體材料中，在60°C下反應(yīng)12小時(shí)，用こ腈和無(wú)水N，N- ニ甲基甲酰胺分別依次沖洗整體材料，將殘留在整體材料上的水分除去，得到氨基化的整體材料； 步驟2.將56毫克5-羧基-2-羥甲基苯硼酸溶解在2毫升無(wú)水N，N- ニ甲基甲酰胺中，加入118毫克苯并三氮唑-N，N，N’，N’ -四甲基脲六氟磷酸鹽，45毫克I-羥基-7-偶氮苯并三氮唑和110微升三こ胺或ニ異丙基こ基胺，然后用該溶液浸潰所述的氨基化的整體材料，并加熱至40°C，發(fā)生化學(xué)作用，反應(yīng)17小時(shí)后，用こ腈將載體材料上未反應(yīng)的殘留物沖洗除去，即得5-羧基-2-羥甲基苯硼酸修飾的整體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料的方法，其特征是當(dāng)R為氨基、巰基或醛基時(shí)，制備以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料的方法類似于權(quán)利要求2所述的R為羧基的制備方法。
4.權(quán)利要求I所述的以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料，在分離核苷中的應(yīng)用。
5.權(quán)利要求I所述的以鄰羥甲基苯硼酸為功能単體的硼親和功能化材料，在選擇性富集具有順式ニ羥基的糖蛋白或核苷中的應(yīng)用。
全文摘要
一種以鄰羥甲基苯硼酸為功能單體的硼親和功能化材料,它是將具有R取代基的鄰羥甲基苯硼酸(見(jiàn)式1)，通過(guò)R基修飾到多孔性基底材料表面得到的以鄰羥甲基苯硼酸為功能單體的硼親和功能化材料，所述的R取代基可以是羧基、氨基、巰基或醛基，所述的多孔性基底材料可以是多孔的甲基丙烯酸縮水甘油酯和亞甲基雙丙烯酰胺共聚物。 式1。該材料除了具有強(qiáng)的對(duì)順式二羥基化合物的親和作用力，而且可以在更寬的pH范圍內(nèi)工作。該材料具有高的保留容量，很好的彌補(bǔ)了目前硼親和材料所面臨的問(wèn)題。另外，該材料顯示了優(yōu)良的專一性，可以用來(lái)富集復(fù)雜生物體系中的含有順式二羥基結(jié)構(gòu)的目標(biāo)生物分子。本發(fā)明公開(kāi)了其制法。
文檔編號(hào)B01D15/22GK102658098SQ201210127498
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者劉震, 李恒業(yè) 申請(qǐng)人:南京大學(xué)