[發明專利]一種蛋白吸附載體的構建及其制備方法

無效

• 申請號: 201310168576.4
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN104117337A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 劉遵峰;賈鳳美;劉倩
• 申請（專利權）人: 常州碳宇納米科技有限公司;江南石墨烯研究院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可吸附蛋白的石墨烯載體材料及其制備方法。

背景技術

蛋白質和酶在生物體內催化代謝反應，協調物質運轉，同時控制著機體各種機能、生長與發育等等。因此，研究蛋白質對了解生命的規律、指導工業生產、醫藥開發和實踐等都有著重大的理論指導意義。而蛋白質的分離純化是蛋白質研究中必不可少的一個環節。

分離純化某一蛋白質首先要將蛋白質從原來的組織中釋放出來，將雜質吸附去除，再根據需求采用適當的辦法分離純化。在實際工作中，很難用單一的方法實現蛋白質的分離純化，往往要綜合幾種方法才能提純出一種蛋白質。理想的蛋白質分離提純方法，要求產品純度和總回收率越高越好，但實際上兩者難以兼顧。因此，考慮分離提純的條件和方法時，不得不在兩者之間做適當的選擇。一般情況下，科研上要產品純度高，而工業上更希望回收率越高越好。

以往，在醫藥品制造工序等生物工藝中，對蛋白質等有價值的物質的吸附回收或者對雜質的吸附去除等吸附精制操作是通過將被處理液通入多孔性凝膠顆粒作為吸附體來進行的。此類凝膠顆粒內部具有很多細孔，通過細孔增加比較面積，從來確保蛋白質的吸附容量。將在培養皿中的含有目的蛋白質和雜質物質的粗原料填充入上述多孔凝膠顆粒柱中，液體通過細孔時，通過細孔表面具有蛋白吸附能力的官能團來吸附分離目標蛋白和雜質。

但是，以往的凝膠顆粒阻力大，若粗原料液注入速度過快，凝膠顆粒的吸附無法完全進行，造成吸附容量的大幅降低。所以只能是原料液慢慢流動，而速度慢的后果直接導致整個實驗過程耗時很長，難以滿足工業生產需求。另外，凝膠顆粒其內部為多孔網狀結構。一定型號的凝膠網孔大小一定，只允許相應大小的分子進入凝膠顆粒內部，大分子則被排阻在外。洗脫時，大分子隨洗脫液從顆粒間隙流下來，洗脫液體積小，小分子則在顆粒網狀結構中穿來穿去，歷程長，后洗脫下來，洗脫體積大。

石墨烯是由單層碳原子形成的二維平面型納米材料，易于進行各種功能化，目前已經廣泛應用于生物化學領域。已有的研究證實，石墨烯薄膜具有維納結構，表現為高疏水性和高黏著性。目前石墨烯已經分別成功應用于藥物運載、基因轉染、蛋白質分離領域。

發明內容

基于以上技術背景，發明人認為：以石墨烯為基材進行合理修飾，將其與納米材料復合，利用石墨烯特有的二維結構和表面性能，可以達到蛋白吸附的功能。

發明人為了實現上述問題進行研究，結果發現：通過將石墨烯與多種金屬或非金屬納米粒子（如金、鉑、銀、鈀、金屬氧化物、半導體納米晶等）復合制作成水溶性的納米復合物/雜化體，這種復合物/雜化體具有很高的疏水性及黏著性，可以像“萬能膠水”一樣快速、大量的吸附蛋白質，同時也表現了很好的水溶性和穩定性。發明人使用原子力顯微鏡AFM、透射電鏡TEM以及掃描電鏡SEM等對復合物/雜化體進行了系統的表征，證實了這種制備手段具有高效性和可行性。

即，本發明如下：

本發明的目的在于提供一種蛋白吸附材料極其制備方法，該蛋白吸附材料可以大量、快速吸附蛋白，不僅可用于蛋白分離、純化等試驗研究、分析使用，還可用于生物下游規模化加工、生產使用。

1、一種蛋白吸附材料，該材料以石墨烯為基材，將石墨烯與納米材料復合；利用石墨烯特有的二維結構和表面性能，實現快速、大量的吸附蛋白功能。

2、如上述1所述的蛋白吸附材料，其中所述石墨烯基材包含石墨烯、氧化石墨烯、還原石墨烯，單顆載體的尺寸為10納米-100微米。

3、如上述1所述的蛋白吸附材料，其中所述的納米材料包含以下材料中的一種或任意兩種及兩種以上的混合物：磁性納米粒子，如鉑黑、銀、氧化鋁、氧化鐵；半導體納米晶，如CdTe；碳納米管；納米非金屬粉末或溶液；高分子材料。

4、如上述1所述的蛋白吸附材料，所述石墨烯與納米材料的結合方式可以為復合物，亦可以為雜化物。

5、如上述1所述的蛋白吸附材料，其制備方法包含以下步驟：?（1）制備滿足上述2要求的石墨烯或氧化、還原石墨烯，均勻分散于水中得到水溶液；?（2）將步驟（1）得到的石墨烯或氧化石墨烯水溶液進行合理化修飾，如巰基修飾；?（3）將步驟（2）得到的修飾后的水溶液與納米粒子進行合理組裝結合，如巰基修飾的石墨烯可與金納米粒子緊密集合，達到極好的結合效果；?（4）將步驟（3）得到的結合好的材料進行純化、表征后即得到蛋白吸附材料。

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本發明優勢：