[發明專利]一類納米限域功能化材料及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201410008416.8
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN103772736A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 劉震;李前進;涂雪瑩
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C07K1/16;C12N9/36;C12N9/76;A61K47/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王云

技術領域

本發明涉及功能化材料領域，也涉及蛋白質的純化、分離、富集、固載與藥物遞送領域。?

背景技術

蛋白質在生物體內具有重要的作用，參與了幾乎所有的生命活動過程。生物體內蛋白質種類繁多，結構復雜，含量差異大，因此蛋白質的純化和分離工作顯得非常重要。各種類型的功能化材料被用于蛋白質的純化和分離，如尺寸排阻材料、反相材料、正相材料、親水材料、疏水材料、離子交換材料、親和材料等等。其中，親和材料在蛋白質的生產和研究中占據核心位置，很多蛋白質的純化與富集主要依靠親和材料來完成。目前，按照配基來源可以將親和材料分為生物配基型和非生物配基型。常見的生物配基有抗體、蛋白A、凝集素和核酸適配體等。生物配基型親和材料具有特異性好的優點，但存在穩定性差、成本高和使用條件比較苛刻等缺點。非生物配基有染料、金屬離子螯合物和取代硼酸等。非生物配基型親和材料雖然特異性較差，但具有成本低、穩定性好和使用條件溫和等優點。?

上述材料在用于純化和分離蛋白質時，一般要求材料的孔徑至少是目標蛋白質尺寸的5-10倍，很少有報道利用與蛋白質尺寸相當的孔徑來結合蛋白質。最近，我們已發展出兩類獨特的仿生親和材料，包括硼親和仿生整體材料[劉震、劉云春、路越。中國發明專利，申請號：2011110347517.4]和硼親和分子印跡聚合物[李澧、劉震。中國發明專利，專利號：ZL201110416198.8]，不僅利用了非生物配基的化學選擇性，還結合了材料本身的孔徑性質，如納米孔的分子尺寸排阻效應和印跡空腔的形狀選擇性，從而顯著地提高了該些材料對蛋白質的特異性和結合。此外，我們還觀察到，若印跡空腔與模板蛋白質具有良好的尺寸和形狀互補性，即便親和配基沒有發揮作用，分子印跡聚合物材料對模板蛋白質已有相當強的親和力（Shuangshou?Wang,Jin?Ye,Zijun?Bie,Zhen?Liu.Chem.Sci.,DOI:10.1039/C3SC52986J）。受以上兩類材料中納米孔所起作用的啟發，本專利旨在利用具有明顯納米孔分布的多孔材料發展出創新的功能材料。?

發明內容

針對現有用于蛋白質分析的功能化材料中普適性和易操控性不足的問題，本發明首次提出依靠限域效應并輔以協同效應來可逆地結合和釋放蛋白質，即以具有一定納米孔分布的聚合物整體材料或聚合物微球材料為基礎材料，以能夠和蛋白質表面氨基酸殘基發生相互作用的羥基乙胺官能團為配基，制備能夠通過調控環境pH來可逆地結合和釋放相應尺寸大小蛋白質的納米限域功能化材料。?

為了解決發明內容中的技術問題，本發明所采用的技術方案如下：?

該納米限域功能化材料以具有一定納米孔分布的聚合物整體材料或聚合物微球材料為基礎材料，在所述基礎材料表面進行羥基乙胺功能化修飾，從而得到納米限域功能化材料。?

本發明中，所述納米限域功能化材料的孔徑在2-100nm的范圍有一定的分布。?

本發明中，所述納米限域功能化材料在高pH（pH≥6.0）條件下與蛋白質作用力強，能夠結合蛋白質；而在低pH（pH≤3.0）條件下與蛋白質作用力弱，從而能將被結合的蛋白質釋放；高pH條件下結合的蛋白質，在環境切換為低pH時所述納米限域功能化材料上結合的蛋白質能夠被可逆地洗脫。?

本發明中，所述納米限域功能化材料的形式包括整體材料或微球材料；但不限于這兩種形式，還可以是其他形式的材料，如納米粒子、薄膜等。?

本發明中，所述納米限域功能化材料的表面必須分布有羥基乙胺配基。?

本發明中，所述羥基乙胺配基是通過氨類化合物和環氧官能團發生開環反應得到的。?

本發明中，所述氨類化合物可以是氨水、乙胺、乙二胺等能夠與環氧發生開環反應的含有氨基官能團的化合物。?

制備上述納米限域功能化材料的方法，包括以下步驟：?

1）制備具有連續納米孔孔徑分布的和具有環氧官能團的多孔基礎材料；?

2）將氨類化合物與步驟1）中得到的多孔基礎材料表面的環氧官能團反應，即得到納米限域功能化材料。?

步驟1）中，將交聯劑、含有環氧官能團的單體、致孔劑和引發劑混合成均一溶液，在75℃溫度下反應12h，即得到具有連續納米孔孔徑分布的含有環氧?官能團的多孔基礎材料。?

步驟2）中，將氨類化合物溶于有機溶劑中，在60℃溫度條件下與所述多孔基礎材料發生環氧開環反應，反應12h后，即得到納米限域功能化材料。?

本發明納米限域功能化材料可應用于蛋白質的純化、分離、富集、固載與藥物遞送。?