[發明專利]一種功能化復合金屬氧化物材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201510612187.5
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105597657B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 白玉;祁曉月;劉虎威
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/30;C07K19/00;C07K1/22
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 李稚婷

本發明公開了一種功能化復合金屬氧化物材料及其制備方法和應用。本發明通過將共沉淀法與高溫固相法有機結合，加以沉淀速率和反應溫度的合理控制，制備出形貌規整、尺寸可控的鎳、鈷、錳復合金屬氧化物納微米級微球。基于金屬離子與組氨酸的螯合作用，多聚組氨酸融合蛋白可吸附在該微球材料表面，而后又可被洗脫液快速洗脫。該微球材料的制備方法簡便易行，成本低廉，便于批量生產，所制備的鎳、鈷、錳復合金屬氧化物納微米級微球材料形貌均一可控，可用于快速高效地分離純化復雜生物樣本中的多聚組氨酸融合蛋白，并實現多次循環使用，具有很高的商業應用前景。

技術領域

本發明涉及一種功能化復合金屬氧化物材料，具體涉及一種鎳、鈷、錳復合金屬氧化物材料，該材料的制備方法及其在六聚組氨酸融合蛋白分離純化中的應用。

背景技術

融合標簽技術興起于二十世紀末，是一種基于報告基因的重組DNA技術。該項技術的快速發展使得重組蛋白質的純化更加高效便捷，在生命科學、化學等諸多領域應用廣泛。目前常用的蛋白純化標簽包括六聚組氨酸、谷胱甘肽巰基轉移酶和表位標簽等，其中六聚組氨酸融合蛋白最為常用。通過大腸桿菌等表達大量的融合蛋白，然后在復雜的細胞裂解液體系中對表達的六聚組氨酸融合蛋白進行分離純化。

組氨酸與金屬離子有較強的螯合作用，因而六聚組氨酸融合蛋白可基于固定化金屬離子親和色譜(IMAC)進行分離純化。目前多利用次氨基三乙酸(NTA)，亞氨基二乙酸(IDA)等螯合配基螯合Ni²⁺合成IMAC介質，進而將其應用于六聚組氨酸融合蛋白分離純化。但該方法金屬離子容易脫落，易導致蛋白結合能力下降，特異性差等缺點。傳統的IMAC方法在上樣前需要移除細胞裂解液中的細胞碎屑，并可能造成膠體污染。因此，開發一種特異性強，快速高效分離純化六聚組氨酸融合蛋白的材料以及方法十分必要。文獻(L.Zhang,X.Zhu,D.Jiao,Y.Sun and H.Sun.Efficient purification of His-tagged protein bysuperparamagneticFe₃O₄/Au–ANTA–Co²⁺nanoparticles.Mat.Sci.Eng.C-Mater.,2013,33,1989-1992)提出Co²⁺與組氨酸的結合能力優于Ni²⁺，但成本較高。因此，鎳、鈷、錳復合金屬氧化物材料可綜合多種金屬離子的特性，提高對六聚組氨酸融合蛋白的親和特異性和選擇性。

納微米級微球由于其規整的形貌，較大的比表面積等優點廣泛應用于分離分析領域，因此，本發明致力于開發一種鎳、鈷、錳復合金屬氧化物微球的合成方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鎳、鈷、錳復合金屬氧化物材料及其合成方法，并基于金屬離子與組氨酸的螯合作用，將其應用于多聚組氨酸融合蛋白的分離純化，實現對多聚組氨酸融合蛋白的快速高效純化。

為了提高材料的合成效率和產量，本發明將共沉淀法和高溫固相進行有機結合，通過合理地控制沉淀反應速率以及高溫反應溫度，合成球形MnCo_(2-x)Ni_xO₄(x＝0-1)材料。

本發明的技術方案如下：

一種鎳、鈷、錳復合金屬氧化物材料，分子式為MnCo_(2-x)Ni_xO₄(x＝0～1)，該材料中Ni元素的質量百分含量為0％～25％(相對于材料總質量)。所述的鎳、鈷、錳復合金屬氧化物材料，其微觀形貌為微米級的尺寸可控的微球，該微球是由納米晶組成的球形中空結構。

上述鎳、鈷、錳復合金屬氧化物材料中，Ni元素的質量百分含量優選為10％～20％；所述微球的微觀形貌優選直徑約為500nm～5μm的球形；所述納米晶的平均尺寸通常在50～200nm左右，多數約為100nm。