基于軟硬酸堿理論的巰基棉后修飾材料及其制備與應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于分析化學技術領域，具體涉及一種基于軟硬酸堿理論的巰基棉后修飾材料及其制備與應用。
【背景技術】
[0002]棉花是一種天然的纖維材料，具有較好的生物相容性、滲透性、親水性、機械性及無論在水溶液中或者有機溶劑中都能穩(wěn)定存在的化學穩(wěn)定性。近年，它已被作為固相萃取(solid phase extract1n，SPE)吸附劑廣泛應用于樣品前處理中。但是棉花表面的官能團單一，限制了它的應用。
[0003]巰基棉(SCF)是通過酯化棉花而制得的一種纖維材料，通常被應用于水樣中痕量金屬的富集。目如，疏基棉已經被商品化，而且制備疏基棉的方法簡單、價格低廉。疏基棉除了具有天然棉花所具備的生物相容性、高穩(wěn)定性等優(yōu)點以外，巰基棉纖維表面還有豐富的巰基，這為巰基棉的進一步修飾改性提供了很多可能性。但是，目前鮮有對巰基棉進行修飾的文獻報道。眾所周知，巰基(SH)屬于“軟堿”，根據(jù)“軟硬酸堿”理論，它可以與“軟酸”形成穩(wěn)定的配合物，也可以和部分“交界酸”形成較強的配位?；谶@個理論，可以在巰基棉上修飾多種金屬離子(或金屬原子)，獲得多種巰基棉后修飾材料，從而讓巰基棉得到更廣泛的應用。
[0004]“軟硬酸堿”理論是1963年由R.G.皮爾孫提出的，將酸和堿根據(jù)性質不同分為軟硬兩類的理論，把金屬離子分成硬酸和軟酸，把配位體分成硬堿和軟堿。硬酸，指體積小、高正電荷及不易被氧化和變形的金屬離子，包括堿金屬、堿土金屬Ti4+、Fe3+、Cr3+、H+等；軟酸，指體積大、正電荷少及易被氧化和變形的金屬離子和金屬原子，包括Cu+、Ag+、Au+、Hg2+、Pd2+、Cd2+、Pt2+、Au等；硬堿，指電負性高、難氧化和不易變形的配位原子，包括H20、0H_、F_、Cl' RC00\ C14' CH3COO' PO廣、SO廣、CO32' NOf、ROH、R2O, NH3, RNH2, N2H4等；軟堿，指電負性低、易氧化和變形的配位原子，包括Γ、SCN_、CN_、CO、H_、S2O32' C2H4, RS_、S2_等。此外，還有交界酸和交界堿。交界酸，包括 Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Sn2+、Sb3+、Bi3+、Rh3+、Ir3+、Ru3+、Os2+等；交界堿，包括C 6H5NH2、C5H5N, N3' Br' NO2' SO廣等。它們之間的結合關系普遍遵循著“軟親軟，硬親硬，軟硬搭配不穩(wěn)定”的規(guī)律。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術巰基棉應用的局限，提供一種基于軟硬酸堿理論的巰基棉后修飾材料及其制備方法與應用。
[0006]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):
[0007]一種疏基棉后修飾材料，為在疏基棉上修飾Ni2、Cu2、Pd2或Au的疏基棉，即所述的巰基棉后修飾材料為巰基棉-鎳(SCF-Ni2+)、巰基棉-銅(SCF-Cu2+)、巰基棉-鈀(SCF-Pd2+)或巰基棉-納米金(SCF-Au)。
[0008]上述巰基棉后修飾材料的制備方法，包括如下步驟:用三(2-羧乙基)膦(TCEP)處理疏基棉，打開疏基棉上可能存在的一■硫鍵，以暴露更多的疏基；最后通過水熱反應，在巰基棉上鍵合Ni2+、Cu2+、Pd2+或Au。
[0009]優(yōu)選的，修飾Ni2+、Cu2+或 Pd2+的巰基棉(SCF-Ni 2+、SCF_Cu2+或 SCF-Pd2+)的制備方法包括如下步驟:將三羥甲基氨基甲烷，氯化鈉，Ni2+鹽、Cu 2+鹽或Pd2+鹽溶于水中得到混合溶液；往混合溶液中加入TCEP處理的巰基棉，充分浸潤后密封反應；產物用去離子水清洗后干燥。
[0010]修飾Au的巰基棉(SCF-Au)的制備方法包括如下步驟:往納米金溶液中加入TCEP處理的巰基棉，充分浸潤后密封反應；產物用去離子水清洗后干燥。
[0011]更優(yōu)選的，修飾Ni2+Xu2+或Pd2+的巰基棉的制備中:三羥甲基氨基甲烷，氯化鈉與Ni2+鹽、Cu 2+鹽或Pd 2+鹽的物質的量比是1:1:1 ;混合溶液中Ni 2+鹽、Cu 2+鹽或Pd 2+鹽的濃度為lOOmM，巰基棉與混合溶液的質量體積比為5-12.5:1 (mg/mL);反應的條件為25_45°C搖床中反應4-10h ;干燥的條件為40-50°C真空干燥箱中干燥4-6h。
[0012]修飾Au的巰基棉的制備中:納米金溶液的濃度為0.5-5 μ g/mL，巰基棉與納米金溶液的質量體積比為5-12.5:1 (mg/mL);反應的條件為25_45°C搖床中反應4_10h ;干燥的條件為40-50°C真空干燥箱中干燥4-6h。
[0013]上述巰基棉后修飾材料可直接作為萃取材料用于復雜的植物、食品、環(huán)境和生物樣品中化合物的萃取分析。
[0014]將上述巰基棉后修飾材料結合槍頭固相萃取(in-pipet-tip SPE)的方法，包括如下步驟:取上述巰基棉后修飾材料裝入槍頭中，再將槍頭裝到配套的移液槍上，采用手動推拉的方式進行反復萃取。
[0015]本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果:
[0016]本發(fā)明的巰基棉后修飾材料以巰基棉為基底，保留著棉花纖維所特有的滲透性和生物相容性，且性能穩(wěn)定，能夠穩(wěn)定存在于水溶液或者有機溶劑中。材料上修飾的功能團對目標分析物具有很好的特異性，在生物樣品分析中表現(xiàn)出極好的選擇性。由于本發(fā)明材料滲透性極好，將其結合槍頭固相萃取背壓小、阻力小，具有操作簡單、溶劑用量少、快速(完成一次萃取流程僅需3min)等優(yōu)點，特別適用于生物樣品的分析。
[0017]本發(fā)明環(huán)境友好、方法簡單、經濟實惠，將巰基棉后修飾材料結合槍頭固相萃取的方法已成功地應用于大腸桿菌細胞裂解液中組氨酸蛋白的分離純化和血漿中巰基化合物的分析檢測。
【附圖說明】
[0018]圖1是SCF-Ni2+的制備流程圖和in-pipet-tip SPE的示意圖。
[0019]圖2是組氨酸標記綠色蛋白(His-tagged GFP)的熒光光譜圖:萃取前(Al)、萃余液(A2)和解吸液(A3);非組氨酸標記紅色焚光蛋白(normal mouse IgG labeled by Cy5)的熒光光譜圖:萃取前(BI)和萃余液(B2)。
[0020]圖3是SDS-PAGE電泳圖:蛋白分子量標記物(M)、加標裂解液直接分析(lane I)、解吸液I (lane 2)、解吸液2 (lane 3)、解吸液3 (lane 4)和解吸液4 (lane 5)。
【具體實施方式】
[0021]以下實施例用于進一步說明本發(fā)明，但不應理解為對本發(fā)明的限制。若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規(guī)手段。
[0022]實施例1巰基棉后修飾材料SCF-Ni2+、SCF-Cu2+, SCF-Pd2+, SCF-Au的制備
[0023]SCF-Ni2+的制備(示意圖見圖1):用三(2-羧乙基)膦(TCEP)處理巰基棉，打開疏基棉上可能存在的一硫鍵，以暴露更多的疏基，得到預還原的疏基棉。在尚心管中，依次加入484.5mg三輕甲基氨基甲燒(Tris) >234.0mg氯化鈉(NaCl) >950.8mg六水合氯化镲(NiCl2.6H20)和 40mL 去離子水，得到合適 pH 7.2 的鎳溶液(Tris/NaCl/Ni2+= 1: 1: 1，物質的量比);再往混合液里加入400mg預還原的巰基棉，充分浸潤，體系密封，在45°C搖床中反應1h ;產物用去離子水清洗后(充分清洗掉殘留的鎳離子)，在45°C真空干燥箱中干燥4h，得到 SCF-Ni2+O
[0024]SCF-Cu2+的制備:用三(2-羧乙基)膦(TCEP)處理巰基棉，打開巰基棉上可能存在的二硫鍵，以暴露更多的巰基，得到預還原的巰基棉。在離心管中，依次加入484.5mg Tris、234.0mg NaCl、682.0mg 二水合氯化銅(CuCl2.2Η20)和40mL去離子水，得到合適pH 6.9的銅溶液(Tris/NaCl/Cu2+= 1: 1: 1，物質的量比)。再往混合液里加入400mg預還原的巰基棉，充分浸潤，體系密封，在45°C搖床中反應1h ;產物用去離子水清洗后(充分清洗掉殘留的銅離子)，在45°C真空干燥箱中干燥4h，得到SCF-Cu2+。
[0025]SCF-Pd2+的制備:用三(2-羧乙基)膦(TCEP)處理巰基棉，打開巰基棉上可能存在的二硫鍵，以暴露更多的巰基，得到預還原的巰基棉。在離心管中，依次加入484.5mg Tris、234.0mg NaCl,709.3mg無水氯化鈀(PdCl2)和40mL去離子水，得到合適pH 7.5的鈀溶液(Tris/NaCl/Pd2+= 1: 1: 1，物質的量比)。再往混合液里加入400mg預還原的巰基棉，充分浸潤，體系密封，在45°C搖床中反應1h ;產物用去離子水清洗后(充分清洗掉殘留的鈀離子)，在45°C真空干燥箱中干燥4h，得到SCF-Pd2+。
[0026]SCF-Au的制備:用三(2-羧乙基)膦(TCEP)處理巰基棉，打開巰