專利名稱：：用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法及應用的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種納米纖維的制備方法，尤其涉及一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法及應用。技術背景分子識別是整個生物界普遍存在的現(xiàn)象，它主要是指主體分子依靠形狀、大小和化學功能對與其互補的客體分子的選擇和結合，這種現(xiàn)象在生命過程中扮演著及其重要的角色，如酶與底物、抗原與抗體的相互作用。100多年前，F(xiàn)isher曾以"鎖與鑰匙"的配合來描述分子間的這一專一性結合。它是從分子水平研究酶反應、信息傳遞以及在不同介質間的能量傳遞等生物現(xiàn)象的重要化學概念，其中蛋白質的分子識別已成為人們重點研究的熱點之一。糖與蛋白質、脂類和核酸一樣，是構成生物體的重要成分。其中廣泛存在的糖綴合物，包括糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂，參與了蛋白的靶向、細胞識別以及抗體一抗原相互作用等重要生理過程。近年來，人們嘗試將糖基固定到不同載體表面，比如二氧化硅、金納米粒子、聚合物微球以及膜分離材料等，來模擬糖的各種生物功能，從而深入研究糖與蛋白質的親和性相互作用，實現(xiàn)蛋白質的檢測和分離。美國專利US20010017270中公開了將糖基固定到金表面，可用于蛋白質、病毒或細胞的檢測技術。專利CN1935342和CN101070401分別公開了把糖基固定到聚丙烯分離膜表面和聚丙烯微球表面的方法，有利于蛋白的分離、濃縮或靶向清除。靜電紡絲技術是一種獲得納米到微米尺寸纖維材料的方法，近年來引起了廣泛的重視。由于具有高比表面積、高孔隙率等優(yōu)點，納米纖維膜可以大大降低分離過程中的傳質阻力，因而是一種很好的吸附分離材料，特別是對于蛋白質的識別與分離。糖基化納米纖維的制備，目前主要有兩種途徑一是通過含糖不飽和單體聚合合成含糖聚合物，再通過靜電紡絲方法得到(CN1843592)，這種方法可以很好地將納米纖維的優(yōu)點和糖基的功能性結合起來進而用于蛋白質的分離，但是其中不飽和糖單體的合成過程比較復雜，一定程度上限制了它的廣泛應用；二是通過大分子反應將糖基固定到納米纖維的表面，前期專利200710070589.2和200810059174.X中我們通過不同的方法分別將殼聚糖多糖和疊氮單糖固定到含有羧基基團的丙烯腈基共聚物納米纖維膜的表面，有效驗證了這種方法的可行性。由于表面修飾這種方法簡單可靠，方便易行，因而更有利于大規(guī)模的工業(yè)化生產。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法及應用。包括如下步驟1)將丙烯腈基共聚物溶于溶劑中，配制成質量分數(shù)為28%的溶液，采用高壓靜電紡絲方法制備丙烯腈基共聚物納米纖維，其中紡絲電壓為825千伏，噴絲頭溶液流速為0.52.0毫升/小時，接收距離為820厘米；2)將丙烯腈基共聚物納米纖維浸入糖單體的二氯甲烷溶液中，在氮氣保護下加入催化劑三氟化硼乙醚絡合物，冰水浴中振蕩23小時，然后在室溫下振蕩反應1520小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到表面固定乙酰糖基的丙烯腈基共聚物納米纖維，其中丙烯腈基共聚物納米纖維的加入量為12毫克納米纖維/毫升溶劑，糖單體的用量為纖維表面羥基摩爾比為150，三氟化硼乙醚絡合物與所用糖單體的摩爾比為35;3)將表面固定乙酰糖基的丙烯腈基共聚物納米纖維浸入0.10.2摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應6090分鐘，脫去糖基上的乙?；Ｗo基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到可用于蛋白質識別的糖基化納米纖維。所述的丙烯腈基共聚物為丙烯腈/丙烯酸羥乙酯共聚物、丙烯腈/丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯腈/甲基丙烯酸羥乙酯共聚物或丙烯腈/甲基丙烯酸羥丙酯共聚物，它們的粘均分子量為830萬，共聚物中羥基的摩爾含量為518%。溶劑為二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺。靜電紡絲得到的納米纖維直徑為601000納米。糖單體為葡萄糖五乙酸酯、甘露糖五乙酸酯、半乳糖五乙酸酯、乳糖八乙酸酯、麥芽糖八乙酸酯或蔗糖八乙酸酯。糖單體的用量為纖維表面羥基摩爾比優(yōu)選為1030。糖基化納米纖維應用于蛋白質的分離和純化。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果1)丙烯腈基共聚物納米纖維制備簡單，直徑范圍在601000納米內可調，是一類高比表面、高空隙率的載體材料；2)糖基固定化方法操作簡單，經濟實用。3)糖基固定化方法適用于任何乙?；Ｗo的單糖、寡糖和多糖。4)通過化學鍵鍵合的方法將糖基固定到納米纖維的表面，穩(wěn)定性和持久性好；5)糖基化納米纖維用于蛋白質的分離純化，高效、快速，有利于保持生物大分子的活性，并且可以多次重復使用，易于工業(yè)化生產。圖l(a)為葡萄糖基固定化納米纖維的結構示意圖；圖l(b)為乳糖基固定化納米纖維的結構示意圖；圖2(a)為實施例1得到的丙烯腈/甲基丙烯酸羥乙酯納米纖維的掃描電鏡照片；圖2(b)為實施例1得到的糖基化丙烯腈/甲基丙烯酸羥乙酯納米纖維的掃描電鏡照片；圖3為不同糖基化納米纖維對蛋白質的吸附分離效果圖。具體實施方式本發(fā)明中丙烯腈基共聚物均采用水相沉淀聚合法合成，其粘均分子量采用粘度法中的一點法測定；共聚物中羥基含量采用氫核磁共振譜測定；納米纖維的直徑采用場發(fā)射掃描電鏡測量；糖基化納米纖維表面糖基含量通過重量法計算測定；糖基化納米纖維對蛋白質的分離采用紫外一可見光分光光度計測定。用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備實施例1將質量分數(shù)為6%的丙烯腈/甲基丙烯酸羥乙酯共聚物(PANCHEMA，粘均分子量為8.0萬，羥基摩爾含量為10.1%)溶于二甲基甲酰胺溶劑中，在紡絲電壓為8千伏、噴絲頭溶液流速為0.5毫升/小時、接收距離為15厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為152±24納米的PANCHEMA納米纖維。將15毫克PANCHEMA納米纖維浸入15毫升葡萄糖五乙酸酯的二氯甲烷溶液中，葡萄糖五乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為1，在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為3。，冰水浴中振蕩2小時，然后在室溫下振蕩反應20小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘千，得到葡萄糖五乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.1摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應60分鐘，脫去糖基上的乙?；Ｗo基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到葡萄糖糖基化的親和性納米纖維，糖基固定化率為7.6毫克/克纖維。實施例2將質量分數(shù)為6%的PANCHEMA(粘均分子量為15.0萬，羧基摩爾含量為10.1%)溶于二甲基甲酰胺溶劑中，在紡絲電壓為15千伏、噴絲頭溶液流速為1.0毫升/小時、接收距離為15厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為367土28納米的PANCHEMA納米纖維。將15毫克PANCHEMA納米纖維浸入15毫升葡萄糖五乙酸酯的二氯甲烷溶液中，葡萄糖五乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為30，在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為5。冰水浴中振蕩2小時，然后在室溫下振蕩反應20小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到葡萄糖五乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.1摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應60分鐘，脫去糖基上的乙?；Ｗo基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到葡萄糖糖基化的親和性納米纖維，糖基固定化率為49.7毫克/克纖維。實施例3將質量分數(shù)為4%的PANCHEMA(粘均分子量為15.0萬，羧基摩爾含量為10.1%)溶于二甲基亞砜溶劑中，在紡絲電壓為15千伏、噴絲頭溶液流速為1.0毫升/小時、接收距離為8厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為205土26納米的PANCHEMA納米纖維。將15毫克PANCHEMA納米纖維浸入15毫升葡萄糖五乙酸酯的二氯甲烷溶液中，葡萄糖五乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為30，在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為5。冰水浴中振蕩2小時，然后在室溫下振蕩反應20小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到葡萄糖五乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.1摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應90分鐘，脫去糖基上的乙酰基保護基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到葡萄糖糖基化的親和性納米纖維，糖基固定化率為55.3毫克/克纖維。實施例4將質量分數(shù)為8%的PANCHEMA(粘均分子量為30.0萬，羧基摩爾含量為10.1%)溶于二甲基亞砜溶劑中，在紡絲電壓為25千伏、噴絲頭溶液流速為2.0毫升/小時、接收距離為15厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為942土37納米的PANCHEMA納米纖維。將15毫克PANCHEMA納米纖維浸入15毫升葡萄糖五乙酸酯的二氯甲烷溶液中，葡萄糖五乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為50，在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為5。冰水浴中振蕩2小時，然后在室溫下振蕩反應20小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到葡萄糖五乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.1摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應90分鐘，脫去糖基上的乙?；Ｗo基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到葡萄糖糖基化的親和性納米纖維，糖基固定化率為41.5毫克/克纖維。實施例5將質量分數(shù)為4%的丙烯腈/丙烯酸羥乙酯共聚物(PANCHEA，粘均分子量為8.0萬，羧基摩爾含量為17.8%)溶于二甲基甲酰胺溶劑中，在紡絲電壓為12千伏、噴絲頭溶液流速為0.5毫升/小時、接收距離為IO厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為108±25納米的PANCHEA納米纖維。將15毫克PANCHEA納米纖維浸入7.5毫升甘露糖五乙酸酯的二氯甲垸溶液中，甘露糖五乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為50，在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為5。冰水浴中振蕩3小時，然后在室溫下振蕩反應24小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到甘露糖五乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.1摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應90分鐘，脫去糖基上的乙酰基保護基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到甘露糖糖基化的親和性納米纖維，糖基固定化率為67.7毫克/克纖維。實施例6將質量分數(shù)為4%的PANCHEA(粘均分子量為15.0萬，羧基摩爾含量為5.3%)溶于二甲基甲酰胺溶劑中，在紡絲電壓為15千伏、噴絲頭溶液流速為1.0毫升/小時、接收距離為20厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為206士20納米的PANCHEA納米纖維。將15毫克PANCHEA納米纖維浸入7.5毫升半乳糖五乙酸酯的二氯甲烷溶液中，半乳糖五乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為10，在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為3。冰水浴中振蕩3小時，然后在室溫下振蕩反應24小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到半乳糖五乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.1摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應90分鐘，脫去糖基上的乙?；Ｗo基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到半乳糖糖基化的親和性納米纖維，糖基固定化率為17.1毫克/克纖維。實施例7將質量分數(shù)為2%的丙烯腈/丙烯酸羥乙酯共聚物(PANCHPA，粘均分子量為8.0萬，羧基摩爾含量為17.8%)溶于二甲基亞砜溶劑中，在紡絲電壓為12千伏、噴絲頭溶液流速為0.5毫升/小時、接收距離為15厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為71±24納米的PANCHPA納米纖維。將15毫克PANCHPA納米纖維浸入15毫升乳糖八乙酸酯的二氯甲垸溶液中，乳糖八乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為50，在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為3。冰水浴中振蕩2小時，然后在室溫下振蕩反應20小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到乳糖八乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.2摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應90分鐘，脫去糖基上的乙?；Ｗo基團，再經去離子水多次洗漆，烘干，得到乳糖糖基化的親和性納米纖維，糖基固定化率為46.1毫克/克纖維。實施例8將質量分數(shù)為2%的PANCHEMA(粘均分子量為15.0萬，羧基摩爾含量為10.1%)溶于二甲基乙酰胺溶劑中，在紡絲電壓為15千伏、噴絲頭溶液流速為1.0毫升/小時、接收距離為15厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為161±27納米的PANCHEMA納米纖維。將15毫克PANCHEMA納米纖維浸入15毫升麥芽糖八乙酸酯的二氯甲烷溶液中，麥芽糖八乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為30,在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為5。冰水浴中振蕩2小時，然后在室溫下振蕩反應20小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到麥芽糖八乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.2摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應90分鐘，脫去糖基上的乙?；Ｗo基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到麥芽糖糖基化的親和性納米纖維，糖基固定化率為39.7毫克/克纖維。實施例9將質量分數(shù)為6%的丙烯腈/甲基丙烯酸羥乙酯共聚物(PANCHPMA，粘均分子量為30.0萬，羧基摩爾含量為5.3%)溶于二甲基乙酰胺溶劑中，在紡絲電壓為20千伏、噴絲頭溶液流速為1.0毫升/小時、接收距離為20厘米的條件下進行靜電紡絲，制備成直徑為652±31納米的PANCHPMA納米纖維。將15毫克PANCHPMA納米纖維浸入15毫升蔗糖八乙酸酯的二氯甲烷溶液中，蔗糖八乙酸酯的用量與PANCHEMA納米纖維表面羥基的摩爾比為1，在氮氣保護下加入三氟化硼乙醚絡合物，其加入量與所用糖單體的摩爾比為5。冰水浴中振蕩2小時，然后在室溫下振蕩反應20小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到蔗糖八乙酸酯修飾的納米纖維。將該纖維浸入10毫升0.2摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應90分鐘，脫去糖基上的乙酰基保護基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到蔗糖糖化基的親和性納米纖維，糖基固定化率為5.7毫克/克纖維。二、可用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的應用實例1、可用于蛋白質識別的糖基化納米纖維對伴刀豆球蛋白的選擇性吸附分離將實例1和3制備的糖基化納米纖維(固定化率見表1)10毫克分別浸入IO毫升蛋白質的磷酸鹽緩沖溶液中(pH7.4，0.1摩/升)，其中，蛋白質溶液為伴刀豆球蛋白/花生凝集素的混合溶液，濃度各為1毫克/毫升。在25'C下振蕩吸附2小時后，將糖基化納米纖維濾出。用1摩爾/升的葡萄糖溶液納米纖維表面吸附的伴刀豆球蛋白洗脫下來，從而實現(xiàn)伴刀豆球蛋白和花生凝集素的分離。洗脫后的糖基化納米纖維可以重復使用。2、可用于蛋白質識別的糖基化納米纖維對花生凝集素的選擇性吸附分離將實施例6和7制備的糖基化納米纖維(固定化率見表1)10毫克浸入10毫升蛋白質的磷酸鹽緩沖溶液中(pH7.4，0.1摩/升)，其中，蛋白質溶液為伴刀豆球蛋白/花生凝集素的混合溶液，濃度各為l毫克/毫升。在25""C下振蕩吸附2小時后，將糖基化納米纖維濾出。用1摩爾/升的半乳糖溶液把吸附的花生凝集素洗脫下來，從而實現(xiàn)伴刀豆球蛋白和花生凝集素的分離。洗脫后的糖基化納米纖維可以重復使用。本發(fā)明實施例1~9制備的可用于蛋白質識別的糖基納米纖維各性能參數(shù)如表l所示；不同糖基與其特異性識別的蛋白質對照表如表2所示；實施例l、3、6、7得到的可用于蛋白質識別的糖基納米纖維對蛋白質的吸附分離效果圖3所表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>a:與丙烯腈基共聚物納米纖維表面羥基的摩爾數(shù)比。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1.一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法，其特征在于包括如下步驟1)將丙烯腈基共聚物溶于溶劑中，配制成質量分數(shù)為2～8％的溶液，采用高壓靜電紡絲方法制備丙烯腈基共聚物納米纖維，其中紡絲電壓為8～25千伏，噴絲頭溶液流速為0.5～2.0毫升/小時，接收距離為8～20厘米；2)將丙烯腈基共聚物納米纖維浸入糖單體的二氯甲烷溶液中，在氮氣保護下加入催化劑三氟化硼乙醚絡合物，冰水浴中振蕩2～3小時，然后在室溫下振蕩反應20～24小時，反應結束后經丙酮多次洗滌、烘干，得到表面固定乙酰糖基的丙烯腈基共聚物納米纖維，其中丙烯腈基共聚物納米纖維的加入量為1～2毫克納米纖維/毫升溶劑，糖單體的用量與纖維表面羥基的摩爾比為1～50，三氟化硼乙醚絡合物與所用糖單體的摩爾比為3～5；3)將表面固定乙酰糖基的丙烯腈基共聚物納米纖維浸入0.1～0.2摩爾/升甲醇鈉的甲醇溶液中，室溫振蕩反應60～90分鐘，脫去糖基上的乙酰基保護基團，再經去離子水多次洗滌，烘干，得到可用于蛋白質識別的糖基化納米纖維。2、如權利要求1所述的一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法，其特征在于所述的丙烯腈基共聚物為丙烯腈/丙烯酸羥乙酯共聚物、丙烯腈/丙烯酸羥丙酯共聚物、丙烯腈/甲基丙烯酸羥乙酯共聚物或丙烯腈/甲基丙烯酸羥丙酯共聚物，它們的粘均分子量為830萬，共聚物中羥基的摩爾含量為518%。3、如權利要求1所述的一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法，其特征在于所述的溶劑為二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺。4、如權利要求1所述的一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法，其特征在于所述的靜電紡絲得到的納米纖維直徑為601000納米。5、如權利要求1所述的一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法，其特征在于所述的糖單體為葡萄糖五乙酸酯、甘露糖五乙酸酯、半乳糖五乙酸酯、乳糖八乙酸酯、麥芽糖八乙酸酯或蔗糖八乙酸酯。6、如權利要求1所述的一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法，其特征在于所述糖單體的用量為纖維表面羥基摩爾比為1030。7、一種如權利要求1所述方法制備的用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的應用，其特征在于糖基化納米纖維應用于蛋白質的分離和純化。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于蛋白質識別的糖基化納米纖維的制備方法及應用。它以含有羥基基團的丙烯腈基共聚物為原料，采用靜電紡絲的方法制備了直徑可控的丙烯腈基共聚物納米纖維。在三氟化硼乙醚絡合物催化下，將乙酰基保護的糖單體固定到納米纖維表面，再用甲醇鈉的甲醇溶液脫去乙?；鶊F，得到糖基化的親和性納米纖維。本發(fā)明結合納米纖維高的比表面積，高的孔隙率以及糖基獨特的生物功能，可將高固定化率的糖基化納米纖維直接浸沒在蛋白質溶液中，或多層疊合置于換膜過濾器中用于蛋白質的分離提純?？捎糜诘鞍踪|識別的糖基化納米纖維具有制備方法簡單、可多次重復使用、易于工業(yè)化生產等優(yōu)點。文檔編號C07K1/00GK101285221SQ20081006171公開日2008年10月15日申請日期2008年5月14日優(yōu)先權日2008年5月14日發(fā)明者萬靈書,徐志康,車愛馥申請人:浙江大學