[发明专利]一种磁性二氧化硅及其制备方法和在低丰度蛋白富集中的应用

说明书

本发明公开了一种磁性纳米二氧化硅及其制备方法和在低丰度蛋白富集中的应用。本发明所提出的磁性二氧化硅的制备方法，在保证二氧化硅表面性质不被破坏，二氧化硅的蛋白吸附性能没有下降的同时，又赋予其磁性；为大规模的样本处理提供了一种更加简单、快速、高效的技术方法。本发明所提出的基于磁性纳米二氧化硅的低丰度蛋白的富集，可应用于几乎所有的样本类型，有效解决了质谱检测时高丰度蛋白对低丰度蛋白的鉴定所造成的干扰，蛋白质鉴定数可提高100％‑700％。

技术领域

本发明涉及磁性纳米二氧化硅材料技术领域，具体涉及一种磁性纳米二氧化硅及其制备方法和在低丰度蛋白富集中的应用。

背景技术

蛋白质组学(proteomics)，是以蛋白质组为研究对象，从整体水平上研究蛋白质组成及其变化规律的科学，由此获得蛋白质水平上的关于细胞活动、疾病发生等过程的整体而全面的认识。蛋白质组学研究不仅能系统地揭示生命活动规律，而且能有效阐明疾病发生发展的分子机制和调控网络。基于液相色谱–串联质谱(LC-MS/MS)技术的鸟枪法蛋白质组学(shotgun proteomics)策略为复杂生物样品蛋白质组水平鉴定和定量提供了强有力的技术支撑。

然而对于一些动态分布范围宽的样本如血清、血浆、尿液、乳汁、脑脊液、唾液、细胞上清液等，基于LC-MS/MS的蛋白质组学研究受到了极大的限制。以血清或血浆为例，血清/血浆的动态范围分布极宽，估计有12-13个数量级，大约有22种蛋白质的浓度高达mg/mL，占总蛋白质的99％。而其他的数以千计的人们感兴趣的蛋白质，如组织泄漏蛋白和信号因子，在血浆中的浓度低至ng/mL甚至pg/mL。高丰度的功能蛋白造成的压倒性掩盖效应使得有价值的低丰度蛋白的检测非常困难，即使是使用最先进的质谱技术。

为了提高低丰度蛋白的检出覆盖度，基于免疫亲和力的高丰度蛋白的去除和肽段水平的组分分馏被开发出来。这些方法能够将血浆蛋白的鉴定数提高到500-800，但去除高丰度蛋白的过程中也会去除一些与高丰度蛋白互作的低丰度蛋白，导致重要的低丰度蛋白信息的损失。此外，该类方法的检测周期长，成本高，通量低；不适用于大规模的队列样本处理。更重要的是，基于抗体的高丰度蛋白去除方法只能针对特定样本类型进行特定蛋白的去除。非血液类样本，如脑脊液、尿液、乳汁、唾液、细胞上清液等样本，其高丰度蛋白种类与血清/血浆样本相差较大甚至完全不同，无法基于以上方法实现高丰度蛋白的去除。因此，迫切需要开发一种不受样本类型限制的、低成本、高通量并且易于操作的新方法，实现低丰度蛋白的快速和高效的富集，从而提高蛋白质的鉴定数。

发明内容

发明目的：本发明针对现有低丰度蛋白富集技术存在的问题，提出了一种磁性二氧化硅及其制备方法和在低丰度蛋白富集中的应用。本发明利用二氧化硅比表面积大、富含硅羟基的特点，通过其与蛋白质之间的静电作用、氢键作用、以及范德华力等实现各种样本类型中的低丰度蛋白质的富集；本发明所提出的磁性二氧化硅的制备方法，在保证二氧化硅表面性质不被破坏，二氧化硅的蛋白吸附性能没有下降的同时，又赋予其磁性；为大规模的样本处理提供了一种更加简单、快速、高效的技术方法，后期可实现高通量自动化生产。此外，该方法应用范围广泛，突破了基于免疫亲和力的高丰度蛋白去除方法的样本类型限制和蛋白质种类限制。

技术方案：为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁性纳米二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

1)将Fe₃O₄加入柠檬酸钠溶液中，反应，分离，干燥，得到柠檬酸钠改性的Fe₃O₄；

2)取柠檬酸钠改性的Fe₃O₄加入到去离子水中分散均匀，之后加入表面活性剂；

3)向2)中加入碱源，边加热边搅拌，之后缓慢滴加硅源，并持续边加热边搅拌，

直至液体完全挥干，分离，洗涤，干燥，得到所述磁性纳米二氧化硅材料。