[发明专利]Fe3O4‑COOH磁性纳米材料修饰开管柱及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于色谱技术领域，特别涉及一种Fe₃O₄-COOH磁性纳米材料修饰开管柱及其制备方法与应用。

背景技术

蛋白质组学和生物技术领域的发展，对生物样品的分析工具提出了较高的要求。电色谱分析结合了高效液相色谱的高选择性和毛细管电泳的高效性，已经被广泛的应用于包括氨基酸、多肽和蛋白在内的诸多生物样品的分离分析方面。作为毛细管电色谱技术的核心之一，不同类型的色谱柱被开发，包括整体柱、填充柱和开管柱。在这些不同形式的色谱柱中，开管柱由于在制备过程中无气泡产生、操作简便、容易制作等优点，受到人们的广泛青睐。但是固定相有限以及相比和样品容量低限制了开管柱在分离科学中的应用。为了克服这些缺点，科学家不断提出改进方法，如溶胶-凝胶法、刻蚀法、多孔相涂层法和纳米涂层法等。在这些方法中，纳米涂层由于具有较高的比表面积，表现了优于其他方法的分离效果。

在过去的二十几年里，具有特殊物化性质的纳米材料在色谱分离研究领域做出了巨大贡献。包括碳纳米材料、二氧化硅纳米材料、金属及金属氧化物纳米材料、聚合物纳米材料等在内的不同类型的纳米材料被广泛的应用到电色谱分析中，并取到了良好的分离效果。磁性纳米材料作为一种被广泛研究的纳米材料，具有良好的水溶性、较高的生物相容性、比表面积大、突出的物化性质，因此被广泛地应用在生物技术领域，包括蛋白的选择性分离、核酸的提取，生物医药以及生物传感等诸多方面。但是，关于磁性纳米材料被应用到分离科学领域，尤其是生物样品分离方面的报道很少。聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)是具有水溶性的阳离子聚电解质，在水溶液中携带大量的正电荷，近年来已经被广泛的应用于色谱固定相的构筑。许多纳米材料通过与PDDA之间强烈的静电吸引作用，被成功的构筑到毛细管表面形成一层半永久的色谱固定相，例如石墨烯、氧化石墨烯、环糊精修饰的纳米金、纳米二氧化硅等。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种Fe₃O₄-COOH磁性纳米材料修饰开管柱。本发明的开管柱表面含有大量负电荷，可以有效的抑制生物样品的吸附，改善分离效果，提高了分离选择性。

本发明另一目的在于提供一种上述Fe₃O₄-COOH磁性纳米材料修饰开管柱的制备方法。本发明首先制备得到羧基化的Fe₃O₄纳米磁粒(Fe₃O₄-COOHMNPs)，再将亲水性Fe₃O₄-COOH MNPs通过静电自组装的方法涂覆到PDDA修饰的开管柱上，得到表面含有大量羧基基团和负电荷的开管柱，制备方法简单，条件温和。

本发明再一目的在于提供上述Fe₃O₄-COOH磁性纳米材料修饰开管柱在生物技术领域中的应用。特别适用于对氨基酸、多肽和酸性蛋白等生物样品的电色谱分离，以及糖基化蛋白的检测。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种Fe₃O₄-COOH磁性纳米材料修饰开管柱，由包含以下步骤方法制备得到：(1)水热法制备Fe₃O₄-COOH MNPs；(2)将聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)通过静电自组装固定在毛细管内壁；(3)将Fe₃O₄-COOH MNPs通过静电自组装吸附在PDDA表面，得到Fe₃O₄-COOH磁性纳米材料修饰开管柱(PDDAFe₃O₄-COOH MNPs开管柱)。

本发明的PDDAFe₃O₄-COOH MNPs开管柱表面含有大量的羧基基团和负电荷，使被分离物质与固定相之间存在亲水性和静电排斥作用，有效提高分离效率，其制备方法条件简单、温和。

所述Fe₃O₄-COOH MNPs由包含以下步骤方法达到：将三氯化铁溶解于溶剂中，加入无水乙酸钠和丙烯酸钠混合均匀，倾入特氟龙高压反应釜中，升温至180～200℃，反应10～20h，得到Fe₃O₄-COOH MNPs。