基于磁性微球限進(jìn)功能化的新型生物樣品預(yù)處理技術(shù).pdf

1、隨著生物醫(yī)藥分析領(lǐng)域的不斷發(fā)展，生物樣品的預(yù)處理過(guò)程對(duì)建立一個(gè)可靠準(zhǔn)確的藥物分析方法至關(guān)重要。傳統(tǒng)方法包括液液萃取和固相萃取法。近年來(lái)，磁性固相萃取以快速簡(jiǎn)便且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化高通量操作的優(yōu)勢(shì)而得到快速發(fā)展。然而，生物樣品中存在的大量?jī)?nèi)源性蛋白在磁性粒子表面發(fā)生的不可逆非特異性吸附作用，不僅會(huì)使磁性吸附劑對(duì)分析物的吸附能力降低，同時(shí)也容易使磁性粒子發(fā)生團(tuán)聚而無(wú)法反復(fù)使用。
　　 為了消除生物樣品基質(zhì)中大分子蛋白質(zhì)的干擾，近年來(lái)發(fā)展

2、起來(lái)的限進(jìn)性固相萃取在線聯(lián)用技術(shù)具有一定優(yōu)勢(shì)，其主要特點(diǎn)在于吸附材料的外表面具有親水性屏障，結(jié)合孔徑排阻效應(yīng)，消除了蛋白在表面吸附和孔道堵塞等問(wèn)題，而孔內(nèi)修飾的疏水或離子交換基團(tuán)可直接從生物樣品中富集目標(biāo)物質(zhì)，因此是一種被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜生物樣品及環(huán)境分析的生物樣品預(yù)處理技術(shù)。然而其在線固相萃取的應(yīng)用模式從富集到分析通常只能完成單個(gè)樣品的操作，從而會(huì)導(dǎo)致機(jī)時(shí)利用率低，不能滿足生物樣品處理的高通量化要求。
　　 本論文著眼于滿足當(dāng)前

3、高通量化的生物樣品預(yù)處理需求和解決傳統(tǒng)磁性固相吸附劑表面蛋白吸附的問(wèn)題，將限進(jìn)性概念結(jié)合到磁性分離技術(shù)中來(lái)，提出了基于限進(jìn)性磁性固相萃取材料的制備策略。為此，本論文開(kāi)發(fā)了基于不同磁性基質(zhì)、內(nèi)表面多樣化的一系列磁性限進(jìn)材料。具體研究成果如下所述：
　　 1.采用多孔γ-Fe2O3@SiO2磁性硅膠作為基質(zhì)，經(jīng)過(guò)二醇基表面鍵合、十八烷基轉(zhuǎn)化以及脂肪酶選擇性水解等步驟，制備了內(nèi)表面疏水而外表面親水的新型限進(jìn)磁性材料。以牛血清白蛋白和甲

4、氨蝶呤及其結(jié)構(gòu)類似物亞葉酸鈣、葉酸作為模型化合物證明了其外表面的親水基團(tuán)及適宜的孔徑對(duì)大分子蛋白的排阻能力以及內(nèi)表面的疏水基團(tuán)對(duì)小分子物質(zhì)的萃取能力。以其作為磁性限進(jìn)固相吸附劑，對(duì)人血清基質(zhì)中三種小分子治療藥物的萃取條件進(jìn)行了優(yōu)化，并結(jié)合反相-高效液相色譜建立了分析方法，其良好的特異性、線性以及重復(fù)性均體現(xiàn)出了新型磁性限進(jìn)萃取材料的優(yōu)越性和穩(wěn)定性，為臨床治療藥物監(jiān)測(cè)及生物樣品高通量自動(dòng)化快速檢測(cè)提供了潛在的應(yīng)用前景。
　　 2.

5、由于1中的材料與三種治療藥物的結(jié)合能力較弱，因此本章將1中的多孔磁性硅膠先進(jìn)行環(huán)氧基修飾，然后采用粒徑約為50μm聚合物酸將外表面的環(huán)氧基先開(kāi)環(huán)形成二醇基，然后再以十八胺、亞硫酸氫鈉及三乙胺鹽酸鹽分別與內(nèi)表面殘余的環(huán)氧基進(jìn)行反應(yīng)，最終可以得到內(nèi)表面依次為十八烷基、磺酸基和季銨鹽基而外表面為二醇基的新型磁性限進(jìn)材料，避免了上一章節(jié)采取的脂肪酶水解法只能制備內(nèi)表面為烷基基團(tuán)的單一化類型。我們?nèi)赃x擇1中的四種物質(zhì)作為模型，并通過(guò)Langmui

6、r吸附等溫曲線，比較了三種磁性限進(jìn)吸附劑對(duì)它們的飽和吸附容量，其結(jié)果表明，外表面的二醇基可以起到排阻蛋白的作用，而且內(nèi)表面為磺酸基和季銨鹽基的磁性限進(jìn)材料對(duì)小分子物質(zhì)的吸附量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)表面為十八烷基的材料，說(shuō)明甲氨蝶呤及兩種結(jié)構(gòu)類似物更適合采用陰離子或陽(yáng)離子交換模式來(lái)萃取，同時(shí)也證明了聚合物酸開(kāi)環(huán)法比脂肪酶水解法在內(nèi)表面多樣化修飾方面的可行性和優(yōu)勢(shì)。
　　 3.由于1和2中材料的孔徑還不能滿足對(duì)生物樣品中具有功能性但分子量較大

7、的多肽及蛋白質(zhì)富集的要求，因此我們?cè)谏鲜?nm孔徑的磁性硅膠基礎(chǔ)上，利用浸鹽法對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)孔處理，并通過(guò)形貌、晶型、磁性、比表而積變化來(lái)表征和篩選，最終確定300℃和400℃兩個(gè)溫度為最佳的擴(kuò)孔條件。同樣采用聚合物酸開(kāi)環(huán)法制備了內(nèi)表面為十八烷基外表面為二醇基的擴(kuò)孔磁性限進(jìn)材料，并通過(guò)對(duì)胸腺五肽、胰島素以及牛血清白蛋白三種不同分子量模型物質(zhì)的吸附證明了擴(kuò)孔后的材料明顯對(duì)后兩者的吸附量增大，表明此法可以在不破壞磁性基質(zhì)性質(zhì)的基礎(chǔ)上對(duì)不同分子量

8、大小的生物分子具有不同程度的限進(jìn)效果，使其在提取和富集復(fù)雜生物樣品中分子量不同的功能性目標(biāo)物時(shí)具有更高的選擇性。
　　 4.為了進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新方法來(lái)制備磁性限進(jìn)材料，本章首先以模板法制備的多孔γ-Fe2O3作為磁核，再以十六烷基三甲基溴化銨為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，利用sol-gel原理，采用層層包覆的方法將環(huán)氧基硅烷試劑作為外層親水性二醇基的功能前體，以氨基、巰基、苯基以及羧基硅烷試劑作為修飾內(nèi)層的功能單體，制備得到外表面為二醇基而內(nèi)表面分

9、別為氨基、磺酸基、苯磺酸基和羧基的核殼型磁性限進(jìn)介質(zhì)。我們以內(nèi)表面為氨基的磁性限進(jìn)介質(zhì)作為模型材料，通過(guò)紅外光譜、高倍透射電鏡、熒光淬滅實(shí)驗(yàn)、磁滯回線等手段證明了在制備過(guò)程中模板的有效去除、表面殼層和其孔道結(jié)構(gòu)的形成、孔道所具備的限進(jìn)性以及磁性能的變化。對(duì)于其它三種基于離子交換分配原理的核殼型磁性限進(jìn)材料，我們進(jìn)一步以牛血清白蛋白及硫酸特布他林、硫酸沙丁胺醇和鹽酸克倫特羅三種瘦肉精物質(zhì)作為模型化合物，進(jìn)行模型吸附實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)三種材料的限進(jìn)