一種親水性介孔二氧化鋯氣凝膠材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及介孔材料領域，具體而言，涉及一種親水性介孔二氧化鋯氣凝膠材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]蛋白質磷酸化是一種重要的可逆性蛋白質翻譯后修飾，在生命過程中扮演著信號傳導、代謝調節、細胞功能調控等重要作用。然而，磷酸化蛋白/肽段通常豐度較低，在質譜分析中常受到大量非磷酸化蛋白/肽段的干擾。因此，發展針對磷酸化肽段的選擇性富集技術對于深入開展磷酸化蛋白質組研宄至關重要。
[0003]金屬氧化物親和色譜，特別是二氧化鋯親和色譜因其優異的磷酸化肽選擇性富集效果已成為目前最常用的磷酸化富集技術之一(Kweon, H.K.; Hkansson, K., Anal.Chem.2006，78，1743-1749; Zhou H, T.R., Ye Μ, Xu S，Feng S，Pan C，Jiang X，LiX，Zou H.，Electrophoresis 2007，28，2201—2215; Nelson, C.A.; Szczechj J.R.;Xuj Q.; Lawrence, M.J.; Jinj S.; Ge，Y.，Chem.Commun.2009，43，6607—6609.)D但目前常用的二氧化鋯材料比表面積小，對磷酸化肽的吸附容量也較小，因此發展高比表面積的二氧化鋯材料對磷酸化蛋白組學研宄具有重要意義。
[0004]二氧化鋯(ZrO2)氣凝膠是由ZrO2粒子相互聚集構成的內部呈現多孔網絡狀的納米固體材料，兼有21<)2優異的催化性能、生物親和性、無毒性、化學穩定性以及氣凝膠的高比表面積、高孔隙率等特性，因而具有十分重要的應用前景。
[0005]目前二氧化鋯氣凝膠通常采用正丙醇鋯和正丁醇鋯等金屬醇鹽為原料經超臨界干燥制得，這種制備工藝原料昂貴，工藝復雜，需加入強酸或者強堿做催化劑，且需嚴格控制制備過程中水的含量以避免醇鹽的劇烈水解，制備過程難以控制，重現性差。此外，這種制備方法由于使用了疏水性較強的醇鹽作為鋯源，制備得到的二氧化鋯氣凝膠表面殘留有疏水性的有機化合物基團，造成其在磷酸化肽的富集中對疏水性的非磷酸化肽保留增強，對親水性磷酸化肽保留減弱，降低了其對磷酸化肽的富集特異性。
[0006]因此，發展具有高親水性、高比表面積的二氧化鋯氣凝膠對于實現磷酸化肽段分離鑒定具有重要意義。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種親水性二氧化鋯氣凝膠的制備方法，以期解決常規的二氧化鋯氣凝膠制備方法中存在的制備過程難以控制，重現性差，以及所得二氧化鋯氣凝材料的親水性差、對磷酸化肽選擇性差等問題。該親水性二氧化鋯氣凝膠材料主要用于在線或離線選擇性富集磷酸肽。
[0008]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
I)于室溫下，初始鋯源化合物溶于水得均一鋯源溶液:將硫酸鋯、氧氯化鋯等可溶性無機鋯鹽中的任一種或多種溶于水配得0.05-0.5 mol/L的均一鋯源溶液。
[0009]2)所述鋯源溶液與尿素在水中反應制得二氧化鋯溶膠:將所述鋯源溶液與
l-10mol/L尿素混合均勻后，將混合液進行加熱，加熱溫度為85-95°C，加熱時間為6_8小時。
[0010]3)水洗二氧化鋯溶膠去除雜質:如鋯源化合物為硫酸鋯則用0.1 mol/L Ba(NO3)2檢測至洗滌液中SO42-為陰性，即可認為雜質去除徹底；如鋯源化合物為氧氯化鋯則用0.1mol/L AgNO3檢測洗滌液中Cl ^為陰性，即可認為雜質去除徹底。
[0011]4)利用無水溶劑對二氧化鋯溶膠進行溶劑置換:利用無水乙醇、無水甲醇、無水丙酮中的任一種對二氧化鋯溶膠進行溶劑置換，該溶劑可與水以任意比例互溶。每次溶劑置換時加入的無水溶劑為二氧化鋯溶膠體積的1-5倍，每隔2-5小時置換一次。
[0012]5)利用超臨界流體對二氧化鋯溶膠進行干燥:利用二氧化碳、甲醇、乙醇中的任一種超臨界流體對二氧化鋯溶膠進行干燥，完成介孔二氧化鋯氣凝膠材料的制備。
[0013]本發明的優點為:(I)制備的介孔二氧化鋯氣凝膠材料親水性好，對磷酸化肽段具有很好的選擇性和較高的富集容量；(2)本制備方法無毒無害；(3)本制備方法簡便，步驟少，重現性好。
【附圖說明】
[0014]圖1是親水性二氧化鋯氣凝膠的掃描電鏡圖(a)及透射電鏡圖(b)。
[0015]圖2是親水性二氧化鋯氣凝膠的氮氣吸附-脫附及孔徑分布曲線(插圖)。
[0016]圖3是將磷酸化蛋白(β -酪蛋白)與非磷酸化蛋白(牛血清蛋白)的胰蛋白酶酶解產物按照物質的量比1:10混合，所得混合物富集前后質譜對比圖(a，未富集；b，用實施例I所得親水性二氧化鋯氣凝膠富集后)(磷酸肽用*標示，發生中性丟失的磷酸肽用#標示，無標示的均為非磷酸肽)。
【具體實施方式】
[0017]按照如下步驟制備一種親水性介孔二氧化鋯氣凝膠材料。
[0018]室溫下，稱取氧氯化鋯(ZrOCl2.8H20) 1.2 g溶于20 mL去離子水，加2.4 g尿素，攪拌均勻后，置于85 °0直溫水浴中加熱6小時，待冷卻后，得透明或半透明ZrO2水凝膠。用純化水反復洗滌至ZrO2水凝膠中無C廠后(用0.1 mol/L AgNO 3檢測)，加入無水乙醇開始溶劑置換，每次加入無水乙醇為凝膠體積的2倍，24小時內置換6次后，將所得醇凝膠放入超臨界萃取池中，進行超臨界干燥。干燥條件:池溫35 1，壓力8.0 MPa，泵流速為1.5 mL/min。干燥8 h后緩緩釋放流體，冷卻至室溫即得親水性介孔二氧化鋯氣凝膠材料。
[0019]應用例I
以本發明的親水性介孔二氧化鋯氣凝膠材料為離線磷酸化肽段捕集材料，以含冰醋酸體積分數為10%，乙腈體積分數為50%的水溶液為上樣緩沖溶液，可在30 min內實現對蛋白樣品中磷酸化肽段的選擇性捕集。
[0020]本發明的優點為:制備方法簡便，步驟少，制備過程無毒無害，安全性高且重現性好；與其他二氧化鋯氣凝膠材料的制備方法相比，本方法所得二氧化鋯氣凝膠材料親水性強，對磷酸化肽段有很高的特異性富集能力，性能穩定。
【主權項】
1.一種親水性介孔二氧化鋯氣凝膠材料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟: 1)于室溫下，初始鋯源化合物溶于水得均一鋯源溶液； 2)所述鋯源溶液與尿素溶液在水中反應制得二氧化鋯溶膠； 3)水洗二氧化鋯溶膠去除雜質； 4)利用無水溶劑對二氧化鋯溶膠進行溶劑置換； 5)利用超臨界流體對二氧化鋯溶膠進行干燥，完成介孔二氧化鋯氣凝膠材料的制備。
2.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的第(I)步中初始鋯源化合物為硫酸鋯、氧氯化鋯等可溶性無機鋯鹽中的任一種或多種；所述初始鋯源化合物溶于水配得0.05-0.5 mo I/L的均一鋯源溶液。
3.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的第(2)步中尿素濃度為1-10mol/L0
4.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的第(2)步中鋯源溶液和尿素溶液需混合均勻后，將混合液進行加熱，加熱溫度為85-95°C，加熱時間為6-8小時。
5.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的第(3)步中需用水反復洗滌徹底去除雜質；如鋯源化合物為硫酸鋯則用0.1 mol/L Ba (NO3)2檢測至洗滌液中SO42-為陰性，即可認為雜質去除徹底；如鋯源化合物為氧氯化鋯則用0.1 mol/L AgNO3檢測洗滌液中Cl—為陰性，即可認為雜質去除徹底。
6.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的第(4)步中無水溶劑為無水乙醇、無水甲醇、無水丙酮中的任一種，該溶劑可與水以任意比例互溶；每次溶劑置換時加入的無水溶劑為二氧化鋯溶膠體積的1-5倍，每隔2-5小時置換一次。
7.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的第(5)步中超臨界流體可為二氧化碳、甲醇、乙醇中的任一種。
8.按照權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的親水性介孔二氧化鋯氣凝膠材料比表面積為200-600 m2/g，平均孔徑為10-20 nm。
【專利摘要】本發明公開一種親水性介孔二氧化鋯氣凝膠的制備方法，包括有以下步驟：（1）初始鋯源化合物溶于水得均一鋯源溶液；（2）所述鋯源溶液與尿素在水中反應制得二氧化鋯溶膠；（3）水洗二氧化鋯溶膠去除雜質；（4）利用無水溶劑對二氧化鋯溶膠進行溶劑置換；（5）利用超臨界干燥技術對二氧化鋯溶膠進行干燥，完成介孔二氧化鋯氣凝膠材料的制備。本制備方法簡單易于控制，所得二氧化鋯氣凝膠材料比親水性強、表面積大、密度低、室溫下穩定。
【IPC分類】C01G25-02
【公開號】CN104817108
【申請號】CN201510198261
【發明人】張麗媛, 董佩佩, 張麗華, 邵淑娟, 趙艷艷, 遲鑫明, 胡軍, 孫兵
【申請人】大連醫科大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月24日