專利名稱：用于親和分離蛋白的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法
技術領域：
本發明是將一系列不同拓撲結構和硅鋁比的納米沸石(如LTA、BEA、FAU、MFI等不同類型納米沸石)，利用納米組裝工程方法吸附或者經過二次生長的方法修飾在粉煤灰微珠表面，成功制備具有球形形貌的沸石性組裝體。該組裝體可以通過陽離子交換，化學沉積和表面化學嫁接等方法進行改性，能夠作為一種新型親和色譜的填充載體進行復雜生物體系中功能蛋白質分子的分離。
沸石是一種多孔性的硅鋁酸鹽，廣泛用于催化、吸附、離子交換和功能材料等領域。對大分子體系，由于沸石材料其孔道狹窄，擴散阻力較大，和傳統的用作分離材料相比較，沸石在該領域的使用范圍受到限制。隨著分離技術的發展，由于沸石具有均一的微孔，表面豐富的硅羥基以及離子交換性能，因此具有獨特的可修飾性能，在涉及大分子的化學、材料和生物親和色譜分離技術方面沸石分子篩類材料具有獨特的優勢。
粉煤灰是由燃煤電廠散發出的細小粉塵所形成的固體廢物，數量很大，處理不當會增大煙塵，污染大氣；若排入水系中會造成河流淤塞，其中的有害物質還會對人體和生物造成危害。從中提取的空心微珠具有獨特的空心球結構和硅鋁酸鹽玻璃體外殼，具有質輕、耐壓、耐熱、耐腐蝕和價廉易得等特點，選擇它作為基底，將沸石膜生長在其表面，結合沸石豐富的微孔以及離子交換性能和空心微珠的優勢，有可能得到新型催化和分離材料。憑借空心微珠的質輕、耐壓、耐腐蝕等特點及其球體支撐性質，以及表面沸石層的特異性吸附或離子交換性能，并和生物大分子高親和力與高專一性可逆作用，能夠制備出剛性好，易衍生化的適合較高的流速下功能蛋白分離材料。
2.納米沸石修飾的粉煤灰微珠在不同硅鋁比的前驅體凝膠中水熱處理二次生長，可以在表面生長一層致密的沸石膜。納米沸石修飾的以及二次生長后的粉煤灰微珠材料同一定濃度的過渡金屬離子溶液加熱回流，使過渡金屬離子通過與沸石離子交換固定于材料的表面。過渡金屬離子如Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等。二次生長處理方法和過渡金屬離子固定方法是現有技術，該領域技術人員均能實施。
3.利用親和色譜柱，采用上述的新型材料填充色譜柱，親和分離蛋白質分子，通過緩沖液淋洗柱子，可以富集蛋白質分子。
4.納米沸石分子篩修飾粉煤灰微珠以靜電吸附層疊層方式為好，該方法工藝簡單，容易控制沸石負載量，效果良好。
5.本發明粉煤灰微珠表面修飾沸石分子篩的負載量是0.5-30％。
6.本發明的二次生長適用于多利沸石，包括LTA(A沸石)、FAU(Y沸石)、MFI(Silicalite-1，ZSM-5)等。
7.本發明離子交換所固定的金屬離子是Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等過渡金屬離子。
8.本發明過渡金屬離子的固定量是將組裝體與Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+過渡金屬離子完全交換。一般過渡金屬離子溶液濃度在0.3M/L下交換二次即可達到完全交換目的。
9.以工業廢料提取物粉煤灰微珠為基底使生產成本下降，而材料性能保持良好。
10.將本發明方法獲得的沸石分子篩修飾的粉煤灰微珠作為親和色譜柱的填充材料裝柱，通過平衡，可以親和分離蛋白質分子，適合微柱高效液相色譜(μHPLC)等技術的要求，并實現微柱親和色譜-μHPLC -ESI-MS以及微柱親和色譜-CE-ESI-MS等多種分離分析技術的聯用。
11.上述材料裝柱時干法填充操作簡便，效果良好。
12.可以通過焙燒使填充材料得到反復再生。
具體條件如下1 得到的沸石修飾材料在經離子交換過程固定過渡金屬離子后，以干法填充入自制的親和色譜柱中。
2 利用近中性的緩沖溶液(2-5倍的柱體積)平衡柱子。
3 將標準蛋白樣品加在柱子的頂端。并經過一定時間，使待分離的樣品同柱中的材料充分結合。
4 利用一定梯度范圍的洗脫溶液在一定的速度下反復淋洗柱體，使目標的蛋白分子在合適的條件下，特異性的被淋洗出來。
5 可通過焙燒使填充材料得到反復再生。
傳統的親和色譜填充材料多采用瓊脂糖、葡聚糖凝膠等作為承載體，不僅價格昂貴、易溶脹，而且不耐高壓，在柱壓力超過一定范圍后極易因擠壓變形，堵塞柱體，影響分離效率。本發明的沸石修飾粉煤灰微珠材料作為親和色譜的填充物后，由于不僅具有獨特的可修飾性的外表面、性質穩定、成本低廉等優點，各種篩分技術的發展，可以選擇不同尺寸的粉煤灰微珠作為修飾基底，其良好的機械物理化學穩定性也可有效彌補上述傳統材料的不足，可以作為填料應用于微柱IMAC/CE/ESI-MS和微柱IMAC/μHPLC/ESI-MS聯用技術。其方便反復再生的性質和通過離子交換等技術可同時引入其它功能親和基團的特點，將大大擴展該種類型的材料在親和分離中的應用范圍。本發明方法簡單、方便、效果良好。
權利要求
1.一種用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是(1)通過物理化學吸附使納米沸石均勻修飾于粉煤灰微珠表面，然后經過二次生長，焙燒除去有機模板劑；(2)將上述制備的材料通過離子交換，使過渡金屬離子固定于分子篩中，制得適于親和色譜柱填充的沸石分子篩修飾球形材料；(3)將上述球形材料填充入色譜柱中，制得蛋白質分離的親和色譜柱。
2.根據權利要求1所述的用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是納米沸石修飾粉煤灰微珠的物理化學吸附方法是靜電吸附層疊層的方法。
3.根據權利要求1所述的用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是粉煤灰微珠表面修飾沸石分子篩的負載量是0.5-30％。
4.根據權利要求1所述的用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是粉煤灰微珠表面修飾沸石分子篩種類是LTA，BEA，FAU或MFI沸石。
5.根據權利要求1所述的用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是離子交換所固定的金屬離子是Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+過渡金屬離子。
6.根據權利要求1所述的用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是過渡金屬離子的固定量是將組裝體與Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+過渡金屬離子完全交換。
7.根據權利要求1所述的用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是離子交換后的沸石分子篩組裝體作為親和色譜柱填充材料。
8.根據權利要求1所述的用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是裝柱是用干法沸石分子篩組裝體填充裝柱。
9.根據權利要求1所述的用于親和分離蛋白質的沸石分子篩修飾粉煤灰微珠組裝體的制備方法，其特征是通過焙燒可以使填充的組裝的沸石分子篩反復再生。
全文摘要
本發明是一種有蛋白質分子親和分離用途的沸石修飾粉煤灰微球組裝體的制備方法。本發明以沸石豐富的微孔以及離子交換性能為基礎，結合粉煤灰微珠的質輕、耐壓、耐腐蝕等特點及其球體支撐性質，將沸石分子篩經過吸附以及二次生長的方法修飾于粉煤灰微珠基底表面，再通過離子交換將過渡金屬離子固定于上述組裝體的沸石分子篩中，制得適于親和色譜使用的沸石性球形填充材料。該沸石分子篩組裝體用于親和色譜柱的填充后可有效分離蛋白質分子。
文檔編號C07K1/22GK1439454SQ03115910
公開日2003年9月3日 申請日期2003年3月20日 優先權日2003年3月20日
發明者王德舉, 徐芳, 唐頤, 楊芃原, 張亞紅 申請人:復旦大學