一种亲水性整体材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种新型亲水性整体材料及其在毛细管液相色谱和糖肽富集中的应用。具体是将单体异氰尿酸三缩水甘油酯(triglycidyl isocyanurate，TGIC)和1,4,7,10‑四氮杂环十二烷(1,4,7,10‑Tetraazacyclododecane，cyclen)在有机溶剂中超声溶解，然后在加热条件下发生环氧‑胺开环聚合反应形成整体材料。由于环氧与胺反应会生成大量的羟基，因此得到的整体材料具有良好的亲水性。将该整体材料作为毛细管亲水液相色谱的固定相可用于极性小分子化合物的分离；作为亲水作用色谱的吸附剂可用于生物样品中糖肽的分离富集。采用该方法制备亲水整体材料过程非常简单，仅需一歩加热反应即可，免去了传统亲水材料制备过程繁杂，需要多步修饰的缺憾，简化了制备过程。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性整体材料及其制备和应用
本专利技术涉及一种亲水性整体材料的制备及应用，具体是在加热条件下，使带有环氧基团的单体异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)与带有仲胺基团的单体1,4,7,10-四氮杂环十二烷(cyclen)发生环氧-胺开环聚合反应形成整体聚合材料，由于反应聚合过程中会产生大量的羟基，因此得到的材料具有良好的亲水性。可以作为亲水作用色谱的固定相，一方面用于毛细管液相色谱，用来分离极性小分子；另一方面，用作吸附剂，分离富集生物样品中的糖肽。
技术介绍
整体柱又称连续床，作为毛细管液相色谱的核心，可通过原位聚合制备，避免了填充柱复杂的填充制备过程，分离能力也高于开管柱，而且，整体柱具有连续的通孔结构和良好的渗透性，流动相可以快速通过其内部而不产生高背压，有利于实现快速分析。目前，整体柱已广泛用于高效液相色谱(highperformanceliquidchromatography，HPLC)、毛细管电泳(capillaryelectrochromatography，CEC)和毛细管液相色谱(capillaryliquidchromatography，cLC)等方面(文献1.LiuL.H.,,et.al.,“Methacrylate-bondedcovalent-organicframeworkmonolithiccolumnsforhighperformanceliquidchromatography”,JournalofChromatographyA,1479(2017)137-144；文献2.金灿等.“牛血清白蛋白修饰的有机-硅胶杂化整体柱的制备及电色谱研究”，分析化学，2018(10))文献3.LinH.,et.al.“Thiol-epoxyclickpolymerizationforpreparationofpolymericmonolithswithwell-defined3Dframeworkforcapillaryliquidchromatography”,AnalyticalChemistry,87(2015)3476-3483)。整体材料分为无机整体材料、有机整体材料和有机-无机杂化整体材料。与无机整体材料和杂化整体材料相比，有机整体材料具有生物相容性好，pH值范围宽，制备工艺简单等优点。更为重要的是，可用于制备有机整体材料的单体种类丰富，可以根据不同的分离需求选择相应的制备单体种类，以满足特定的分离分析需求。因此有机整体材料一直是整体材料研究的一个热点。蛋白质糖基化作为一种重要的蛋白质翻译后修饰，在生物体众多的生命活动中起着十分关键的作用。人体中蛋白质的异常糖基化通常与某些疾病，如免疫缺陷、阿尔茨海默症、神经系统疾病和癌症等相关(文献4.OhtsuboK；et.al.“Glycosylationincellularmechanismsofhealthanddisease”.Cell,126(2006)855-867)。因此，分析和鉴定糖基化蛋白质对疾病研究和疾病诊断具有重要意义。但是在生物样品中，糖基化肽段和糖基化蛋白质的丰度通常较低，对其分离和鉴定带来了很大的挑战。针对这一难题，目前已经发展出了多种糖肽富集方法，其中亲水相互作用色谱法(Hydrophilicinteractionchromatography，HILIC)因其可对糖肽进行无差别式富集且不破坏糖链结构等优点，得到越来越广泛的应用(文献5.MuhammadSalmanSajid,et.al.“TaraLouisePukala,FahmidaJabeen,MuhammadNajam-ul-Haq.Fabricationofpiperazinefunctionalizedpolymericmonolithictipforrapidenrichmentofglycopeptides/glycans”.AnalyticalChemistry,92(2020)683-689)。目前已有多种整体材料被应用于HILIC模式下的糖肽富集，但这些材料大多制备过程复杂，步骤繁琐，需要通过多步修饰来增加其亲水性。本专利技术通过“环氧-胺”开环聚合反应直接制备出了具有强亲水性的整体材料，整个过程仅需一歩即可完成，不需要任何后修饰过程。而且该方法即可用于制备毛细管亲水色谱的固定相，又可用于制备HILIC的吸附剂，分离富集糖肽。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种“一步”制备亲水整体材料的方法及应用，具体是利用单体异氰尿酸三缩水甘油酯(triglycidylisocyanurate，TGIC)中的环氧官能团与单体1,4,7,10-四氮杂环十二烷(1,4,7,10-Tetraazacyclododecane，cyclen)中的仲胺基团在热引发的作用下发生环氧-胺开环聚合反应，在反应过程中会生成大量的羟基，因此所制备的整体具有很强的亲水性。该材料即可用作毛细管亲水色谱的固定相对极性小分子物质进行分离分析，同时还可用作亲水相互作用色谱的吸附剂对生物样品中的糖肽进行富集。为实现上述目的，可按如下步骤操作，1)向离心管中加入100～130mg异氰尿酸三缩水甘油酯；2)向1)中加入1,4,7,10-四氮杂环十二烷，使仲胺基团与环氧丙基的摩尔(mol)比为2:3～3:2；3)向2)中加入320～480μL的乙腈和220～260μL的聚乙二醇；4)将3)中的混合体系在常温下超声使其完全溶解；5)将步骤4)中所得到的混合溶液用注射器引入毛细管中，并用硅胶垫将两端密封，离心管中剩余的溶液用封口膜密封。6)将5)中密封好的毛细管和离心管置于恒温水浴锅中，于40～60℃下反应12～15小时；7)用乙醇洗涤6)得到的整体材料，除去致孔剂及未反应完全的物质，即可得到亲水性的整体毛细管柱/整体材料。采用该方法制备亲水整体材料过程非常简单，仅需一歩加热反应即可，免去了传统亲水材料制备过程繁杂，需要多步修饰的缺憾，简化了制备过程。本专利技术具有如下优点：(1)制备过程简单，仅需一歩加热聚合反应即可完成亲水整体材料的制备，不需要任何后修饰步骤。(2)所制备材料可直接用于亲水色谱固定相。(3)所制备的材料可直接用于HILIC模式下的糖肽富集。附图说明图1为亲水性整体材料的制备示意图。产物左侧柱状部分是整体产物的示意照片图；图2为亲水性整体材料及其制备单体的傅里叶变换-红外光谱对比图。图3为亲水整体材料(实施例1和2)的扫描电镜图。图4为酰胺类化合物在毛细管亲水整体柱(实施例1)上的分离色谱图。图5为亲水整体材料的水接触角图(实施例1)。图6为苯酚类物质(a)和苯胺类物质(b)在毛细管亲水整体柱(实施例1)上的分离色谱图。图7为实施例1中亲水性整体材料对人血清免疫球蛋白(IgG)酶解液富集前(a)后(b，c)的质谱对比图。图8为实施例2中的亲水整体材料对人血清免疫球蛋白(IgG)酶解液富集后的质谱图。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水性整体材料的制备方法，具体是单体异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)与单体1,4,7,10-四氮杂环十二烷(cyclen)发生环氧-胺开环聚合反应，制备获得整体材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种亲水性整体材料的制备方法，具体是单体异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)与单体1,4,7,10-四氮杂环十二烷(cyclen)发生环氧-胺开环聚合反应，制备获得整体材料。


2.按照权利要求1所述亲水性整体材料的制备方法，其特征在于：
利用单体异氰尿酸三缩水甘油酯(TGIC)中的环氧官能团与单体1,4,7,10-四氮杂环十二烷(cyclen)中的仲胺基团在热引发的作用下发生环氧-胺开环聚合反应，在反应过程中会生成大量的羟基，因此所制备的整体材料具有良好的亲水性。


3.按照权利要求1或2所述亲水性整体材料的制备方法，其特征在于：
所用制备单体为：异氰尿酸三缩水甘油酯与1,4,7,10-四氮杂环十二烷；
所用制孔剂为乙腈(Acetonitrile，ACN)和聚乙二醇(Polyethyleneglycol，PEG)(平均分子量200～600，优选PEG200)；
可按如下步骤操作：
1)向反应容器中加入100～130mg(优选118.8mg)异氰尿酸三缩水甘油酯；
2)向反应容器中加入1,4,7,10-四氮杂环十二烷，使1,4,7,10-四氮杂环十二烷中的仲胺基团与异氰尿酸三缩水甘油酯中的环氧丙基基团的摩尔(mol)比为2:3～3:2(优选1:1)；
3)向反应容器中加入320～480μL(优选418.4μL)的乙腈和220～260μL(优选222.4μL)的聚乙二醇；
4)将上述混合体系在常温下完全溶解混均，得混合溶液；
5)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧俊杰，马晨，马淑娟，叶明亮，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21