功能化石墨烯富集蛋白質的機理探索

《功能化石墨烯富集蛋白質的機理探索》是依託首都師範大學，由葉能勝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：功能化石墨烯富集蛋白質的機理探索
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：葉能勝
• 依託單位：首都師範大學

項目摘要

石墨烯的功能化修飾可擴展其性能和套用，有重要的理論研究和實際套用價值。本項目擬通過共價鍵和非共價鍵作用在石墨烯分子中引入不同類型的官能團，實現石墨烯的功能化修飾並加以表征；以不同分子量的蛋白質為富集對象，考察不同功能化石墨烯對蛋白的富集效果並評價各種功能化石墨烯對蛋白富集的選擇性，結合螢光光譜、拉曼光譜等譜學分析，初步探索功能化石墨烯富集蛋白的機理。在此基礎上，將功能化石墨烯套用於複雜生物樣本中蛋白質組的富集研究，建立複雜體系中蛋白的富集新方法，為蛋白質組學研究提供技術支撐，同時拓展了石墨烯的套用領域。本課題涉及材料科學、分析化學和生命科學多學科交叉滲透，其研究具有重要意義。

結題摘要

本項目以石墨烯類納米材料為吸附劑，探索石墨烯及其功能化複合物對蛋白質的富集作用。基於這一目標，本項目從三個層次進行研究：（1）石墨烯的富集作用研究。主要以石墨烯作為吸附劑，結合基質輔助雷射解吸離子化飛行時間質譜（MALDI-TOF-MS）技術和超高效液相色譜技術，對多肽、蛋白質及小分子化合物進行富集研究，結果表明石墨烯對多肽、蛋白質及小分子化合物均具有較好的富集效果，而且富集效果與目標分子的結構有一定的相關性；與此同時，本項目嘗試將氧化石墨烯修飾到毛細管柱內壁並套用到毛細管電泳技術中，已經實現手性藥物、天然產物活性成分的分離，並初步套用於蛋白質的檢測，取得較為滿意的檢測效果。（2）磁性石墨烯對多肽、蛋白質的富集研究。主要是利用磁性材料在外加磁場下易於分離的特性實現磁性石墨烯對多肽、蛋白質的富集研究。項目成功合成了四氧化三鐵-氧化石墨烯複合物及四氧化三鐵-氧化石墨烯-殼聚糖複合物並分別探索對多肽、蛋白質的富集作用，MALDI-TOF-MS檢測結果表明經磁性氧化石墨烯殼聚糖複合物富集後，蛋白細胞色素C的質譜信號明顯增強；而且石墨烯複合物吸附蛋白質後不用洗脫可以作為輔助基質直接套用於質譜分析。（3）探索具有高選擇性的功能化石墨烯複合物的合成。分別從以下兩種策略來實現選擇性的提高：其一是以石墨烯為基底材料，對石墨烯進行雙(3-氨基丙基)封端的聚乙二醇修飾，基於螢光共振能量轉移原理組裝適配體感測器可以實現蛋白溶菌酶的高靈敏檢測；其二是以氧化石墨烯為基底材料，在其表面引入分子印跡聚合物來提高石墨烯富集目標化合物的選擇性，已經建立了基於氧化石墨烯-分子印跡聚合物-中空纖維的固相微萃取技術並實現了複雜樣品中目標成分的檢測，效果令人滿意；後續將進一步拓展到研究製備磁性氧化石墨烯蛋白質分子印跡材料，實現對蛋白更好的選擇和富集效果。