外表面修饰介孔二氧化硅材料对蛋白基质中
                  低分子量蛋白选择性萃取

                         祁艳霞 徐静 王华 关亚风
                   中国科学院大连化学物理研究所，116023

    介孔材料具有严格限制的孔径，可选择性萃取小于其孔径的目标分子，使得该材料具有其它吸附剂不可替代的地位。近年来大量报道了基于介孔材料吸附药物及生物分子的研究。介孔材料在选择性萃取方面存在如下问题：虽然孔内可以严格控制高分子量蛋白的进入，但是占总比表面积5%－20％的孔外表面还是可以吸附一定量分子尺寸大于孔径的蛋白分子，被误认为孔内的吸附；而且吸附在外表面的高分子量蛋白，其位阻效应大大限制了对较小分子量的目标蛋白的孔内吸附，从而影响了选择性吸附能力。

    我们对介孔材料外表面进行了烷基二醇基修饰，在氮气保护下，将含有成孔剂的介孔二氧化硅与3-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷在甲苯中反应。将反应后产物采用酸化乙醇萃取，除去成孔剂同时将3-（2，3-环氧丙氧）丙基转化为烷基二醇基。分别采用XRD、FTIR、N2吸附-解析等对材料进行了表征。

    分别考察了修饰前后材料对大于材料孔径（2.2nm）的高分子量蛋白（卵清蛋白，分子量43000，）的吸附量。吸附后溶液上清液的紫外-可见吸收光谱见图1。根据卵清蛋白的校正曲线，计算得到每克未修饰的介孔材料吸附卵清蛋白26 mg，每克烷基二醇基修饰的介孔材料吸附卵清蛋白2 mg。材料外表面修饰烷基二醇基后，外表面对大于孔径的蛋白吸附量降低90%。

图1烷基二醇基修饰的介孔材料与未修饰介孔材料孔外表面吸附大蛋白的紫外-可见吸收光谱比较
(a) 1mg/mL 卵清蛋白的紫外-可见吸收光谱;
(b) 将未修饰的介孔材料与(a)溶液混合2小时后上清液的紫外-可见吸收光谱;
(c) 将烷基二醇基修饰的介孔材料与(a)溶液混合2小时后上清液的紫外-可见吸收光谱。

    考察了混合蛋白溶液（磷酸缓冲溶液，卵清蛋白：2mg/mL；胰岛素：40μg/mL）中两种材料对于小于材料孔径的蛋白（胰岛素，分子量5800）的选择性萃取能力。萃取后采用80%的乙腈水溶液（含0.1%甲酸）解析吸附在材料上的蛋白。图2给出了分别采用两种材料萃取后解析液的质谱图，并分别标出了胰岛素的分子离子峰。修饰后，介孔材料对蛋白基质中低分子量蛋白的萃取效率大大增加，离子强度增加到原来的五倍。

图2 烷基二醇基修饰的介孔材料与未修饰介孔材料从2mg/mL的卵清蛋白中萃取40μg/mL胰岛素的质谱图
(a)采用未修饰介孔材料萃取胰岛素；(b)采用烷基二醇基修饰介孔材料萃取胰岛素。
    综上所述，介孔材料经外表面烷基二醇基修饰后，大大减少了对高分子量蛋白的非特异性吸附，提高了介孔材料的分子筛能力，对复杂生物样品中低分子量蛋白或药物的选择性萃取具有一定的应用价值。

关键词：介孔材料，烷基二醇基修饰，选择性萃取，蛋白

参考文献
1、A. Katiyar, L. Ji, P. Smirniotis, N. Pinto, Microporous Mesoporous Mater. 80 (2005) 311
2、R. Tian, H. Zhang, M. Ye, X. Jiang, L. Hu, X. Li, X. Bao, and H. Zou, Angew. Chem. Int. Ed. 46 (2007) 962