一種以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種以亞氨基二琥珀酸(IDS)為配體的分離介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)以IDS為配體，通過(guò)間隔臂將其鍵合到色譜填料上，制備出一種具有離子交換色譜和高強(qiáng)度金屬螯合色譜特性的雙重分離功能的新型色譜介質(zhì)。未固定金屬離子時(shí)，其離子交換特性可與傳統(tǒng)的IDA介質(zhì)媲美；固定金屬離子時(shí)，其金屬螯合特性遠(yuǎn)優(yōu)于商用的IDA柱，堪比EDTA柱，克服了目前常用的以IDA為配體的金屬螯合固定相填料的不足。同時(shí)為后期IMAC柱上金屬離子流失問(wèn)題的解決奠定了良好的基礎(chǔ)。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)對(duì)拓展IMAC柱的應(yīng)用范圍、開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景，提高IMAC填料的市場(chǎng)效益均有著重要的價(jià)值。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于色譜分離
，具體涉及一種以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
從1975年提出金屬螯合親和色譜(MCAC)的概念以來(lái)，以氨羧絡(luò)合劑為配體的離子交換劑在色譜分離純化領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于這一類(lèi)配體，不固定金屬離子的裸柱可作為陽(yáng)離子交換劑分離一些帶正電荷的組份，并且與一般羧酸型陽(yáng)離子交換劑相比，可使色譜工作的pH范圍從4.0降低到2.0-3.0。另一方面，利用氨羧基中N、O原子的配位作用，可除去溶劑中的金屬，該類(lèi)離子交換劑已廣泛地應(yīng)用于食品、石油化工、紡織工業(yè)、造紙和重金屬萃取等多個(gè)領(lǐng)域。此外，固定了金屬離子的氨羧絡(luò)合劑可作為金屬螯合柱分離對(duì)金屬離子有親和性的組份。所以，這些螯合吸附劑既可以應(yīng)用于混合樣品的離子交換色譜，金屬離子的去除，又可用于樣品的金屬螯合色譜。目前商用的金屬螯合柱固定相填料主要以亞氨基二乙酸(IDA)為配體，已經(jīng)成為生物分子識(shí)別與檢測(cè)、分離與純化的重要工具。然而這一配體存在的致命缺陷是由于IDA對(duì)金屬離子有限的親和力，使得IDA對(duì)金屬離子的吸附容量和強(qiáng)度有限；另一方面，在IMAC體系中，固定在IDA上的金屬離子在操作條件下容易泄漏，尤其在競(jìng)爭(zhēng)洗脫的條件下。其結(jié)果造成柱壽命短、重現(xiàn)性差、產(chǎn)品和檢測(cè)室易被污染，甚至無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，使IMAC技術(shù)的應(yīng)用受到一定的限制。因此，開(kāi)發(fā)一種高強(qiáng)度的新型配體尤為重要。亞氨基二琥珀酸(IDS)是一種新型的綠色螯合劑，具有很強(qiáng)的螯合金屬離子的能力，其對(duì)金屬離子的螯合強(qiáng)度可與EDTA媲美，并且可降解性良好。該螯合劑已廣泛地用于食品、石油化工、紡織工業(yè)、造紙和重金屬萃取等多個(gè)領(lǐng)域。目前，尚未有將IDS應(yīng)用于色譜分離介質(zhì)領(lǐng)域的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)及其制備方法和應(yīng)用。本專(zhuān)利技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)，該分離介質(zhì)的結(jié)構(gòu)通式如下：其中，為軟基質(zhì)或硬基質(zhì)，R為間隔臂。所述硬基質(zhì)為硅膠。硅膠為球形多孔硅膠，孔徑范圍為粒徑為1μm～100μm。所述軟基質(zhì)為瓊脂糖、聚苯乙烯、脲醛或聚丙烯纖維。所述間隔臂為γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、環(huán)氧氯丙烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯或苯乙烯氯甲基。該分離介質(zhì)具有離子交換色譜和金屬螯合色譜分離的雙重功能。本專(zhuān)利技術(shù)還公開(kāi)了上述以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)在生物大分子分離及重金屬離子螯合中的應(yīng)用。一種以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)的制備方法，首先在酸性條件下，將硅膠與間隔臂γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷反應(yīng)生成環(huán)氧硅膠，然后在堿性條件下與亞氨基二琥珀酸反應(yīng)，制得以亞氨基二琥珀酸為配體的硅膠基質(zhì)分離介質(zhì)。以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：1)按照1g：(5～8)mL的用量比，將硅膠加入1.0mol/L的HCl中，超聲波振蕩均勻，過(guò)濾水洗至中性；2)按照1g：(8～15)mL的用量比，將步驟1)制得到的濕硅膠加入1.0mol/L的HNO3中，加熱回流處理1h，冷卻后，抽濾水洗至中性，干燥；3)按照1g：(15～25)mL的用量比，將步驟2)制得的干燥硅膠加入0.1mol/L的NaAc-HAc緩沖溶液中，超聲波振蕩均勻，然后滴入γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，于80～95℃下攪拌反應(yīng)2h，冷卻后過(guò)濾并水洗至中性，制得環(huán)氧硅膠；4)按(4～5)g：(25～40)mL的用量比，將亞氨基二琥珀酸加入1mol/L的NaCO3中，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值至10～11，然后按照亞氨基二琥珀酸：環(huán)氧硅膠＝2～2.5:1的質(zhì)量比，向反應(yīng)體系中加入步驟3)制得的環(huán)氧硅膠，在60～65℃下，攪拌反應(yīng)12h，過(guò)濾后洗至中性，制得以亞氨基二琥珀酸為配體的硅膠基質(zhì)分離介質(zhì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)具有以下有益的技術(shù)效果：本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)的以IDS為配體的分離介質(zhì)，以IDS為配體，通過(guò)間隔臂將其鍵合到色譜填料上，制備出一種具有離子交換色譜和高強(qiáng)度金屬螯合色譜特性的雙重分離功能的新型色譜介質(zhì)。其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：(1)表面鍵合IDS的分離介質(zhì)具有離子交換色譜和金屬螯合色譜分離的雙重功能；(2)該介質(zhì)可用于組份的離子交換與金屬離子的分離，同時(shí)還可用于其他樣品的金屬螯合色譜；(3)硬基質(zhì)的IDS分離介質(zhì)可用于制備離子交換和IMAC的分析柱，可用于微量樣品的分析檢測(cè)；軟基質(zhì)的IDS分離介質(zhì)可用于制備離子交換和IMAC的制備柱，可用于高容量組份的分離與制備。(4)IDS對(duì)金屬離子的強(qiáng)螯合特性，一方面有利于提高在使用過(guò)程中IDS對(duì)親和樣品的分離和吸附能力；另一方面可顯著提高IMAC柱的穩(wěn)定性，可有效改善IMAC柱在使用過(guò)程中金屬離子的流失問(wèn)題。本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)的IDS為配體的分離介質(zhì)的制備方法，首先在酸性條件下，將硅膠與間隔臂γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷反應(yīng)生成環(huán)氧硅膠，然后在堿性條件下與IDS反應(yīng)，制得以IDS為配體的硅膠基質(zhì)分離介質(zhì)。該方法操作簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，綠色環(huán)保，成功制備出具有離子交換色譜和高強(qiáng)度金屬螯合色譜特性的雙重分離功能的新型色譜介質(zhì)，對(duì)拓展IMAC柱的應(yīng)用范圍、開(kāi)發(fā)該技術(shù)的應(yīng)用前景，提高IMAC填料的市場(chǎng)效益均有著重要的價(jià)值。附圖說(shuō)明圖1為原料硅膠與合成填料IDS-硅膠的IR圖；其中，(a)為原料硅膠，(b)為合成填料IDS-硅膠；圖2為蛋白質(zhì)組份在IDS-硅膠柱上的色譜圖；圖中，1.BSA；2.RNase；3.Lys；圖3為蛋白質(zhì)組份在IDS-Cu(II)-Silica柱上的吸附與洗脫；(a)為吸附狀態(tài)，(b)為洗脫狀態(tài)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的解釋而不是限定。本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)的以IDS為功能基的分離介質(zhì)，具有如下結(jié)構(gòu)通式：代表硅膠硬基質(zhì)和瓊脂糖、聚苯乙烯、脲醛或聚丙烯纖維等軟基質(zhì)。R代表間隔臂，如：γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷，環(huán)氧氯丙烷，甲基丙烯酸縮水甘油酯或苯乙烯氯甲基。硅膠硬基質(zhì)顆粒是球形多孔硅膠，孔徑范圍為粒徑為1μm～100μm。本專(zhuān)利技術(shù)的分離介質(zhì)可在硅膠、瓊脂糖或聚苯乙烯、脲醛或纖維等硬軟基質(zhì)表面修飾得到，具體方法如下：1、以IDS為配體的硅膠硬基質(zhì)分離介質(zhì)的制備Silica＝硅膠；γ-GLDP＝γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷；Silica-GLDP＝環(huán)氧硅膠；IDS＝亞氨基二琥珀酸；硅膠首先在酸性條件下與間隔臂γ-GLDP反應(yīng)生成Silica-GLDP，然后再在堿性條件下與IDS反應(yīng)即得IDS-硅膠硬基質(zhì)分離介質(zhì)。反應(yīng)方程式如下：2、以IDS為配體的瓊脂糖凝膠軟基質(zhì)分離介質(zhì)的制備瓊脂糖凝膠首先在NaOH和NaBH4的作用下與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，合成表面鍵合環(huán)氧基的瓊脂糖凝膠，然后IDS在堿性條件下與該瓊脂糖表面鍵合即得IDS-瓊脂糖凝膠分離介質(zhì)。反應(yīng)方程式如下：3、以IDS為配體的交聯(lián)聚苯乙烯軟基質(zhì)分離介質(zhì)的制備CuBr＝溴化亞銅；Bpy＝聯(lián)二吡啶；r.t.＝室溫.在溴化亞銅和聯(lián)二吡啶催化作用下，GMA在聚氯甲基苯乙烯微球表面接枝聚合得到GMA-CMCPS樹(shù)脂。堿性條件下，IDS與該樹(shù)脂鍵合得到IDS-交聯(lián)聚苯乙烯分離介質(zhì)。反應(yīng)方程式如下：4、以IDS為配體的脲醛-二氧化鋯復(fù)合微球軟基質(zhì)分離介質(zhì)的制備Diox＝1,4二氧六環(huán)；r.t＝室溫；IDS＝亞本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)，其特征在于，該分離介質(zhì)的結(jié)構(gòu)通式如下：其中，為軟基質(zhì)或硬基質(zhì)，R為間隔臂。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)，其特征在于，該分離介質(zhì)的結(jié)構(gòu)通式如下：其中，為軟基質(zhì)或硬基質(zhì)，R為間隔臂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)，其特征在于，所述硬基質(zhì)為硅膠。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)，其特征在于，硅膠為球形多孔硅膠，孔徑范圍為粒徑為1μm～100μm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)，其特征在于，所述軟基質(zhì)為瓊脂糖、聚苯乙烯、脲醛或聚丙烯纖維。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)，其特征在于，所述間隔臂為γ-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷、環(huán)氧氯丙烷、甲基丙烯酸縮水甘油酯或苯乙烯氯甲基。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)，其特征在于，該分離介質(zhì)具有離子交換色譜和金屬螯合色譜分離的雙重功能。7.權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)在生物大分子分離及重金屬離子螯合中的應(yīng)用。8.一種以亞氨基二琥珀酸為配體的分離介質(zhì)的制備方法，其特征在于，首先在酸性條件下，將硅膠與間隔臂反應(yīng)生成環(huán)氧硅膠，然后在堿性條件下與亞氨...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李蓉，陳斌，張寧，李晨，馬曉迅，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西北大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：陜西;61