用于亲和分离蛋白的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法

专利名称：用于亲和分离蛋白的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法技术领域：本发明是将一系列不同拓扑结构和硅铝比的纳米沸石(如LTA、BEA、FAU、MFI等不同类型纳米沸石)，利用纳米组装工程方法吸附或者经过二次生长的方法修饰在粉煤灰微珠表面，成功制备具有球形形貌的沸石性组装体。该组装体可以通过阳离子交换，化学沉积和表面化学嫁接等方法进行改性，能够作为一种新型亲和色谱的填充载体进行复杂生物体系中功能蛋白质分子的分离。沸石是一种多孔性的硅铝酸盐，广泛用于催化、吸附、离子交换和功能材料等领域。对大分子体系，由于沸石材料其孔道狭窄，扩散阻力较大，和传统的用作分离材料相比较，沸石在该领域的使用范围受到限制。随着分离技术的发展，由于沸石具有均一的微孔，表面丰富的硅羟基以及离子交换性能，因此具有独特的可修饰性能，在涉及大分子的化学、材料和生物亲和色谱分离技术方面沸石分子筛类材料具有独特的优势。粉煤灰是由燃煤电厂散发出的细小粉尘所形成的固体废物，数量很大，处理不当会增大烟尘，污染大气；若排入水系中会造成河流淤塞，其中的有害物质还会对人体和生物造成危害。从中提取的空心微珠具有独特的空心球结构和硅铝酸盐玻璃体外壳，具有质轻、耐压、耐热、耐腐蚀和价廉易得等特点，选择它作为基底，将沸石膜生长在其表面，结合沸石丰富的微孔以及离子交换性能和空心微珠的优势，有可能得到新型催化和分离材料。凭借空心微珠的质轻、耐压、耐腐蚀等特点及其球体支撑性质，以及表面沸石层的特异性吸附或离子交换性能，并和生物大分子高亲和力与高专一性可逆作用，能够制备出刚性好，易衍生化的适合较高的流速下功能蛋白分离材料。2.纳米沸石修饰的粉煤灰微珠在不同硅铝比的前驱体凝胶中水热处理二次生长，可以在表面生长一层致密的沸石膜。纳米沸石修饰的以及二次生长后的粉煤灰微珠材料同一定浓度的过渡金属离子溶液加热回流，使过渡金属离子通过与沸石离子交换固定于材料的表面。过渡金属离子如Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等。二次生长处理方法和过渡金属离子固定方法是现有技术，该领域技术人员均能实施。3.利用亲和色谱柱，采用上述的新型材料填充色谱柱，亲和分离蛋白质分子，通过缓冲液淋洗柱子，可以富集蛋白质分子。4.纳米沸石分子筛修饰粉煤灰微珠以静电吸附层叠层方式为好，该方法工艺简单，容易控制沸石负载量，效果良好。5.本发明粉煤灰微珠表面修饰沸石分子筛的负载量是0.5-30％。6.本发明的二次生长适用于多利沸石，包括LTA(A沸石)、FAU(Y沸石)、MFI(Silicalite-1，ZSM-5)等。7.本发明离子交换所固定的金属离子是Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等过渡金属离子。8.本发明过渡金属离子的固定量是将组装体与Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+过渡金属离子完全交换。一般过渡金属离子溶液浓度在0.3M/L下交换二次即可达到完全交换目的。9.以工业废料提取物粉煤灰微珠为基底使生产成本下降，而材料性能保持良好。10.将本发明方法获得的沸石分子筛修饰的粉煤灰微珠作为亲和色谱柱的填充材料装柱，通过平衡，可以亲和分离蛋白质分子，适合微柱高效液相色谱(μHPLC)等技术的要求，并实现微柱亲和色谱-μHPLC -ESI-MS以及微柱亲和色谱-CE-ESI-MS等多种分离分析技术的联用。11.上述材料装柱时干法填充操作简便，效果良好。12.可以通过焙烧使填充材料得到反复再生。具体条件如下1 得到的沸石修饰材料在经离子交换过程固定过渡金属离子后，以干法填充入自制的亲和色谱柱中。2 利用近中性的缓冲溶液(2-5倍的柱体积)平衡柱子。3 将标准蛋白样品加在柱子的顶端。并经过一定时间，使待分离的样品同柱中的材料充分结合。4 利用一定梯度范围的洗脱溶液在一定的速度下反复淋洗柱体，使目标的蛋白分子在合适的条件下，特异性的被淋洗出来。5 可通过焙烧使填充材料得到反复再生。传统的亲和色谱填充材料多采用琼脂糖、葡聚糖凝胶等作为承载体，不仅价格昂贵、易溶胀，而且不耐高压，在柱压力超过一定范围后极易因挤压变形，堵塞柱体，影响分离效率。本发明的沸石修饰粉煤灰微珠材料作为亲和色谱的填充物后，由于不仅具有独特的可修饰性的外表面、性质稳定、成本低廉等优点，各种筛分技术的发展，可以选择不同尺寸的粉煤灰微珠作为修饰基底，其良好的机械物理化学稳定性也可有效弥补上述传统材料的不足，可以作为填料应用于微柱IMAC/CE/ESI-MS和微柱IMAC/μHPLC/ESI-MS联用技术。其方便反复再生的性质和通过离子交换等技术可同时引入其它功能亲和基团的特点，将大大扩展该种类型的材料在亲和分离中的应用范围。本发明方法简单、方便、效果良好。权利要求1.一种用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是(1)通过物理化学吸附使纳米沸石均匀修饰于粉煤灰微珠表面，然后经过二次生长，焙烧除去有机模板剂；(2)将上述制备的材料通过离子交换，使过渡金属离子固定于分子筛中，制得适于亲和色谱柱填充的沸石分子筛修饰球形材料；(3)将上述球形材料填充入色谱柱中，制得蛋白质分离的亲和色谱柱。2.根据权利要求1所述的用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是纳米沸石修饰粉煤灰微珠的物理化学吸附方法是静电吸附层叠层的方法。3.根据权利要求1所述的用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是粉煤灰微珠表面修饰沸石分子筛的负载量是0.5-30％。4.根据权利要求1所述的用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是粉煤灰微珠表面修饰沸石分子筛种类是LTA，BEA，FAU或MFI沸石。5.根据权利要求1所述的用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是离子交换所固定的金属离子是Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+过渡金属离子。6.根据权利要求1所述的用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是过渡金属离子的固定量是将组装体与Co2+、Zn2+、Cu2+、Ni2+过渡金属离子完全交换。7.根据权利要求1所述的用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是离子交换后的沸石分子筛组装体作为亲和色谱柱填充材料。8.根据权利要求1所述的用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是装柱是用干法沸石分子筛组装体填充装柱。9.根据权利要求1所述的用于亲和分离蛋白质的沸石分子筛修饰粉煤灰微珠组装体的制备方法，其特征是通过焙烧可以使填充的组装的沸石分子筛反复再生。全文摘要本发明是一种有蛋白质分子亲和分离用途的沸石修饰粉煤灰微球组装体的制备方法。本发明以沸石丰富的微孔以及离子交换性能为基础，结合粉煤灰微珠的质轻、耐压、耐腐蚀等特点及其球体支撑性质，将沸石分子筛经过吸附以及二次生长的方法修饰于粉煤灰微珠基底表面，再通过离子交换将过渡金属离子固定于上述组装体的沸石分子筛中，制得适于亲和色谱使用的沸石性球形填充材料。该沸石分子筛组装体用于亲和色谱柱的填充后可有效分离蛋白质分子。文档编号C07K1/22GK1439454SQ03115910公开日2003年9月3日 申请日期2003年3月20日 优先权日2003年3月20日发明者王德举, 徐芳, 唐颐, 杨芃原, 张亚红 申请人:复旦大学