碳纳米材料的功能化及在蛋白质在线分离中的应用

蛋白质组学的发展对生物样品前处理技术提出了更高的要求，现有的分离介质和分离手段在吸附能力、选择性和样品通量等方面难以满足复杂生物样品前处理的需要，因此，发展针对复杂生物样品体系的新型高效分离介质及在线样品前处理技术正在成为分析化学研究中的热点和难点。本项目拟采用具有强吸附能力和良好生物兼容性的碳纳米管、石墨烯和碳簇等碳纳米材料作为分离介质，根据目标蛋白质的性质对碳纳米材料进行表面功能化以转化和控制其形貌、生物亲和性、荷电性、亲水性等；设计和构筑固定化碳纳米材料在线萃取单元，结合在线联用技术，将固定化碳纳米材料应用于复杂基体生物样品中蛋白质的快速、高效、高选择性的在线分离分析。该研究将为新型纳米材料在生命科学领域的应用积累理论和技术基础，为新材料的研究和应用开辟新方向，在生命、医药等领域将具有广泛的应用前景。

该项目以碳纳米材料为分离介质，发展和改进了碳纳米材料的固定化和功能化方法，研制了相应的微柱、纤维或膜萃取单元，结合在线分离分析系统，用于复杂基体生物样品中蛋白质和有机物的快速、高效、高选择性的在线分离分析。内容包括：(1) 以动力学逐层自组装方法构筑了碳纳米管包覆的石英棉复合纤维，将其应用于蛋清中溶菌酶的分离和预浓集； (2) 通过在碳纳米管表面引入组氨酸基团实现了对免疫球蛋白G的在线选择性分离；(3) 发展了一种基于聚丙烯酰胺修饰的碳纳米管的新型膜固相萃取方法用于血清中酸性蛋白质的在线萃取与预浓集；(4) 建立了原位合成磁性四氧二铁酸钴填充碳纳米管的方法及其在实际样品中有机氯农药选择性分离富集中的应用；(5) 建立了新型的基质辅助分散法以制备均匀分散碳纳米管掺杂整体柱，用于人全血中血红蛋白的选择性萃取； (6) 石墨烯SPME涂层的研制及其应用研究；(7) ZnO/石墨烯SPME涂层的研制及其应用研究；(8) MOFs/氧化石墨烯SPME涂层的研制及其应用研究。.项目的研究工作达到了原计划的要求，按期完成了全部计划任务。在Analytical Chemistry、Analyst、Journal of Chromatography A、Talanta、Journal of Separation Science等国际期刊上发表SCI收录论文8篇，培养博士生2名、硕士生1名。