新型多孔氧化铝膜复合材料的制备及其对含磷酸根基团生物分子的吸附性能研究

Selective adsorption and enrichment of samples is one of the effective means for the improvement of the detecting sensitivity. Nanomaterials had a great application in the purification and enrichment of bioactive substances due to its nanosize effect, high specific surface area, and easy of surface modification. PAA membrane is one of the highly ordered templates，it is easy to fabricate composite. And it has a strong incorporation ability to the phosphate anion. Based on the above advantages, this project want to synthesize metal oxide composite, or immobilized metal ions composite based on PAA membrane. The non-specific adsorption will be reduced by modification of PAA membrane. Combined with the adsorption properties of PAA membranes and the introduced materials, the specific adsorption of bio-molecules containing phosphate (including DNA and phosphopeptide) will be further enhanced. The adsorption mechanism was discussed by studying the adsorption properties of these composite materials on phosphopeptide and DNA. The study on the adsorption mechanism can provide guidances for the controlled synthesis of PAA membrane composite. These results are given theoretic basis for further design and synthesis of highly selective adsorption capacities of PAA membrane composite. Using these PAA membrane composites, a new method of enriching bio-molecules containing phosphate will be established.

对样品进行选择性吸附、富集是提高方法检测灵敏度的有效手段之一。纳米材料由于具有尺寸小、比表面积大，易于进行表面改性等特性, 使其在生物活性物质的富集和纯化中具有非常重要的应用前景。.本项目主要利用多孔氧化铝(PAA)膜的有序模板性能、易于制备复合材料以及对磷酸根的特异性吸附等特性，拟合成基于以多孔氧化膜为模板的金属氧化物复合材料，或者是固定了金属离子的PAA膜复合材料。通过对PAA膜进行改性，减少其自身的非特异性吸附。结合PAA膜以及所引入材料的两者共同的吸附性能，可进一步提高对含磷酸根基团的生物分子（包括DNA和磷酸化肽）的特异性吸附。通过研究上述复合材料对DNA和磷酸化肽的吸附性能，探讨吸附富集机理。基于机理的研究，能对PAA膜复合材料的可控合成提供理论指导，为进一步设计合成选择性更高的PAA膜复合材料奠定理论基础，从而建立一种基于PAA膜复合材料富集含磷酸根基团的生物分子的新方法。

磷酸化作用是一种普遍存在的蛋白质及多肽的翻译后修饰作用，控制着细胞生长、分化、信息传递等多种生命活动。不正常的磷酸化作用会导致癌症、麻风病、阿尔茨海默病等疾病。因此磷酸化肽的确认、定量检测，以及相关激酶活性的检测等，在生命过程的理解及疾病治疗等方面具有重要意义。本项目以含磷酸根的生物分子（如磷酸化肽，DNA）为模型，设计合成了一系列对含磷酸根的生物分子有特异性吸附富集作用的功能纳米材料，并用于含磷酸根的生物分子的吸附富集实验中，研究了影响吸附过程的各种因素，探讨了特定金属离子或者金属氧化物与磷酸化肽或DNA之间的相互作用机理，建立了一种利用竞争吸附法电化学检测磷酸化肽的新方法。首次利用了非磷酸化肽的非特异性吸附，提出电化学竞争吸附检测磷酸化肽的方法，避免了传统检测方法中非磷酸化肽的不利影响。并对吸附过程的反应动力学进行研究。研究结果表明，项目所构建的特异性吸附界面能够快速高效的进行含磷酸根的生物分子（如磷酸化肽，DNA）的吸附富集，并在此基础上采用紫外，荧光，电化学，质谱等手段进行含量的分析检测和吸附效率的研究，这为发展基于生物相容性纳米材料吸附富集含磷酸根的生物分子提供了理论依据和实验指导。