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第1章 蛋白质组学分析1

1.1 蛋白质组学研究1

1.2 蛋白质组学研究策略3

1.3 蛋白质组学分析技术4

1.3.1 传统蛋白质组分离技术4

1.3.2 生物质谱技术5

1.3.3 酶解技术6

1.3.4 蛋白质组学的低丰度富集浓缩技术7

1.3.5 翻译后修饰蛋白质组学分离技术11

1.3.6 肽组学和肽组研究技术33

1.4 磁性微纳米材料在蛋白质组学中的应用研究35

1.4.1 磁性微纳米材料制备方法35

1.4.2 磁性微纳米材料应用于药物输送的研究35

1.4.3 磁性微纳米材料用于快速酶解研究36

1.4.4 磁性微纳米材料用于翻译后修饰蛋白质组学研究37

1.4.5 磁性微纳米材料用于低丰度蛋白/肽段富集分离研究37

参考文献37

第2章 磁性微纳米材料及合成43

2.1 磁性纳米材料简介43

2.1.1 磁性纳米材料43

2.1.2 磁性纳米材料的磁性来源44

2.1.3 磁性纳米材料的主要磁特性44

2.1.4 铁氧体纳米材料46

2.1.5 蛋白质组学分离分析用磁性微纳米材料50

2.2 无修饰四氧化三铁磁核的合成50

2.3 一锅法合成带官能团的四氧化三铁磁核材料51

2.3.1 氨基四氧化三铁磁球（Fe3O4—NH2）材料的合成51

2.3.2 油酸四氧化三铁磁性纳米粒子（OA-Fe3O4）的合成52

2.4 核壳结构无机磁性微纳米材料的合成54

2.4.1 核壳结构的二氧化硅包覆的磁性微球（Fe3 O4＠SiO2）材料54

2.4.2 聚合碳层包覆的四氧化三铁磁性微球（Fe3 O4＠CP）材料56

2.4.3 四氧化三铁磁核外包覆金属氧化物壳层（Fe3 O4＠MxOy）材料58

2.5 有机磁性核壳结构材料62

2.5.1 四氧化三铁磁核外包覆聚多巴胺壳层（Fe3 O4＠ PDA）材料62

2.5.2 四氧化三铁磁核外包覆聚甲基丙烯酸壳层（Fe3 O4＠ PMAA）材料62

2.5.3 壳聚糖修饰的磁性微球（Fe3 O4＠ CS）材料63

2.5.4 表面固定Con A的氨基苯硼酸磁性微球（Fe3O4＠ APBA-sugar-Con A）64

2.6 磁性-无机和有机复合核壳材料65

2.6.1 聚甲基丙烯酸甲酯修饰的磁性硅球（Fe3O4＠SiO2＠PMMA）材料65

2.6.2 两性聚合物修饰的磁性硅球（Fe3 O4＠ SiO2＠ PMSA）（PMSA，聚[2-（甲基丙烯酰基氧基）乙基]二甲基-（3-磺酸丙基）氢氧化铵）69

2.6.3 麦芽糖与PEG共修饰的磁性硅球（Fe3 O4＠SiO2 ＠PEG-maltose）72

2.6.4 壳聚糖与玻尿酸共修饰的磁性硅球（MNPs-（HA-CS）n）74

2.6.5 聚多巴胺修饰的磁性微球固定金属有机框架（Fe3 O4＠PDA＠Zr-MOF）76

2.6.6 巯基乙酸修饰的磁性微球固定MOF（Fe3O4＠MIL-100（Fe））78

2.6.7 Fe3 O4＠SiO2＠PSV微球（利用3-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷，MPS为连接剂）81

2.6.8 亚氨基二乙酸修饰磁性微球固定金属离子84

2.6.9 Fe3 O4＠ SiO2-APBA氨基苯硼酸修饰的磁性硅球（利用3-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷，GLYMO作连接剂）86

2.6.10 Fe3 O4＠ SiO2＠Au-APBA（氨基苯硼酸修饰的磁性金硅球）材料87

2.6.11 Fe3 O4＠ CP＠Au-MPBA微球（巯基苯硼酸修饰的磁性金碳球）材料90

2.6.12 磷酸基团修饰磁球固定金属离子Zr（Ⅳ）（Fe3O4＠Phosph-Zr（Ⅳ））92

2.6.13 轮环藤宁（DOTA）修饰的磁性硅球固定稀土离子（Fe3 O4＠ TCPP-DOTA-M3＋）94

2.6.14 糖肽聚合物修饰的磁性微球（dM-MNPs）96

2.6.15 胍硅烷修饰的磁性硅球（Fe3O4＠ SiO2＠GDN）98

2.6.16 聚乙烯亚胺修饰的磁性硅球（Fe3O4＠SiO2＠ PEI）100

2.6.17 通过点击化学固定硼酸基团的Fe3O4＠pVBC＠APBA磁性微球101

2.7 磁性介孔核壳结构材料105

2.7.1 核-壳-壳结构磁性介孔微球（Fe3 O4＠nSiO2＠mSiO2）105

2.7.2 磁性氧化硅介孔微球（Fe3 O4＠mSiO2）106

2.7.3 葡萄糖修饰磁性介孔硅微球（Fe3 O4＠mSiO2-glucose）106

2.7.4 介孔金属氧化物磁性微球（Fe3 O4＠mTiO2）Fe109

2.7.5 杂化介孔磁性微球（Fe3 O4＠mTiO2＠mSiO2）112

2.7.6 介孔稀土氧化物磁性硅球（Fe3 O4＠SiO2＠mCeO2）115

2.7.7 以磁性介孔微球合成硅酸镧修饰的磁性微球（Fe3 O4＠ Lax Siy O5）117

2.8 磁性碳纳米管材料和磁性石墨烯材料121

2.8.1 磁性碳纳米管121

2.8.2 磁性石墨烯122

2.8.3 有序介孔硅包覆的磁性碳纳米管（MWCNTs/Fe3 O4-＠mSiO2）材料122

2.8.4 双面磁性介孔石墨烯（Fe3 O4-graphene＠mSiO2）材料125

2.8.5 Mag GO＠（Ti—Sn）O4杂化材料（（Ti—Sn）O4二元金属氧化物杂化磁性石墨烯）128

2.8.6 Mag GO＠PDA（聚多巴胺包覆磁性石墨烯）材料的合成130

2.8.7 二元金属氧化物杂化多巴胺包覆磁性石墨烯（Mag GO＠PDA＠（Zr—Ti）O4）材料130

2.8.8 聚乙二醇修饰的磁性氧化石墨烯（GO/Fe3 O4/Au/PEG）复合材料131

2.8.9 麦芽糖与PAMAM共修饰的磁性氧化石墨烯（Fe3 O4-GO＠nSiO2-PAMAM-Au-maltose）复合材料134

参考文献136

第3章 基于磁性微纳米材料的蛋白质组学酶解技术140

3.1 磁性微纳米材料的蛋白质酶解基本原理140

3.1.1 磁性微球蛋白质酶解方式140

3.1.2 商品化磁珠固定酶140

3.1.3 磁性微纳米材料固定酶的优点141

3.1.4 磁性微纳米材料固定酶方法141

3.1.5 固定化酶反应器144

3.2 微波辅助磁性材料固定酶酶解148

3.2.1 基本原理和发展现状148

3.2.2 磁性材料的合成及固定酶148

3.2.3 磁性材料固定酶用于微波酶解151

3.2.4 本节小结169

3.3 磁性材料固定酶的芯片酶解170

3.3.1 毛细管/芯片酶反应器的研制和基本原理170

3.3.2 磁性硅球固定酶171

3.3.3 磁性硅球固定酶毛细管/芯片酶反应器的制备174

3.3.4 毛细管/芯片酶反应器（铜离子螯合法固定酶）的性能考察176

3.3.5 芯片酶反应器对实际生物样品的酶解183

3.3.6 本节小结184

3.4 磁性材料固定酶靶上酶解185

3.4.1 基本原理和发展过程185

3.4.2 氨基纳米磁性微球的制备、表征及酶的固定186

3.4.3 基于氨基纳米磁性微球的靶上酶解方法探索186

3.4.4 氨基纳米磁性微球的靶上酶解条件优化187

3.4.5 氨基磁性微球固定酶靶上酶解性能考察189

3.4.6 氨基磁性微球固定酶靶上酶解实际应用191

3.4.7 本节小结193

参考文献194

第4章 基于磁性微纳米材料的蛋白质组学低丰度富集技术198

4.1 磁性微纳米材料的蛋白质组学低丰度富集基本原理198

4.1.1 反相磁性纳米材料198

4.1.2 富勒烯修饰的磁性纳米材料199

4.1.3 反相有机聚合物修饰的磁性纳米材料199

4.1.4 固定金属离子的磁性纳米材料199

4.1.5 磁性介孔材料用于肽组学研究200

4.1.6 磁性纳米材料分离富集低丰度蛋白/肽段的基本操作方法200

4.2 烷基链作为反相亲和配体的磁性微纳米材料201

4.2.1 基本原理201

4.2.2 C8修饰的磁性微球201

4.2.3 油酸修饰的磁性纳米粒子用于低丰度肽段的富集研究217

4.2.4 烷基链作为反相亲和配体的磁性微纳米材料低丰度富集小结221

4.3 C60作为亲和配体的磁性材料应用于低丰度肽段/蛋白富集研究221

4.3.1 基本原理221

4.3.2 C60功能化的磁性硅球材料的合成222

4.3.3 C60功能化的磁性硅球材料的表征223

4.3.4 C60功能化的磁性硅球材料用于富集低丰度蛋白/肽段224

4.3.5 C60功能化的磁性硅球材料富集低丰度蛋白性能考察230

4.3.6 C60功能化的磁性硅球材料应用于人尿液中的肽富集研究231

4.3.7 C60功能化的磁性硅球材料富集低丰度小结232

4.4 有机聚合物分子PMMA修饰的磁性微球应用于低丰度肽段富集232

4.4.1 基本原理232

4.4.2 Fe3O4@SiO2@PMMA微球的合成和表征233

4.4.3 Fe3O4＠SiO2＠PMMA微球用于低丰度肽段/蛋白富集研究233

4.4.4 Fe3O4＠SiO2＠PMMA微球用于胶上酶解蛋白提取液中的肽段富集研究237

4.4.5 本节小结238

4.5 磁性介孔纳米材料用于内源性肽段的富集研究239

4.5.1 有序介孔二氧化硅包覆磁性材料用于肽组学研究239

4.5.2 固定铜离子的磁性介孔材料265

4.5.3 孔内壁修饰C8的磁性介孔材料276

4.5.4 本节小结292

参考文献293

第5章 基于磁性微纳米材料的磷酸化蛋白质组学分析技术296

5.1 磁性微纳米材料的磷酸化蛋白质组学分析基本原理296

5.1.1 基于固定金属离子亲和色谱（IMAC）的磁性微纳米材料298

5.1.2 基于金属氧化物亲和色谱（MOAC）的磁性微纳米材料298

5.1.3 金属有机框架（MOF）修饰的磁性微纳米材料298

5.1.4 稀土元素修饰的磁性微纳米材料299

5.1.5 氨基修饰的磁性微纳米材料299

5.2 基于IMAC技术的磁性微纳米材料用于磷酸化蛋白质组学分离分析299

5.2.1 前言299

5.2.2 亚氨基二乙酸修饰磁性微球固定金属离子300

5.2.3 磷酸基团修饰磁球固定金属离子Zr（Ⅳ）（Fe3O4＠Phosph-Zr（Ⅳ））319

5.2.4 不同的连接磷酸基团方法——磷酸修饰磁球固定金属离子对磷酸化肽段的富集应用328

5.4.5 聚多巴胺修饰磁球固定金属离子Ti（Ⅳ）微球（Fe3O4＠PDA-Ti（Ⅳ））340

5.4.6 以磁性石墨烯（Mag GO）为基底固定金属离子347

5.3 基于MOAC技术的磁性微纳米材料用于磷酸化蛋白质组学分离分析353

5.3.1 前言353

5.3.2 包覆碳层的金属氧化物磁性微球（Fe3O4＠MxOy）354

5.3.3 介孔金属氧化物磁性微球385

5.3.4 以磁性石墨烯（Mag GO）为基底固定金属氧化物391

5.3.5 以Mag GO为基底的磁性杂化金属氧化物复合材料392

5.4 MOF修饰的磁性微纳米材料用于磷酸化蛋白质组学分离分析399

5.4.1 前言399

5.4.2 聚多巴胺修饰的磁性微球固定MOF（Fe3O4＠PDA＠Zr-MOF）399

5.4.3 巯基乙酸（MerA）修饰的磁性微球固定MOF（Fe3O4＠MIL-100（Fe））403

5.5 稀土元素修饰的磁性微纳米材料用于磷酸化蛋白质组学分离分析409

5.5.1 前言409

5.5.2 轮环藤宁（DOTA）修饰的磁性硅球固定混合稀土离子（Fe3 O4＠ TCPP-DOTA-M3＋）409

5.5.3 介孔稀土氧化物磁性硅球（Fe3O4＠SiO2＠mCeO2）412

5.5.4 硅酸镧修饰的磁性微球（Fe3O4＠LaxSiyO5）413

5.5.5 磷酸钇修饰的磁性微球（PA-Fe3O4＠YPO4）414

5.6 氨基修饰的磁性微纳米材料用于磷酸化蛋白质组学分离分析417

5.6.1 前言417

5.6.2 胍硅烷修饰的磁性硅球（Fe3 O4＠ SiO2＠GDN）418

5.6.3 聚乙烯亚胺修饰的磁性硅球（Fe3O4＠ SiO2＠PEI）421

参考文献426

第6章 基于磁性微纳米材料的糖基化蛋白质组学分析技术430

6.1 磁性微纳米材料的糖基化蛋白质组学分析基本原理430

6.1.1 亲水性功能基团修饰的磁性微纳米材料431

6.1.2 凝集素修饰的磁性微纳米材料431

6.1.3 基于螯合作用的磁性微纳米材料432

6.1.4 基于共价结合作用的磁性微纳米材料432

6.2 亲水性功能基团修饰的磁性微纳米材料用于糖基化蛋白质组学分离分析432

6.2.1 前言432

6.2.2 糖修饰的磁性微球433

6.2.3 亲水性聚合物修饰的磁性微纳米材料440

6.2.4 糖和亲水性聚合物共修饰的磁性微纳米材料447

6.2.5 双糖共修饰的磁性硅球453

6.2.6 糖肽聚合物修饰的磁性微球（dM-MNPs）455

6.3 凝集素修饰的磁性微纳米材料用于糖基化蛋白质组学分离分析458

6.3.1 前言458

6.3.2 表面固定Con A的氨基苯硼酸磁性微球（Fe3O4＠APBA-sugar-Con A）458

6.4 基于共价结合作用的磁性微纳米材料用于糖基化蛋白质组学分离分析461

6.4.1 前言461

6.4.2 通过金球固定苯硼酸基团的磁性微球461

6.4.3 通过硅烷试剂固定硼酸基团的磁性硅微球465

6.4.4 通过点击化学固定硼酸基团的Fe3 O4＠ pVBC＠ APBA磁性微球471

6.4.5 肼功能化的磁性微球472

参考文献476

主要术语英文缩写478