Effektiv glycopeptidseparation opnået ved grænseflade polymeriserede polymerpartikler

Kinesiske forskere har udviklet grænsefladepolymeriserede porøse polymerpartikler til lav-overflod glycopeptidseparation. Disse polymerpartikler med hydrofile-hydrofobe heterostrukturerede nanoporer kan effektivt adskille glycopeptider med lav overflod fra komplekse biologiske prøver med baggrundsmolekyler med stor overflod effektivt.

Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Avancerede materialer i en artikel med titlen "Interfacially Polymerized Particles with Heterostructured Nanopores for Glycopeptide Separation."

Kvalitative/kvantitative analyser af lavmængde biomolekyler fra komplekse biofluider er kritiske i klinisk diagnose og prognose. For eksempel, glykosyleret Aβ -peptid kan hjælpe med at identificere Alzheimers sygdom og cirkulerende tumor -DNA kan hjælpe med at identificere kræft.

Porøse polymermaterialer er blevet udbredt anvendt til adskillelse. Imidlertid, de fleste eksisterende porøse polymermaterialer har homogene sammensætninger eller porer. Som resultat, effektivt og specifikt at adskille undersæt af lavmængde biomolekyler fra komplekse prøver (såsom serum og plasma) er en stor udfordring. Selvom nylige overflademodifikationsbestræbelser på molekylniveau for disse homogene porøse polymermaterialer har vist forbedret separationsspecificitet, uspecifik adsorption af baggrundsmolekyler med stor overflod findes stadig.

Endogene glycopeptider er betydelige biomarkører for mange sygdomme, såsom Alzheimers sygdom og kræft. Imidlertid, deres adskillelse plages altid af den lave mængde glycopeptider (generelt 10 til 500 pg/ml i biofluider) og den høje overflod af baggrundsmolekyler (såsom proteiner og ikke-glycopeptider) i komplekse biofluider.

Forskere fra Technical Institute of Physics and Chemistry (TIPC) fra det kinesiske videnskabsakademi har for nylig udviklet en emulsion interfacial polymerisationstilgang til syntetisering af polymerpartikler med hydrofile-hydrofobe heterostrukturerede overflader og todimensionale Janus-filmaktuatorer. På grundlag af tidligere undersøgelser, forskerne syntetiserede for nylig en række polymerpartikler med hydrofile-hydrofobe heterostrukturerede nanoporer ved emulsion interfacial polymerisation, realisering af effektiv adskillelse af lavmængde glycopeptider fra proteiner med høj overflod og ikke-glycopeptider.

Den effektive adskillelse opnås ved at tillade opløsningsmiddelafhængig lokal adsorption af biomolekyler på den heterostrukturerede overflade inde i nanoporerne ved at skifte opløsningsmiddelpolaritet. Forskerne fandt ud af, at partiklerne med store nanoporer (gennemsnitlig porestørrelse, 33 nm) kan adsorbere proteiner og ikke-glycopeptider i opløsningsmiddel med høj polaritet via hydrofobe interaktioner, mens partiklerne med små nanoporer (gennemsnitlig porestørrelse, 3 nm) kan adsorbere glycopeptider i lavpolaritetsopløsningsmiddel via hydrofile interaktioner.

Dermed, en totrinsprotokol blev rationelt designet til at adskille lavmængde glycopeptider fra proteiner med høj overflod og ikke-glycopeptider. Først, den hydrofobe region af partiklerne med store nanoporer fjernede hydrofobe proteiner og ikke-glycopeptider med stor mængde i opløsningsmiddel med høj polaritet. Sekund, hydrofile glycopeptider med lav overflod blev effektivt adskilt via den hydrofile region af partiklerne med små nanoporer i lavpolaritetsopløsningsmiddel. Separationseffektiviteten af ​​de grænsefladepolymeriserede partikler er bedre end eksisterende porøse materialer, der anvendes til glycopeptidseparation.

Disse partikler udgør en god kandidat til anvendelse ved adskillelse af lavmængde biomolekyler fra biologiske prøver og nedstrøms klinisk diagnostik.