Kinesiska forskare har utvecklat gränssnittspolymeriserade porösa polymerpartiklar för glykopeptidseparation med låg förekomst. Dessa polymerpartiklar med hydrofila-hydrofoba heterostrukturerade nanoporer kan effektivt separera glykopeptider med låg förekomst från komplexa biologiska prover med hög förekomst av bakgrundsmolekyler.

Resultaten publicerades i tidskriften Avancerade material i en artikel med titeln "Interfacially Polymerized Particles with Heterostructured Nanopores for Glycopeptide Separation."

Kvalitativa/kvantitativa analyser av biomolekyler med låg förekomst från komplexa biovätskor är avgörande för klinisk diagnos och prognos. Till exempel, glykosylerad Aβ-peptid kan hjälpa till att identifiera Alzheimers sjukdom och cirkulerande tumör-DNA kan hjälpa till att identifiera cancer.

Porösa polymermaterial har i stor utsträckning använts för separation. Dock, de flesta befintliga porösa polymermaterial har homogena sammansättningar eller porer. Som ett resultat, Att effektivt och specifikt separera undergrupper av biomolekyler med låg förekomst från komplexa prover (som serum och plasma) är en stor utmaning. Även om nya ansträngningar för ytmodifiering på molekylnivå för dessa homogena porösa polymermaterial har visat förbättrad separationsspecificitet, ospecifik adsorption av bakgrundsmolekyler med hög överflöd existerar fortfarande.

Endogena glykopeptider är viktiga biomarkörer för många sjukdomar, som Alzheimers sjukdom och cancer. Dock, deras separation plågas alltid av den låga förekomsten av glykopeptider (i allmänhet 10 till 500 pg/ml i biovätskor) och den höga förekomsten av bakgrundsmolekyler (såsom proteiner och icke-glykopeptider) i komplexa biovätskor.

Forskare från det tekniska institutet för fysik och kemi (TIPC) vid den kinesiska vetenskapsakademin utvecklade nyligen en emulsions-gränssnittspolymerisationsmetod för att syntetisera polymerpartiklar med hydrofila-hydrofoba heterostrukturerade ytor och tvådimensionella Janus-filmaktuatorer. På grundval av tidigare studier, forskarna syntetiserade nyligen en serie polymerpartiklar med hydrofila-hydrofoba heterostrukturerade nanoporer genom emulsionsgränssnittspolymerisation, förverkligande av effektiv separation av glykopeptider med låg förekomst från proteiner med hög överflöd och icke-glykopeptider.

Den effektiva separationen uppnås genom att tillåta lösningsmedelsberoende lokal adsorption av biomolekyler på den heterostrukturerade ytan inuti nanoporerna genom att byta lösningsmedelspolaritet. Forskarna fann att partiklarna med stora nanoporer (genomsnittlig porstorlek, 33 nm) kan adsorbera proteiner och icke-glykopeptider i högpolaritetslösningsmedel via hydrofoba interaktioner, medan partiklarna med små nanoporer (genomsnittlig porstorlek, 3 nm) kan adsorbera glykopeptider i lösningsmedel med låg polaritet via hydrofila interaktioner.

Således, ett tvåstegsprotokoll utformades rationellt för att separera glykopeptider med låg förekomst från proteiner med hög överflöd och icke-glykopeptider. Först, den hydrofoba regionen av partiklarna med stora nanoporer avlägsnade hydrofoba proteiner och icke-glykopeptider i högpolaritetslösningsmedel. Andra, hydrofila glykopeptider med låg förekomst separerades effektivt via den hydrofila regionen av partiklarna med små nanoporer i lösningsmedel med låg polaritet. Separationseffektiviteten för de gränssnittspolymeriserade partiklarna är överlägsen befintliga porösa material som används för glykopeptidseparation.

Dessa partiklar utgör en bra kandidat för tillämpning vid separation av biomolekyler med låg förekomst från biologiska prover och nedströms klinisk diagnostik.