Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Chemistry

Udarbejdelse af meget porøse Koordinering Polymer Belægninger på Makroporøse Polymer Monoliths for styrkede Berigelse af phosphopeptider

Published: July 14, 2015 doi: 10.3791/52926

Introduction

Porøse koordinering polymerer (PCP) er koordinationsforbindelser baseret på metal centre forbundet af organiske ligander med at gentage koordinering enheder strækker i 1, 2 eller 3 dimensioner, der kan være amorf eller krystallinsk 1-3. I de senere år har denne klasse af porøse materialer tiltrukket sig stor opmærksomhed på grund af deres høje porøsitet, bred kemisk justerbarhed, og deres stabilitet. PCP er blevet udforsket for en række applikationer, herunder gaslagre, gas separation og katalyse 3-6, og for ganske nylig, har de første analytiske anvendelser af PCP blevet beskrevet 7.

På grund af deres forbedrede kemiske funktionalitet og høj porøsitet PCP er målrettet til deres enorme potentiale for forbedring af rensningsprocesser og kromatografiske separationer, og en række rapporter om dette emne er blevet offentliggjort 7-13. Men udførelsen af ​​PCP er ikke i øjeblikket på en equivalent niveau med eksisterende kromatografiske materialer sandsynligvis skyldes hurtige diffusion gennem store interpartikulære hulrum i kolonnefyldning af disse faste stoffer på grund af deres typisk uregelmæssigt formede morfologier deres partikler eller krystaller. Dette uregelmæssigt fordelt pakning fører til en lavere end forventet præstation, samt høj kolonne modtryk og uønskede topform morfologier 14,15.

For at løse problemet med hurtig diffusion gennem inter-partikel hulrum og samtidig øge effektiviteten i PCP til analytiske anvendelser, udvikling af en hybrid materiale baseret på en makroporøs polymer monolit 16, der indeholder PCP på overfladen af makroporerne ville være ønskelig. Polymer bautasten er selvstændige, single-stykke materiale, som kan modstå konvektive strømning gennem deres porer, hvilket gør dem til en af ​​de mest effektive alternativer til vulst pakninger og med succes er blevet kommercialiseret af flere c ompanies 17,18. Porøse polymerpartikler monolitter er normalt baseret på polymerisationen af ​​en monomer og en tværbinder i nærvær af porogener, der typisk er binære blandinger af organiske opløsningsmidler. De opnåede monolitiske materialer har en microglobular struktur og en høj porøsitet og permeabilitet flow.

En enkel metode til at forene disse materialer for at fremstille en polymer monolit indeholdende en PCP er baseret på den direkte tilsætning af as-syntetiserede PCP i polymerisationsblandingen af ​​monolitten. Denne tilgang resulterede i PCP meste begravet i en polymer stillads, og ikke at være aktiv for den videre anvendelse af den endelige materiale 14,15. Er klart behov for en anden syntetisk tilgang for at for eksempel udvikle ensartede film af PCP, eller krystallinske metal-organiske rammer (MOFs), hvor størstedelen af ​​porerne indeholdt i krystal er tilgængelige fra makroporerne af polymeren monolit.

t "> Heri rapporterer vi en enkel protokol til fremstilling af en metal-organisk polymer-hybrid materiale (MOPH) baseret på en makroporøs polymer bærer med egnede funktionelle grupper til vedhæftning af PCP, som let kan implementeres som et selvstændigt enkelt -piece polymer monolit i en kolonne format med optimale egenskaber til flow-gennem applikationer. Polymer syntese procedure efterfølges af en simpel stuetemperaturopløsning-baserede   metode til at vokse en PCP belægning på den indre overflade af porerne i monolitten 19-20. Som det første eksempel beskriver vi fremstilling af et jern (III) benzenetricarboxylate (FeBTC) koordinering polymerfilm inden for en makroporøs poly (styren-divinylbenzen-methacrylsyre) monolit. Denne metode er effektiv til fremstilling af bulkpulvere samt kapillarkolonner og den beskrevne protokol er let implementeres til andre PCP. Som et eksempel på potentialet i MOPHs som funktionelle materialer til flow-through applikationer, anvendt vi den udviklede FeBTC MOPH som indeholder en tæt belægning af Fe (III) centre at berige phosphopeptider fra fordøjede proteinblandinger udnytter bindingsaffiniteten af ​​phosphopeptider til Fe (III). Den udviklede protokol 21 omfatter tre hoveddele: Forberedelse af makroporøse organiske polymer monolit support; vækst af PCP belægning på overfladen af ​​porerne i monolitten; ansøgning om berigelse af phosphopeptider.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

BEMÆRK: Inden du begynder, skal du kontrollere alle relevante datablade (MSDS'er). Flere af de kemikalier, der anvendes i de syntetiske og ansøgningsprocedurer er giftige. Følg alle passende sikkerhedsforanstaltninger og bruge en passende værnemidler (kittel, fuld længde bukser, lukkede toe sko, sikkerhedsbriller, handsker). Brug venligst alle kryogene personlige værnemidler ved håndtering af flydende kvælstof til nitrogenadsorption målinger (isolerede handsker, ansigtsskærm).

1. Porøse Polymer Monolith Forberedelse i bulk og kapillarkolonne Format

  1. Bulk Polymer Monolith til karakterisering
    1. Oprense styren, divinylbenzen og methacrylsyre gennem en søjle af basisk aluminiumoxid med henblik på at fjerne polymerisationsinhibitorer. Placere 10 g basisk aluminiumoxid i en 25 ml engangs plastik sprøjte med en prop af glasuld fiber pakket i sprøjtens spids. Percolate ca. 10 ml af monomeren gennem søjlen.
    2. Indlæse monomerer (50 mg styren, 100 mg divinylbenzen og 50 mg methacrylsyre) og det poredannende midler (300 mg toluen og 300 mg isooktan) i en 1 ml hætteglas. Tilføj initiatoren af ​​polymerisationen, 4 mg 2,2'-azobisisobutyronitril (AIBN, 1% i forhold til monomerer).
    3. Homogeniseres ved lydbehandling i 10 minutter. Fjerne opløst oxygen ved gennembobling med nitrogen gennem væsken i 10 minutter. Seal hætten hætteglas med paraffin film og læg den i et vandbad ved 60 ° C i 6 timer for at polymerisere blandingen.
    4. Afkøle til stuetemperatur og bryde hætteglasset forsigtigt. Overfør polymeren monolit i en cellulose ekstraktionshætte. Placer ekstraktionshætte ind i et Soxhlet ekstraktion kammer og samle det til en rundbundet kolbe, der indeholder et volumen methanol, som er mindst tre gange volumenet af ekstraktionskammeret. Saml en kondensator til den øvre del af ekstraktionskammeret. Udfør Soxhlet ekstraktion ved kogning af methanoli 16 timer, hvilket sikrer fuldstændig fjernelse af de uomsatte monomerer og poredannende midler.
    5. Tørre natten over i en vakuumovn ved 60 ° C. Bekræfte tilstedeværelsen af ​​funktionelle carboxylgrupper at fastgøre PCP ved Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Måle overfladeareal ved nitrogenadsorption porosimetri.
  2. Funktionalisering af Silica Kapillærer for Udarbejdelse af Monolitisk kolonner
    1. Skær 2 m af en polyimid-coated 100 um id smeltet silica kapillær. Tilslutte den til en 0,25-0,50 ml glas sprøjten og vaske kapillar med acetone. Fjerne acetonen ved skylning kapillaret med vand.
    2. For at aktivere det indre silica coating af kapillarrøret, brug en sprøjtepumpe til at flyde en 0,2 M vandig NaOH-opløsning ved 0,25 pl / min i 30 min. Skyl med vand, indtil vaesken er neutral.
    3. Brug pH papirstrimler at kontrollere spildevand pH. For at protonere silanolgrupperne af kapillarrøret, pumpe en 0,2 M aqueoos HCI-opløsning gennem kapillarrøret ved 0,25 pl / min i 30 min. Skyl med vand, indtil vaesken er neutral. Skyl med ethanol.
    4. Pumpe en 20% (w / w) ethanol opløsning af 3- (trimethoxysilyl) propylmethacrylat (pH 5 indstillet med eddikesyre) ved 0,25 pl / min i 1 time. I dette trin er silica kapillær funktionaliseret med vinylgrupper for at fastgøre den polymere monolit til kapillarrøret indre overflade.
    5. Skyl med acetone, tør i en nitrogenstrøm og henstår ved stuetemperatur natten over før anvendelse. Skær kapillarrøret i kortere stykker længde 20 cm.
  3. Fremstilling af Monolithic kapillarkolonner
    1. Forberede en identisk polymerisationsblandingen som for bulkpolymeren monolit (afsnit 1.1) i en 1 ml hætteglas med en gummimembran. Tilføj initiator 1% AIBN i forhold til monomerer. Homogeniseres ved lydbehandling i 10 minutter.
    2. Udrense polymerisationsblandingen med nitrogen ved kobling af en ikke-funktionaliseret silica kapillærtil en nitrogenstrøm.
      1. Indsæt nitrogenstrømmen kapillar gennem gummimembranen af ​​hætteglasset og nedsænke det i polymerisationsblandingen, således at nitrogen bobler gennem væsken. Lad hætteglasset hætten lidt løs for at undgå overtryk. Rense i 10 minutter.
      2. Løft nitrogenstrøm kapillar fra polymerisationsblandingen til frirummet af hætteglasset, og lukke tæt hætten. Indsæt en funktionaliseret kapillarrør gennem skillevæggen i polymerisationsblandingen. Overskuddet af tryk, der frembringes i kapillarrøret gennem nitrogen sprøjtes ind i frirummet pumper polymerisationsblandingen gennem den funktionaliserede kapillarrør.
      3. Saml flere dråber polymerisationsblandingen fra afløbet fra kapillær at sikre, at det helt er fyldt, og luk den med en gummimembran. Tag kapillarrøret ud af hætteglasset meget omhyggeligt og lukke indløbet til kapillarrøret med en gummimembran.
    3. Polymerisere blandingenklatur indeholdt i kapillarrøret i et vandbad ved 60 ° C i 6 timer. Afkøle ved stuetemperatur og skæres et par millimeter af begge ender af kapillarrøret. Fjernelse af uomsatte monomerer og poredannende midler ved skylning af søjlen med acetonitril under anvendelse af en HPLC-pumpe ved 3 pl / min i 30 min. Kontroller modtryk af søjlen.

2. Vækst af Iron-benzenetrycarboxylate (FeBTC) PCP

  1. Vækst i FeBTC MOPH på en bulk Polymer Monolith for karakterisering
    1. Slibe tidligere tørret monolit anvendelse af en morter og støder.
    2. Fordybe 100 mg af monolitten pulver i 5 ml 2 mM FeCl3 · 6H 2 O i ethanol i 15 min. Vakuumfilter anvendelse af et nylonfilter (0,22 um) og pulveret vaskes med ethanol. Nedsænkes monolitten pulver i 5 ml 2 mM 1,3,5-benzentricarboxylsyre (BTC) i ethanol i 15 min. Vakuumfilter anvendelse af et nylonfilter (0,22 um) og pulveret vaskes med ethanol.
    3. Gentag trin nummer 2 som ønsket. Væksten af ​​den endelige metal-organisk coating vil blive defineret med antallet af anvendte cyklusser. Typisk er mellem 10 og 30 cyklusser udføres. Bekræfte tilstedeværelsen af ​​nye porer ved nitrogenadsorption porøsimetri. Måle mængden af ​​yderligere metal sites af termogravimetrisk analyse (TGA).
  2. Vækst i FeBTC MOPH på en kapillær monolitisk kolonne til berigelse af phosphopeptiderne
    1. Under anvendelse af en sprøjtepumpe. Skyl kapillær monolit med 2 mM FeCl3 · 6H 2 O i ethanol i 15 minutter ved 2 pl / min. Vask med ethanol i 15 minutter ved 2 pl / min. Skyl kapillær monolit med en 2 mM BTC i ethanol i 15 minutter ved 2 pl / min. Vask med ethanol i 15 minutter ved 2 pl / min.
    2. Gentag trin 1 som ønsket. Væksten af ​​den endelige metal-organisk coating vil blive defineret ved antallet af cykler udføres.

3. Protein Digestion og Enrichment af phosphopeptider

  1. Protein Digestion
    1. Opløs 0,5 ml fedtfri mælk i 1 ml vand og opdele det i pi fraktioner 200.
    2. For proteinet fordøjelse tilføje 160 pi 1 M ammoniumbicarbonat og 50 pi 45 mM dithiothreitol til hver fraktion med henblik på at spalte disulfidbindingerne. Der inkuberes ved 50 ° C i en termomikser i 15 minutter.
    3. Der tilsættes gradvis 50 pi af en vandig opløsning af 100 mM iodacetamid, medens opløsningen afkøles til stuetemperatur. Iodacetamid vil forhindre dannelsen af ​​nye disulfid obligationer.
    4. Der inkuberes i mørke i 15 minutter ved stuetemperatur. Der tilsættes 1 ml deioniseret vand. Tilsæt 2 ug trypsin og fordøje proteiner i en termomikser ved 37 ° C i 14 timer.
    5. Afslutte fordøjelsen ved syrning med 10 pi 1% trifluoreddikesyre, og placere den i termomikser i 5 minutter ved stuetemperatur. Opbevar de fordøjede proteiner ved -20 ° C.
  2. Berigelse af phosphopeptider bruger kapillær MOPH kolonne.
    1. Skylle søjlen med 100 pi af en 4: 1 blanding af acetonitril indeholdende 0,1% trifluoreddikesyre i 10 minutter ved en strømningshastighed på 1 ul / min. Pump protein fordøjelse gennem kolonnen med 2 pl / min i 30 min.
    2. Udvaske ikke-phosphorylerede peptider igen med en 4: 1 blanding af acetonitril indeholdende 0,1% trifluoreddikesyre i 10 minutter ved en strømningshastighed på 1 ul / min. Vask med vand i 10 minutter ved en strømningshastighed på 1 ul / min.
    3. Eluere phosphopeptider bruger 250 mM pH 7 phosphatbufferopløsning pumpet ved 1 ul / min i 15 min. Opsaml eluent i et hætteglas og afsalte opløsningen under anvendelse af en standardprotokol 19. En 2 mg / ml 2,5-dihydroxybenzoesyre at bruge det som matrix for matrix-assisteret laser desorption / ionisering time-of-flight massespektrometri (MALDI-TOF-MS). Trukket 2 pi af 2,5-dihydroxybenzoesyre ind i spidsen til eluering af phosphopeptides og spotte dem direkte videre til den MALDI plade.
    4. Analysere pletter ved MALDI-TOF-MS og regenerere kolonnen ved at skylle grundigt med vand og derefter methanol.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

En skematisk illustration af væksten PCP på pore overfladen af den organiske polymer monolit er vist i figur 1. I denne figur illustrerer vi det oprindelige Fe (III) atomer tilbageholdt på pore overflade af den oprindelige polymer monolit koordineret til funktionelle carboxylgrupper . Anvendelse af protokollen beskrevet heri yderligere organisk ligand og Fe (III) -ioner tilsættes til overfladen, forme et porøst koordinationsnetværk i polymeren monolitten. Figur 1 viser også skematisk anvendelsen af den fremstillede kapillær MOPH søjle som gennemstrømning støtte til berigelse af phosphopeptider. Overfladeareal og porefordeling målinger, en scanningselektronmikroskopi billede (SEM) blev FT-IR og TGA indsamles for de fremstillede materialer (figur 2). Disse karakterisering eksperimenter givet værdifuld information om fremkomsten af nye porer efter væksten i FeBTC PCP (figur 2A). Morphology af materialet efter modifikation med FeBTC PCP er vist i figur 2B. Baseret på krystallografiske simulation, er tykkelsen af ​​hvert enkelt MOF lag estimeret til at være 3 og 5 Å, afhængigt af orienteringen af ​​den voksende krystal. FT-IR-spektre viser tilstedeværelse af funktionelle grupper i den som syntetiseret polymer monolit og dets modificerede modstykker med forskellige antal FeBTC cyklusser (figur 2C). TGA viser den termiske stabilitet og stigningen i metal sites (figur 2D) opnået efter modificering af den oprindelige polymer monolit. Remanensen ved 600 ° C er α-Fe 2 O 3, som bekræftet ved pulver røntgendiffraktion. Tilstedeværelsen af jern i kapillarkolonne format detekteres af Energy Dispersive X-ray spektroskopi 21. Figur 3 viser et eksempel på en reel prøve anvendelse af den udviklede MOPH materiale til berigelse af phosphopeptider fraen spaltning af fedtfri mælk.

Figur 1
Figur 1:. Scheme (A) Illustration, der viser de væsentligste trin til fremstilling af en MOPH kapillarkolonne til ekstraktion af phosphopeptider. (B) Illustration af fremgangsmåden til udvinding af phosphopeptider det klargjorte MOPH kolonne.

Figur 2
Figur 2: Bulk FeBTC MOPH karakterisering resultater (A) porestørrelsesfordeling og kvælstof adsorptionsisotermerne af den oprindelige organiske polymer monolit og MOPH efter 30 koordinering cyklusser.. (B) SEM billede af MOPH efter 30 koordinering cykler. (C) FT-IR-spektre af den oprindelige polymer monolit og MOPH efter 10, 20 og 30 koordinationsmetoderne. (D) TGA for den oprindelige polymer monolit efter en enkelt vask med den metalliske precursor-opløsning, og efter 10, 20 og 30 koordinationsmetoderne. (Tilpasset fra ref. 21 med tilladelse fra John Wiley & Sons.)

Figur 3
Figur 3: Berigelse af phosphopeptider fra mælk ved hjælp af en kapillær FeBTC MOPH kolonne MALDI-TOF-MS spektre af en fordøjet skummetmælk prøve før og efter berigelse ved hjælp af en MOPH kapillarsøjle efter 10 FeBTC koordinering cykler.. MS toppe som følge af phosphopeptider er angivet med asterisk, mens dephosphorylerede fragmenter er angivet med hashes. Phosphopeptider blev tildelt under anvendelse af litteraturhenvisninger 23-27. (Gengivet fra ref. 21 med tilladelse fra John Wiley & Sons.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Den oprindelige polymer monolit indeholder funktionelle carboxylgrupper stand til at binde metaller. Koordinere de oprindelige metal sites på det originale materiale, er vi i stand til at vokse en PCP belægning (figur 1A), der inkorporerer en række yderligere metal sites forme en mikroporøs netværk. Dette gør de præsenterede MOPH materialer attraktive for udvinding eller oprensningsprocedurer hvor der anvendes metalliske arter, såsom den immobiliserede metal-ion-affinitetskromatografi (IMAC) -teknik. Den generelle procedure under anvendelse af en kapillarkolonne til berigelse af phosphopeptider er vist i figur 1B.

Udarbejdelsen af ​​bulk pulver monolitter aktiveret karakterisering af den oprindelige monolitisk materiale og dets modificerede modstykker. Vi målte N 2 uptake isotermer ved 77 K (figur 2A), hvilket viser, at efter 30 PCP cyklusser N 2 uptake ved lav P / P o vid udstrækningforøget, hvilket indikerer tilstedeværelsen af ​​nye mikroporer i materialet. Overfladearealet af de oprindelige monolit stiger næsten fire gange, fra 106 m2 / g til 389 m2 / g. Kun at lave et lille antal cyklusser (10 PCP cykler) en forøgelse af porøsiteten af materialet til et overfladeareal på 156 m2 / g blev målt. Udarbejdelsen af ​​porøse materialer og anvender den detaljerede tilgang er ikke kun begrænset til Fe-baserede PCP. Substituere Fe af Cu, blev kun 10 cyklusser af den resulterende CuBTC coating kræves for at forøge overfladearealet af MOPH fra 106 m2 / g til 219 m2 / g. De nye porer til stede i den modificerede materiale har en diameter mindre end 3 nm, som vist i porestørrelsesfordelingen (figur 2A). Fordelingen af PCP coating på overfladen af den polymere monolit blev undersøgt ved anvendelse af SEM. Figur 2B viser en monolit efter 30 PCP cyklusser, som består af en porøs struktur baseret på en microglobular netværk, hvilket bevarer den oprindelige morfologi af den oprindelige polymer monolit. De store meso- og makroporer forbliver intakte efter modifikation opretholde de fremragende flydeegenskaber den organiske polymer monolit. Ved hjælp af FT-IR vi bekræftet den oprindelige inkorporering af carboxylsyrer funktionelle grupper (bånd ved 1707 cm-1) til fastgørelse af FeBTC PCP, samt overvåge væksten af belægningen ved forøgelsen af båndene 1.382, 1.449, 1.627 og 3.400 cm - 1 (figur 2C). Performing TGA vi målte forøgelsen af mængden af Fe (III) i materialet (figur 2D). Anvendelse af pulver røntgendiffraktion vi bekræftet, at TGA-rest ved 600 ° C er α-Fe 2 O 3, og på grundlag af massen af remanensen, beregner vi massen% Fe på den oprindelige polymer monolit og MOPHs. Som et vejledende eksempel, den oprindelige% Fe på den oprindelige monolit er 1,1%, og denne værdi øges til 10,5% enfter 30 PCP cyklusser.

Fremstillingen af ​​MOPHs er let at tilpasse til en kolonne format kapillar til udvikling af gennemstrømningen applikationer. I dette tilfælde den forberedte MOPH indeholdende en høj overflod af Fe (III) på overfladen af ​​porerne gør det en fremragende kandidater til IMAC berigelse af lave rigelige phosphopeptider. En gradvis forøgelse af ydeevnen af materialet observeret, når den oprindelige støtte med immobiliseret Fe (III), er i forhold til en tilsvarende støtte efter 5 eller 10 PCP cykler 21. Den kritiske skridt i forberedelsen af ​​et MOPH kapillarkolonne er at sikre, at antallet af cykler af FeBTC koordinering polymer er passende for den videre anvendelse af MOPH kolonnen. Som et eksempel viser figur 3 den opnået for berigelse af phosphopeptider fra spaltet kommercielle fedtfri mælk, under anvendelse af en MOPH kapillarsøjle resultat. I dette eksempel et MOPH kolonne efter 10 FeBTC cyklusser udviste enbemærkelsesværdig selektivitet for phosphopeptider. Ved direkte analyse af prøven uden tilsætning, registreres ingen af ​​de lave rigelige phosphopeptider. Efter berige den samme prøve ved hjælp af den udviklede MOPH materiale, er 12 forskellige phosphopeptider selektivt udvindes muliggør deres tilfredsstillende detektion. Kapaciteten af en kapillarkolonne modificeret med 30 FeBTC cyklusser er 3.25 pmol ATP / ml, hvilket er bedre end kommercielt tilgængelige jern affinitet geler baseret på nitriloeddikesyre 28. Den udviklede Fe-baserede MOPH kan være potentielt implementeres til ekstraktion af andre organophosphater, såsom organophosphor pesticider og nervegasser. Selektiviteten af ​​MOPH retning af berigelse af biomolekyler kan indstilles ved at vælge et metal med forskellige bindingsegenskaber til fremstilling af koordineringen polymer.

Vi har vist en enkel procedure for væksten af ​​meget porøse PCP overtræk i en porøs polymer monolit, somer det første eksempel på et flow-through bærer indeholdende en funktionel PCP ensartet overtrækning af polymerpartiklerne makroporer. De resulterende MOPHs overvinde begrænsningen af ​​diffusional massetransport forbundet med strømning gennem inter-partikel hulrum, samt indtrængning i små porer af porøse faste stoffer når disse er emballeret i en søjle format eller er indlejret i porøse polymerer. Vi viste anvendeligheden af ​​disse materialer til berigelse af phosphopeptider fra IMAC. Proceduren rapporteret her kan implementeres ved hjælp af en lang række PCP og lignende materialer. Den væsentligste begrænsning af teknikken er den arbejdskrævende manuelle forberedelse af belægningen. Imidlertid er aktuel forskning af forfatterne fokuseret mod automatisering af denne metode ved hjælp af computer-kontrollerede flow teknikker.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Polyimide-coated capillaries Polymicro Technologies TSP100375 100 μm i.d.
3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 98% Sigma-Aldrich 440159
Styrene, 99% Sigma-Aldrich W323306 Technical grade
Divinylbenzene, 80% Sigma-Aldrich 414565
Methacrylic acid, 98% Mallinckrodt MK150659
Toluene, ≥99.5% EMD chemicals MTX0735-6
Isooctane, ≥99.5% Sigma-Aldrich 650439
2,2'-azobisisobutyronitrile, 98% Sigma-Aldrich 441090
Aluminium oxide (basic alumina) Sigma-Aldrich 199443
Iron (III) chloride hexahydrate, 97% Sigma-Aldrich 236489
1,3,5-benzenetrycarboxylic acid, 95% Sigma-Aldrich 482749
Acetonitrile, ≥99.5% Sigma-Aldrich 360457
Ammonium bicarbonate, ≥99.5% Sigma-Aldrich 9830
Trifluoroacetic acid, ≥99% Sigma-Aldrich 302031
Ethanol, ≥99.8% Sigma-Aldrich 2854
Iodoacetamide, ≥99% Sigma-Aldrich I1149
Dithiothreitol, ≥99% Sigma-Aldrich 43819
Monobasic sodium phosphate dihydrate, ≥99% Sigma-Aldrich 71505
Dibasic sodium phosphate dihydrate, ≥99% Sigma-Aldrich 71643
Phosphoric acid, ≥85% Sigma-Aldrich 438081
2,5-dihydroxybenzoic acid, ≥99% Sigma-Aldrich 85707
Trypsin Sigma-Aldrich T8003 Bovine pancreas
β-casein Sigma-Aldrich C6905 Bovine milk
ZipTip pipette tips Merck Millipore ZTC18S096 C18 resin

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Li, H., Eddaoudi, M., O’Keeffe, M., Yaghi, O. M. Design and synthesis of an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework. Nature. 402, 276-279 (1999).
  2. Kitagawa, S., Kitaura, R., Noro, S. i Functional porous coordination polymers. Angew. Chem. Int. Ed. 43, 2334-2375 (2004).
  3. Furukawa, H., Cordova, K. E., O’Keeffe, M., Yaghi, O. M. The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science. 341, 974 (2013).
  4. Ma, S., Zhou, H. C. Gas storage in porous metal-organic frameworks for clean energy applications. Chem. Commun. 46, 44-53 (2010).
  5. Li, J. R., Sculley, J., Zhou, H. C. Metal-organic frameworks for separations. Chem. Rev. 112, 869-932 (2012).
  6. Lee, J., Farha, O. K., Roberts, J., Scheidt, K. A., Nguyen, S. T., Hupp, J. T. Metal-organic framework materials as catalysts. Chem. Soc. Rev. 38, 1450-1459 (2009).
  7. Gu, Z. Y., Yang, C. X., Chang, N., Yan, X. P. Metal-organic frameworks for analytical chemistry: From sample collection to chromatographic separation. Acc. Chem. Res. 45, 734-745 (2012).
  8. Ahmad, R., Wong-Foy, A. G., Matzger, A. J. Microporous coordination polymers as selective sorbents for liquid chromatography. Langmuir. 25, 11977-11979 (2009).
  9. Yang, C. X., Yan, X. P. Metal-organic framework MIL-101(Cr) for high-performance liquid chromatographic separation of substituted aromatics. Anal. Chem. 83, 7144-7150 (2011).
  10. Fu, Y. Y., Yang, C. X., Yan, X. P. Control of the coordination status of the open metal sites in metal-organic frameworks for high performance separation of polar compounds. Langmuir. 28, 6802-6810 (2012).
  11. Gu, Z. Y., Yan, X. P. Metal-organic framework MIL-101 for high-resolution gas-chromatographic separation of xylene isomers and ethylbenzene. Angew. Chem. Int. Ed. 49, 1477-1480 (2010).
  12. Chang, N., Gu, Z. Y., Yan, X. P. Zeolitic imidazolate framework-8 nanocrystal coated capillary for molecular sieving of branched alkanes from linear alkanes along with high-resolution chromatographic separation of linear alkanes. J. Am. Chem. Soc. 132, 13645-13647 (2010).
  13. Yu, L. Q., Xiong, C. X., Yan, X. P. Room temperature fabrication of post-modified zeolitic imidazolate-90 as stationary phase for open-tubular capillary electrochromatography. J. Chromatogr. A. 1343, 188-194 (2014).
  14. Fu, Y. Y., Yang, C. X., Yan, X. P. Incorporation of metal-organic framework UiO-66 into porous polymer monoliths to enhance the liquid chromatographic separation of small molecules. Chem. Commun. 49, 7162-7164 (2013).
  15. Lin, C. L., Lirio, S., Chen, Y. T., Lin, C. H., Huang, H. Y. A novel hybrid metal-organic framework-polymeric monolith for solid-phase extraction. Chem. Eur. J. 20, 3317-3321 (2014).
  16. Svec, F. Porous polymer monoliths: Amazingly wide variety of techniques enabling their preparation. J. Chromatogr. A. 1217, 902-924 (2010).
  17. Monolithic HPLC Columns. , Available from: http://www.phenomenex.com/onyx (2015).
  18. Bia Separations. , Available from: http://www.biaseparations.com/ (2015).
  19. Shekhah, O., et al. Step-by-step route for the synthesis of metal-organic frameworks. J. Am. Chem. Soc. 129, 15118-15119 (2007).
  20. Shekhah, O., Fu, L., Belmabkhout, Y., Cairns, A. J., Giannelis, E. P., Eddaoudi, M. Successful implementation of the stepwise layer-by-layer growth of MOF thin films on confined surfaces: mesoporous silica foam as a first case study. Chem. Commun. 48, 11434-11436 (2012).
  21. Saeed, A., Maya, F., Xiao, D. J., Naham-ul-Haq, M., Svec, F., Britt, D. K. Growth of a highly porous coordination polymer on a macroporous polymer monolith support for enhanced immobilized metal ion affinity chromatographic enrichment of phosphopeptides. Adv. Funct. Mater. 24, 5797-5710 (2014).
  22. Krenkova, J., Lacher, N. A., Svec, F. Control of selectivity via nanochemistry: Monolithic capillary column containing hydroxyapatite nanoparticles for separation of proteins and enrichment of phosphopeptides. Anal. Chem. 82, 8335-8341 (2010).
  23. Jabeen, F., et al. Silica-lanthanum oxide: Pioneer composite of rare-earth metal oxide in selective phosphopeptides enrichment. Anal. Chem. 84, 10180-10185 (2012).
  24. Hussain, D., et al. Functionalized diamond nanopowder for phosphopeptides enrichment from complex biological fluids. Anal. Chim. Acta. 775, 75-84 (2013).
  25. Aprilita, N. H., et al. Poly(glycidyl methacrylate/divinylbenzene)-IDA-FeIII in phosphoproteomics. J. Proteom. Res. 4, 2312-2319 (2005).
  26. Lo, C. Y., Chen, W. Y., Chen, C. T., Chen, Y. C. Rapid enrichment of phosphopeptides from tryptic digests of proteins using iron oxide nanocomposites of magnetic particles coated with zirconia as the concentrating probes. J. Proteom. Res. 6, 887-893 (2007).
  27. Aryal, U. K., Ross, A. R. S. Enrichment and analysis of phosphopeptides under different experimental conditions using titanium dioxide affinity chromatography and mass spectrometry. Rapid Commun. Mass. Spectrom. 24, 219-231 (2010).
  28. Select Iron Affinity Gel Technical Bulletin. , Available from: https://www.sigmaaldrich.com/content/dam/sigma-aldrich/docs/Sigma/Bulletin/p9740bul.pdf (2015).

Tags

Kemi porøse materialer hybridmaterialer polymer bautasten porøse koordinering polymerer flow-through understøtninger phosphopeptid berigelse massespektrometri
Udarbejdelse af meget porøse Koordinering Polymer Belægninger på Makroporøse Polymer Monoliths for styrkede Berigelse af phosphopeptider
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lamprou, A., Wang, H., Saeed, A.,More

Lamprou, A., Wang, H., Saeed, A., Svec, F., Britt, D., Maya, F. Preparation of Highly Porous Coordination Polymer Coatings on Macroporous Polymer Monoliths for Enhanced Enrichment of Phosphopeptides. J. Vis. Exp. (101), e52926, doi:10.3791/52926 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter