Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Utarbeidelse av svært porøs Coordination Polymer Belegg på macroporous Polymer Monoliths for økt berikelse av fosforpeptidene

Published: July 14, 2015 doi: 10.3791/52926

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Porøse koordinasjons polymerer (PCP) er koordinasjonsforbindelser basert på metall-sentre er knyttet sammen med organiske ligander med repeterende enheter som forløper i samordnings en, to eller tre dimensjoner som kan være amorfe eller krystallinske 1-3. I de senere årene har denne klasse av porøse materialer vunnet betydelig oppmerksomhet på grunn av deres høye porøsitet, bred kjemisk tunability, og deres stabilitet. PCP har vært utforsket for en rekke programmer, inkludert lagring av gass, gass separasjon, og katalyse 3-6, og ganske nylig, har de første analytiske applikasjoner av PCP blitt beskrevet 7.

På grunn av sine forbedrede kjemiske funksjonalitet og høy porøsitet PCP har vært målrettet for sitt enorme potensial for forbedring av renseprosesser og kromatografiske separasjoner, og har blitt publisert en rekke rapporter om dette emnet 7-13. Imidlertid er resultatene av PCP ikke befinner deg på en equivalent nivå med eksisterende kromatografiske materialer sannsynlig på grunn av rask diffusjon gjennom store interpartikkel hulrom i pakket senger av disse faste stoffer på grunn av deres vanligvis uvanlig form morfologi av sine partikler eller krystaller. Dette er ujevnt fordelt pakking fører til en lavere enn forventet ytelse, samt høy kolonne backpressures og uønskede toppform morfologi 14,15.

For å løse problemet med hurtig diffusjon gjennom inter-partikkel hulrom og samtidig forbedre ytelsen til PCP for analytiske anvendelser, utvikling av en hybrid materiale basert på en makroporøs polymer monolitt 16 som inneholder PCP på overflaten av makroporene vil være ønskelig. Polymer bautasteiner er selvstendige, ett stykke materiale som kan opprettholde konvektive strømmen gjennom sine porer, noe som gjør dem til en av de mest effektive alternativer å perle pakninger og har blitt kommersialisert av flere c ompanies 17,18. Porøse polymer monolitter er vanligvis basert på polymerisering av en monomer og et tverrbindingsmiddel i nærvær av porogener, som typisk er binære blandinger av organiske løsningsmidler. De oppnådde monolittiske materialer har en microglobular struktur og en høy porøsitet og permeabilitet strømning.

En enkel metode for å forene disse materialene for å fremstille en polymer inneholdende mono en PCP er basert på den direkte tilsetning av ny-syntetiserte PCP i polymerisasjonsblandingen av monolitten. Denne fremgangsmåten resulterte i PCP hovedsakelig begravd i et stillas polymer, og som ikke er aktiv for den videre anvendelse av det ferdige materiale 14,15. En annen syntetisk tilnærming er åpenbart nødvendig for å, for eksempel, utvikle ensartede filmer av PCP, eller krystallinske metall-organisk rammeverk (MOF-filene) hvor størstedelen av porene som finnes inne i krystallen er tilgjengelige fra makroporene i polymeren monolitten.

t "> Heri Vi rapporterer en enkel protokoll for fremstilling av en metall-organisk hybridpolymer materiale (MOPH) basert på en makroporøs polymer bærer med egnede funksjonelle grupper for festing av PCP, som lett kan implementeres som en selvstendig enkelt -piece polymer monolitt i et format kolonne med optimale egenskaper for gjennomstrømnings anvendelser. Polymeren synteseprosedyre blir fulgt av en enkel romtemperaturløsning basert   Fremgangsmåte for å dyrke en PCP belegg på den indre overflaten av porene i monolitten 19-20. Som det første eksemplet, vi beskriver fremstilling av en jern (III) benzenetricarboxylate (FeBTC) koordinering polymerfilm i en makroporøs poly (styren-divinylbenzen-metakrylsyre) monolitten. Denne metoden er effektiv for fremstilling av bulk-pulver samt kapillarkolonner og den beskrevne protokoll er lett gjennomførbar i andre PCP. Som et eksempel på potensialet i MOPHs som funksjonelle materialer for flow-igjennomGH-applikasjoner, anvendt vi utviklet FeBTC MOPH som inneholder et tett belegg av Fe (III) sentre å berike fosforpeptidene fra nedbrutte proteinblandinger som utnytter bindingsaffiniteten fosforpeptidene til Fe (III). Den utviklede protokollen 21 består av tre hoveddeler: Fremstilling av makroporøs organisk polymer mono støtte; vekst av PCP-belegg på overflaten av porene i monolitten; program for anriking av fosforpeptidene.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

MERK: Før du begynner, må du kontrollere alle relevante datablad (MSDS). Flere av kjemikaliene som brukes i syntetiske og søknadsprosedyrer er giftige. Følg alle nødvendige sikkerhetsrutiner og bruk tilstrekkelig verneutstyr (laboratoriefrakk, full-lengde bukser, lukket-toe sko, vernebriller, hansker). Vennligst bruk alle kryogeniske personlig verneutstyr ved håndtering av flytende nitrogen for nitrogenadsorpsjon målinger (isolerte hansker, visir).

1. Porøse Polymer Monolith Forberedelse i Bulk og kapillarkolonne Format

  1. Bulk Polymer Monolith for karakterisering
    1. Rens styren, divinylbenzen og metakrylsyre gjennom en kolonne av basisk aluminiumoksyd, for å fjerne de polymerisasjonsinhibitorer. Plasser 10 g basisk aluminiumoksyd i en 25 ml engangsplastsprøyte med en plugg av glassull fiber pakket i sprøytetuppen. Sive ca. 10 ml av monomer gjennom kolonnen.
    2. Last inn monomerer (50 mg styren, divinylbenzen og 100 mg 50 mg metakrylsyre), og de poredannende midler (300 mg toluen og 300 mg isooktan) i en 1 mL hetteglass. Legg initiativtaker til polymerisering, 4 mg 2,2'-azobisisobutyronitril (SHT, 1% i forhold til monomerer).
    3. Homogeniseres ved ultralydbehandling i 10 min. Fjerne oppløst oksygen ved å boble nitrogen gjennom væsken i 10 minutter. Forsegle korken med parafin film og legg den i et vannbad ved 60 ° C i 6 timer å polymer blandingen.
    4. Avkjøl til romtemperatur og bryte flasken nøye. Overfør polymer monolitt i en cellulose ekstraksjonshylse. Plasser ekstraksjonshylse inn i et Soxhlet ekstraksjon kammer og montere den i en rundbunnet kolbe som inneholder et volum av metanol, som er minst tre ganger volumet av ekstraksjonskammeret. Sette sammen en kondensator til den øvre del av ekstraksjonskammeret. Utføre Soxhlet ekstraksjon med kokende metanoli 16 timer, noe som sikrer fullstendig fjerning av uomsatte monomerer og poredannende midler.
    5. Tørke over natten i en vakuumovn ved 60 ° C. Bekrefte tilstedeværelse av karboksyl-funksjonelle grupper for å feste PCP ved Fourier Transform infrarødt spektroskopi (FT-IR). Mål areal av nitrogenadsorpsjon porosimetri.
  2. Funksjonalisering av Silica Capillaries for utarbeiding av Monolithic kolonner
    1. Skjær 2 m av polyamid-belagt 100 mikrometer id smeltet silisiumdioksid kapillær. Koble den til en 0,25 til 0,50 ml glassprøyte og vask kapillær med aceton. Fjern aceton ved å skylle kapillar med vann.
    2. For å aktivere den indre belegg av silika kapillaren, bruke en sprøytepumpe til å strømme en 0,2 M vandig NaOH-løsning ved 0,25 mL / min i 30 min. Skyll med vann inntil avløpet er nøytral.
    3. Bruk pH papir strimler å sjekke avløpsvannet pH. For å protonere silanolgruppene av kapillaren, pumpe en 0,2 M aqueooss HCl-oppløsning gjennom kapillære ved 0,25 mL / min i 30 min. Skyll med vann inntil avløpet er nøytral. Skyll med etanol.
    4. Pumpe en 20% (vekt / vekt) etanol-løsning av 3- (trimetoksysilyl) propyl-metakrylat (pH 5 innstilt med eddiksyre) ved 0,25 mL / minutt i 1 time. I dette trinnet blir silika kapillær funksjonalisert med vinylgrupper for å feste polymer monolitten til kapillær indre overflate.
    5. Skyll med aceton, tørt i en nitrogenstrøm og la ved romtemperatur over natten før bruk. Skjær kapillær i kortere biter av lengde 20 cm.
  3. Utarbeidelse av Monolithic kapillarkolonner
    1. Tilbered en identisk polymerisasjonsblanding som for bulk-polymeren monolitten (seksjon 1.1) i en 1 mL hetteglass med et gummiseptum. Legg initiator 1% AIBN i forhold til monomerer. Homogeniseres ved ultralydbehandling i 10 min.
    2. Rens polymerisasjonsblandingen med nitrogen ved kobling av en ikke-funksjonalisert silisiumdioksyd kapillæri en nitrogenstrøm.
      1. Sett nitrogenstrømmen kapillær gjennom gummiskillevegg på hetteglasset og dyppe den i polymerisasjonsblandingen, slik at nitrogenet bobler gjennom væsken. La korken litt løs for å unngå overtrykk. Kylling i 10 min.
      2. Løft nitrogenstrømmen kapillær fra polymerisasjonsblandingen til det øvre område av beholderen, og lukke tett hetten. Sett en funksjonalisert kapillar gjennom skilleveggen inn i polymerisasjonsblandingen. Overskuddet av trykk som utvikles i det kapillære gjennom nitrogen sprøytes inn i topprommet pumper polymerisasjonsblandingen gjennom den funksjon kapillar.
      3. Samle flere dråper polymerisasjonsblanding fra avløpet av kapillaren for å sikre at den er helt fylt, og lukke det med et gummiseptum. Ta kapillær ut av ampullen meget nøye og lukke innløpet av kapillar med et gummiseptum.
    3. Polymer mixTure inneholdt i kapillar i et vannbad ved 60 ° C i 6 timer. Avkjøle ved romtemperatur og kuttes noen få millimeter i begge ender av kapillæret. Fjerning av uomsatte monomerer og poredannende midler ved å skylle søylen med acetonitril ved anvendelse av en HPLC-pumpe på 3 mL / min i 30 min. Kontroller mottrykk på kapillærkolonne.

2. Vekst av Iron-benzenetrycarboxylate (FeBTC) PCP

  1. Vekst av FeBTC MOPH på en Bulk Polymer Monolith for karakterisering
    1. Slipe tidligere tørket monolitten bruke en morter.
    2. Dyppe 100 mg av monolitten pulver i 5 ml 2 mM FeCl3 · 6 H 2 O i etanol i 15 min. Vakuumfilter ved bruk av et nylonfilter (0,22 um) og vaske pulveret med etanol. Dyppe monolitten pulver i 5 ml 2 mM 1,3,5-benzenetricarboxylic syre (BTC) i etanol i 15 minutter. Vakuumfilter ved bruk av et nylonfilter (0,22 um) og vaske pulveret med etanol.
    3. Gjenta trinn nummer 2 som ønsket. Veksten av det endelige metall-organisk belegg vil bli definert av antall anvendte sykluser. Vanligvis er mellom 10 og 30 sykluser utført. Bekrefte tilstedeværelse av nye porer ved nitrogenadsorpsjon porosimetri. Måle mengden ytterligere metall områder av termogravimetrisk analyse (TGA).
  2. Vekst av FeBTC MOPH på en kapillær monolittisk kolonne for anriking av fosforpeptidene
    1. Ved hjelp av en sprøytepumpe. Skyll kapillær monolitten med 2 mM FeCl3 · 6 H 2 O i etanol i 15 minutter ved 2 mL / min. Vask med etanol i 15 min ved 2 mL / min. Skyll kapillar monolitten med en 2 mM BTC i etanol i 15 minutter ved 2 mL / min. Vask med etanol i 15 min ved 2 mL / min.
    2. Gjenta trinn 1 som ønsket. Veksten av det endelige metall-organisk belegg vil bli definert av antall sykluser utført.

3. Protein Fordøyelse og Enrichment av fosforpeptidene

  1. Protein Fordøyelse
    1. Løs opp 0,5 ml av fettfri melk i en ml vann og del den i 200 mL fraksjoner.
    2. For protein føy fordøyelse 160 pl 1 M ammoniumbikarbonat og 50 ul 45 mM ditiotreitol til hver fraksjon, for å spalte disulfidbindingene. Inkuber ved 50 ° C i et termomikser i 15 min.
    3. Legg gradvis 50 pl av en vandig oppløsning av 100 mM jodacetamid, mens oppløsningen ble avkjølt ned til romtemperatur. Jodacetamid vil hindre dannelsen av nye disulfidbindinger.
    4. Inkuber i mørke i 15 min ved romtemperatur. Tilsett 1 ml avionisert vann. Tilsett 2 ug trypsin og fordøye proteiner i en termomikser ved 37 ° C i 14 timer.
    5. Avslutte fordøyelse ved surgjøring med 10 ul av 1% trifluoreddiksyre, og plassere den i termomikser i 5 min ved romtemperatur. Oppbevar fordøyde proteiner ved -20 ° C.
  2. Berikelse av fosforpeptidene bruker en kapillær MOPH kolonne.
    1. Skyll kolonne med 100 ul av en 4: 1 blanding av acetonitril inneholdende 0,1% trifluoreddiksyre i 10 minutter ved en strømningshastighet på 1 mL / min. Pumpe proteinfordøyelsen gjennom kolonnen ved 2 mL / min i 30 min.
    2. Vaske ut de ikke-fosforpeptider på nytt med en 4: 1 blanding av acetonitril inneholdende 0,1% trifluoreddiksyre i 10 minutter ved en strømningshastighet på 1 mL / min. Vask med vann i 10 minutter ved en strømningshastighet på 1 mL / min.
    3. Eluere fosforpeptidene ved hjelp av en 250 mM pH 7 fosfatbufferløsning pumpet ved 1 mL / min i 15 min. Samle elueringsmidlet i hetteglass og avsalte løsningen ved hjelp av en standard protokoll 19. Forbered en 2 mg / ml 2,5-dihydroksybenzosyre å bruke det som matrise for matrisen assistert laserdesorpsjon / ionisering time-of-flight massespektrometri (MALDI-TOF-MS). Trukket 2 mL av 2,5-dihydroksybenzosyre inn i tuppen for å eluere phosphopeptides og få øye på dem direkte på MALDI plate.
    4. Analyser flekker ved MALDI-TOF-MS og regenerere kolonnen ved å skylle godt med vann og deretter metanol.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

En skjematisk illustrasjon av PCP vekst på pore overflaten av den organiske polymer monolitten er vist i figur 1. I denne figuren vi illustrere den innledende Fe (III) atomer holdes på pore overflaten av den opprinnelige polymer monolitten koordinert til karboksyl-funksjonelle grupper . Ved anvendelse av protokollen beskrevet heri ytterligere organisk ligand og Fe (III) -ioner tilsettes til overflaten, å forme et porøst nettverk samordning i polymeren monolitten. Figur 1 viser også skjematisk en anvendelse av den fremstilte MOPH kapillær kolonne som gjennomstrømningsstøtte anrikning av fosforpeptidene. Overflateareal og porefordeling målinger, et scanning elektronmikroskopi-bilde (SEM), ble FT-IR og TGA samlet for de fremstilte materialer (figur 2). Disse karakterisering eksperimenter gitt verdifull informasjon om utseendet på nye porene etter veksten av FeBTC PCP (Figur 2A). Morphology av materialet etter modifisering med FeBTC PCP er vist i figur 2B. Basert på krystallografisk simulering, er tykkelsen av hvert enkelt lag MOF anslått til 3 og 5 A, avhengig av retningen av den voksende krystall. FT-IR-spektrene viser nærværet av funksjonelle grupper i den as-syntetiserte polymer monolitt og dets modifiserte kolleger med forskjellige antall FeBTC sykluser (figur 2C). TGA viser den termiske stabilitet og økningen av metallseter (figur 2D) som oppnås etter modifisering av den opprinnelige polymer monolitten. Den rest ved 600 ° C er α-Fe 2 O 3, som bekreftet ved pulver-røntgendiffraksjon. Nærværet av jern i det format kapillarkolonne detekteres av energi- spredende røntgenspektroskopi 21. Figur 3 viser et eksempel på en reell prøve anvendelse av den utviklede MOPH materiale for anrikning av fosforpeptider fraen fordøyelsen av fettfri melk.

Figur 1
Fig. 1: Reaksjonsskjema (A) illustrasjon som viser hovedtrinn ved fremstilling av et MOPH kapillar-kolonne for utvinning av fosforpeptider. (B) illustrasjon av fremgangsmåten for utvinning av fosforpeptider ved bruk av den fremstilte MOPH kolonnen.

Figur 2
Figur 2: Masse FeBTC MOPH karakterisering resultater (A) porestørrelsesfordeling og nitrogen adsorpsjonsisotermer av det opprinnelige organiske polymer monolitt og MOPH etter 30 koordinasjons sykluser.. (B) SEM bilde av MOPH etter 30 samordnings sykluser. (C) FT-IR-spektrene av den opprinnelige polymer og den mono MOPH etter 10, 20 og 30 koordinasjons sykluser. (D) TGA av den opprinnelige polymer monolitten etter en enkelt vask med metallisk forløperfilm løsningen, og etter 10, 20 og 30 koordinasjons sykluser. (Tilpasset fra ref. 21 med tillatelse fra John Wiley & Sons.)

Figur 3
Figur 3: Anriking av fosforpeptidene fra melk ved hjelp av en kapillær FeBTC MOPH kolonne MALDI-TOF-MS spektra av et fordøyd nonfat melkeprøve før og etter berikelse ved hjelp av en MOPH kapillarkolonne etter 10 FeBTC samordnings sykluser.. MS topper som følge av fosforpeptidene er merket med stjerne, mens defosforylert fragmenter er angitt med hashes. Fosforpeptidene ble tildelt ved hjelp av litteraturreferanser 23-27. (Gjengitt fra ref. 21 med tillatelse fra John Wiley & Sons.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Den opprinnelige polymer monolitten inneholder karboksyl-funksjonelle grupper i stand til å binde seg til metaller. Koordinere de første metall steder på det opprinnelige materialet, er vi i stand til å vokse en PCP belegg (figur 1A), som omfatter en rekke ekstra metallsider forme et mikronettverk. Dette gjør de presenterte MOPH attraktive materialer for ekstraksjon eller rensemetoder hvor metall arter er involvert, slik som det immobiliserte metall-ion-affinitetskromatografi (IMAC) teknikk. Den generelle fremgangsmåte ved anvendelse av en kapillarkolonne for anriking av fosforpeptidene er vist i figur 1B.

Fremstillingen av bulkpulver monolitter aktivert karakteriseringen av den opprinnelige monolittiske materialet og dets modifiserte motstykker. Vi målte N to opptaks isotermer på 77 K (figur 2A), som viser at etter 30 sykluser PCP-N-2-opptaks ved lave P / P o i stor gradøket, noe som indikerer tilstedeværelse av nye mikroporer i materialet. Overflatearealet av de opprinnelige monolitt øker nesten fire ganger, fra 106 m 2 / g til 389 m2 / g. Bare å utføre et lite antall sykluser (10 sykluser PCP) en økning av porøsiteten av materialet til et overflateareal på 156 m 2 / g ble målt. Utarbeidelse av porøse materialer med detaljert tilnærming er ikke bare begrenset til Fe-baserte PCP. Ved å erstatte Fe av Cu, ble bare 10 sykluser av den resulterende CuBTC belegg som kreves for å øke overflatearealet av MOPH fra 106 m 2 / g til 219 m2 / g. De nye porer som er tilstede i det modifiserte materiale har en diameter som er mindre enn 3 nm, som vist på porestørrelsesfordelingen (figur 2A). Fordelingen av PCP-belegg på overflaten av polymeren monolitten ble undersøkt ved hjelp av SEM. Figur 2B viser en monolitt etter 30 PCP-sykluser, som består av en porøs struktur basert på en microglobular-nettverket, og dermed beholde den opprinnelige morfologi av den opprinnelige polymer monolitten. De store meso- og makroporer forblir intakte etter modifisering opprettholde de gode flytegenskapene for den organiske polymer monolitten. Ved hjelp av FT-IR vi bekreftet den innledende inkorporering av karboksyliske funksjonelle grupper (bånd ved 1707 cm -1) for å feste en FeBTC PCP, samt overvåke veksten av belegget ved økningen av båndene 1382, 1449, 1627 og 3400 cm - 1 (Figur 2C). Utføre TGA målte vi økningen av mengden av Fe (III) i materialet (figur 2D). Ved hjelp av pulver-røntgendiffraksjon vi bekreftet at TGA rest ved 600 ° C er α-Fe 2 O 3, og basert på massen av resten, beregner vi den masse% Fe på den originale polymer monolitten og MOPHs. Som en indikasjon eksempel den innledende% Fe på originalen monolitten er 1,1%, og denne verdi økes til 10,5% enfter 30 PCP sykluser.

Fremstillingen av MOPHs er lett å tilpasse til en kapillar-kolonne-format for utvikling av strømningen gjennom anvendelser. I dette tilfellet, den preparerte MOPH som inneholder en høy mengde av Fe (III) seter på overflaten av porene som gjør det til et utmerket kandidater for IMAC anrikning av lave rikelig fosforpeptidene. En gradvis økning av ytelsen av materialet observeres når den opprinnelige bæreren med immobilisert Fe (III), er sammenlignet med en tilsvarende støtte etter 5 eller 10 PCP 21 sykluser. Det kritiske trinnet i fremstillingen av et MOPH kapillær kolonne er for å sikre at antallet sykluser av FeBTC koordinerings polymeren er egnet for den videre anvendelse av MOPH kolonnen. Som et eksempel viser figur 3 viser resultatet oppnådd for anriking av fosforpeptider fra fordøyde kommersielle ikke-fettholdig melk, ved hjelp av en MOPH kapillarkolonne. I dette eksemplet, en MOPH kolonne etter 10 sykluser FeBTC oppviste enbemerkelsesverdig selektivitet for fosforpeptidene. Ved direkte analyse av prøven uten anrikning, er ingen av de lave rikelig fosforpeptidene detektert. Etter berikende den samme prøven ved hjelp av den utviklede MOPH materiale, er 12 ulike fosforpeptidene selektivt hentet slik at deres tilfredsstillende oppdagelse. Kapasiteten av en kapillarkolonne modifisert med 30 FeBTC sykluser er 3,25 umol ATP / ml, som er overlegen i forhold til kommersielt tilgjengelige jern affinitetsgeler basert på nitriloacetic syre 28. Den utviklede Fe-baserte MOPH kan være potensielt implementeres for utvinning av andre organofosfater, slik som fosfororganiske nervemidler og pesticider. Selektiviteten av MOPH mot berikelse av biomolekyler kan være innstilt ved å velge et metall med forskjellige bindingsegenskaper for fremstilling av koordinerings polymer.

Vi har vist en enkel prosedyre for vekst av høyt porøse PCP belegg på en porøs polymer monolitt, hvilkener det første eksempel på en gjennomstrømning bærer inneholdende en funksjonell PCP ensartet belegning av polymermakroporer. De resulterende MOPHs overvinne begrensningen av diffusjon massetransport i forbindelse med strømning gjennom inter-partikkel hulrom, samt gjennomtrengning inn i de små porene i porøse faste stoffer når den er pakket i en kolonne-format, eller er innebygd i porøse polymerer. Vi viste nytten av disse materialene for anriking av fosforpeptidene av IMAC. Den fremgangsmåte som er rapportert her, kan implementeres ved bruk av tallrike PCP og lignende materialer. Den viktigste begrensning av teknikken er arbeidskrevende manuell fremstilling av belegget. Imidlertid er dagens forskning av forfatterne fokusert mot automatisering av denne metodikken hjelp av datastyrt strømningsteknikk.

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).
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).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