Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Preparação de altamente poroso Coordenação Polymer Revestimentos em macroporosas Polymer Monólitos para o enriquecimento avançado de Fosfopeptídeos

Published: July 14, 2015 doi: 10.3791/52926

Introduction

Polímeros de coordenação poroso (PCPS) são compostos de coordenação com base em centros metálicos ligados por ligantes orgânicos com repetição de entidades de coordenação que se estende em uma, duas ou três dimensões, que pode ser amorfa ou cristalina 1-3. Nos últimos anos, esta classe de materiais porosos tem atraído a atenção geral devido à sua elevada porosidade, de largura tunability química, e a sua estabilidade. PCP têm sido explorados para uma gama de aplicações incluindo a armazenagem de gás, a separação de gás, e catálise 3-6 e, muito recentemente, as primeiras aplicações analíticas de PCP têm sido descritos 7.

Por causa de sua funcionalidade química e alta porosidade PCP avançados têm sido alvo de seu enorme potencial para a melhoria dos processos de purificação e separações cromatográficas, e uma série de relatórios sobre este assunto têm sido publicados 7-13. No entanto, o desempenho de PCP não está neste momento a um equivalenível nt com materiais cromatográficos existentes provavelmente devido à rápida difusão através de grandes espaços vazios interpartículas em camadas preenchidas com estes sólidos devido às suas morfologias tipicamente de forma irregular de suas partículas ou cristais. Esta embalagem irregularmente distribuída leva a um desempenho inferior ao esperado, assim como contrapressões alta coluna e indesejáveis ​​morfologias formato de pico 14,15.

A fim de resolver o problema da rápida difusão através dos espaços vazios entre partículas e concomitantemente aumentar o desempenho de PCP para aplicações analíticas, o desenvolvimento de um material híbrido baseado em um monólito de polímero macroporoso 16 que contém o PCP na superfície dos macroporos seria ser desejável. Monólitos de polímero são auto-suficientes, materiais de peça única que possam sustentar fluxo convectivo através de seus poros, o que os torna uma das alternativas mais eficientes para talão de embalagens e têm sido comercializados com sucesso por vários c ompanies 17,18. Monólitos polímero poroso são geralmente baseados na polimerização de um monómero e um agente de reticulação na presença de porogénios, que são tipicamente misturas binárias de solventes orgânicos. Os materiais monolíticos obtidos têm uma estrutura microglobular e uma porosidade elevada e permeabilidade ao fluxo.

Uma abordagem simples para unificar destes materiais para preparar um monólito de polímero contendo um PCP baseia-se na adição directa de PCP tal como sintetizada na mistura de polimerização do monólito. Esta abordagem resultou em PCPs principalmente enterrado dentro de um andaime do polímero, e não estar ativo para a continuação da aplicação do material final 14,15. Uma abordagem sintética diferente é claramente necessário, a fim de, por exemplo, desenvolver filmes uniformes de PCP, ou estruturas de metal-orgânicos cristalinos (MOF) onde a maioria dos poros contidos no interior do cristal são acessíveis a partir dos macroporos do monólito de polímero.

t "> Aqui relatamos um protocolo simples para a preparação de um material híbrido de polímero orgânico-metálico (MOPH) com base num suporte de polímero macroporosas com grupos funcionais adequados para a ligação do PCP, que podem ser facilmente implementados como um auto-contido única monólito de polímero -Peça num formato de coluna com propriedades óptimas para aplicações de escoamento. O procedimento de síntese do polímero é seguida por uma solução com base em temperatura ambiente simples   método para crescer um revestimento PCP sobre a superfície interna dos poros do monólito 19-20. Como primeiro exemplo, descreve-se a preparação de uma película de polímero de coordenação de ferro (III) benzenotricarboxilato (FeBTC) dentro de um poli macroporosa (estireno-ácido metacrílico-divinilbenzeno) monólito. Este método é eficaz para a preparação de pós a granel, bem como a coluna capilar e o protocolo descrito é facilmente exequível a outros PCP. Como um exemplo do potencial de MOPHs como materiais funcionais para o fluxo atra-aplicações gh, aplicou-se o desenvolvido FeBTC MOPH que contém um revestimento denso de Fe (III) para enriquecer fosf centros de misturas de proteínas digeridas que exploram a afinidade de ligação de fosfopéptidos a Fe (III). O protocolo desenvolvido 21 compreende três partes principais: Preparação do suporte macroporous monólito de polímero orgânico; crescimento do revestimento PCP sobre a superfície dos poros do monolito; aplicação para o enriquecimento de fosfopeptídeos.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

NOTA: Antes de começar, verifique todas as fichas de dados de materiais relevantes (MSDSs). Muitos dos produtos químicos usados ​​nos procedimentos de síntese e de aplicação são tóxicos. Por favor, siga todas as práticas de segurança apropriadas e utilizar equipamentos adequados de proteção (jaleco, calças compridas, sapatos fechados, óculos de segurança, luvas). Por favor, use todos os equipamentos de protecção individual criogênico ao manusear nitrogênio líquido para as medições de adsorção de nitrogênio (luvas isolantes, protetor facial).

1. Porous Polymer Monolith Preparação em massa e Capilar formato de coluna

  1. Massa de polímero Monolith para Caracterização
    1. Purifica-se o estireno, divinilbenzeno e ácido metacrílico através de uma coluna de alumina básica, de modo a remover os inibidores de polimerização. Colocar 10 g de alumina básica em 25 ml de uma seringa de plástico descartável com um tampão de lã de vidro embalado na ponta da seringa. Fazer passar cerca de 10 ml do monómero através da coluna.
    2. Carregar os monómeros de estireno (50 mg, 100 mg de divinilbenzeno e 50 mg de ácido metacrílico) e os agentes de formação de poros (300 mg de tolueno e 300 mg de isooctano) em um frasco de vidro de 1 ml. Adicionar o iniciador da polimerização, 4 mg de 2,2'-azobisisobutironitrilo (AIBN, 1% em relação aos monómeros).
    3. Homogeneizar a mistura por ultra-sons durante 10 min. Remover o oxigénio dissolvido por borbulhamento de azoto através do líquido durante 10 min. Fecha-se o frasco com tampa de película de parafina e colocá-lo num banho de água a 60 ° C durante 6 horas para polimerizar a mistura.
    4. Arrefecer à temperatura ambiente e quebrar o frasco cuidadosamente. Transferir o monólito de polímero em um cartucho de extracção de celulose. Colocar o dedal de extracção para uma câmara de extracção de Soxhlet e montá-lo para um balão de fundo redondo que contém um volume de metanol, que é pelo menos três vezes o volume da câmara de extracção. Montar um condensador para a parte superior da câmara de extracção. Realizar a extração Soxhlet fervendo o metanoldurante 16 h, assegurando a completa remoção dos monómeros que não reagiram e agentes de formação de poro.
    5. Secar durante a noite numa estufa de vácuo a 60 ° C. Confirmar a presença de grupos funcionais carboxílicos para anexar o PCP por Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Medir a área de superfície por adsorção de porosimetria de azoto.
  2. Funcionalização da sílica Capilares para a preparação de colunas monolíticas
    1. Corte de 2 m de uma ID de 100 uM capilar de sílica fundida revestido com poliimida. Ligue-o a uma seringa de vidro de 0,25-0,50 ml e lava-se o capilar com acetona. Remover a acetona por lavagem da coluna capilar com água.
    2. A fim de activar o revestimento de sílica interno do capilar, utilizar uma bomba de seringa a fluir uma solução aquosa de NaOH 0,2 M em 0,25 mL / min durante 30 min. Lavar com água até o efluente estar neutro.
    3. Use tiras de papel de pH para verificar efluente pH. Em ordem para protonar os grupos silanol do capilar, uma bomba aqueo 0,2 Msolução de HCl-nos através do capilar em 0,25 mL / min durante 30 min. Lavar com água até o efluente estar neutro. Enxágüe com etanol.
    4. Bombear a 20% (w / w) de uma solução de etanol 3- (trimetoxisilil) metacrilato de propilo (pH 5 ajustado com ácido acético) a 0,25 mL / min durante 1 hora. Neste passo, o capilar de sílica funcionalizado com grupos de vinil, a fim de fixar o monólito de polímero para a superfície interior dos capilares.
    5. Lavar com acetona e seco numa corrente de azoto e deixar à temperatura ambiente durante a noite antes da utilização. Corte o capilar em pedaços mais curtos de comprimento 20 cm.
  3. Preparação das colunas capilares Monolithic
    1. Prepara-se uma mistura de polimerização idêntico para o monólito de polímero a granel (secção 1.1), num frasco de vidro de 1 ml com um septo de borracha. Adicionar iniciador AIBN 1% em relação aos monómeros. Homogeneizar a mistura por ultra-sons durante 10 min.
    2. Purgar a mistura com azoto polimerização por acoplamento de um capilar de sílica não-funcionalizadoa um fluxo de azoto.
      1. Inserir o capilar corrente de azoto, através do septo de borracha do frasco e mergulhá-lo na mistura de polimerização, de modo que o azoto bolhas através do líquido. Deixe a tampa do frasco levemente solto para evitar excesso de pressão. Purgar para 10 min.
      2. Levantar o capilar corrente de azoto a partir da mistura de polimerização para o espaço superior do frasco, e fechar firmemente a tampa. Inserir um capilar funcionalizada através do septo para dentro da mistura de polimerização. O excesso de pressão gerada no capilar através do azoto injectado na câmara de expansão bombeia a mistura de polimerização através do capilar funcionalizado.
      3. Recolha algumas gotas de mistura de polimerização a partir do efluente do capilar para assegurar que ele está completamente cheio e fechá-lo com um septo de borracha. Aqui o capilar para fora do frasco com muito cuidado e fechar a entrada do tubo capilar com um septo de borracha.
    3. Polimerizar o mixtura contido no capilar em um banho de água a 60 ° C durante 6 h. Arrefecer à temperatura ambiente e corte de alguns milímetros de ambas as extremidades do capilar. Remover os monómeros não reagidos e agentes de formação de poros através de lavagem da coluna com acetonitrilo utilizando uma bomba de HPLC em 3 mL / min durante 30 min. Verifique contrapressão da coluna capilar.

2. Crescimento da Ferro-benzenetrycarboxylate (FeBTC) PCP

  1. Crescimento do FeBTC MOPH em um polímero Monolith massa para Caracterização
    1. Moer o monólito previamente seca utilizando um almofariz e pilão.
    2. Imergir 100 mg do pó monólito em 5 ml de 2 mM de FeCl 3 .6H 2 O em etanol durante 15 min. Filtro de vácuo utilizando um filtro de nylon (0,22 um) e lava-se o pó com etanol. Mergulha-se o pó monólito em 5 ml de mM de ácido benzeno- 1,3,5-2 (BTC) em etanol durante 15 min. Filtro de vácuo utilizando um filtro de nylon (0,22 um) e lava-se o pó com etanol.
    3. Repita o passo número 2 como desejar. O crescimento do revestimento orgânico-metálico final será definido pelo número de ciclos aplicados. Normalmente, entre 10 e 30 ciclos são realizados. Confirmar a presença de novos poros por porosimetria de adsorção de azoto. Medir a quantidade de locais adicionais de metal por análise termogravimétrica (TGA).
  2. Crescimento do FeBTC MOPH numa coluna capilar monolítico para o enriquecimento de fosfopéptidos
    1. Utilizando uma bomba de seringa. Lavar o monólito capilar com 2 mM de FeCl 3 .6H 2 O em etanol durante 15 minutos a 2 uL / min. Lava-se com etanol durante 15 minutos a 2 uL / ​​min. Lavar o monólito capilar com uma BTC 2 mM em etanol durante 15 minutos a 2 uL / ​​min. Lava-se com etanol durante 15 minutos a 2 uL / ​​min.
    2. Repita o passo 1 se o desejar. O crescimento do revestimento orgânico-metálico final será definido pelo número de ciclos realizados.

3. Proteína A digestão e Enrichment de Fosfopeptídeos

  1. A digestão de proteínas
    1. Dissolve-se 0,5 ml de leite não gordo em 1 ml de água e dividi-lo em fracções de 200 uL.
    2. Para a digestão de proteínas adicionar 160 ul de 1 M de bicarbonato de amónio e 50 ul de 45 mM de ditiotreitol a cada fracção, a fim de clivar as ligações dissulfureto. Incubar a 50 ° C num Thermomixer durante 15 min.
    3. Adicionar gradualmente 50 mL de uma solução aquosa de iodoacetamida 100 mM, enquanto que a solução foi arrefecida até à temperatura ambiente. Iodoacetamida irá evitar a formação de novas ligações dissulfureto.
    4. Incubar no escuro durante 15 min à temperatura ambiente. Adicionar 1 ml de água desionizada. Adicionar 2 mg de tripsina e digerir proteínas num termomisturador a 37 ° C durante 14 h.
    5. Terminar a digestão por acidificação com 10 ul de ácido trifluoroacético a 1% e colocando-o no termomisturador durante 5 min à temperatura ambiente. Armazenar as proteínas digeridas a -20 ° C.
  2. Enriquecimento de fosfopéptidos usando uma coluna capilar MOPH.
    1. Lavar a coluna com 100 mL de uma mistura 4: 1 de acetonitrilo contendo um ácido trif luoroacético a 0,1% durante 10 min a um caudal de 1 mL / min. Bombear a digestão da proteína através da coluna a 2 mL / min durante 30 min.
    2. Lavar os peptídeos não fosforilados novamente com uma mistura 4: 1 de acetonitrilo contendo um ácido trif luoroacético a 0,1% durante 10 min a um caudal de 1 mL / min. Lava-se com água durante 10 min a um caudal de 1 mL / min.
    3. Fosfopéptidos eluir usando uma solução tampão de pH 7 fosfato 250 mM bombeada a 1 mL / min durante 15 min. Recolhe-se o eluente num frasco e dessalinizar a solução utilizando um protocolo padrão de 19. Preparar um ácido / ml 2,5-di-hidroxibenzóico 2 mg a usá-lo como a matriz para a espectrometria de massa de laser assistida por matriz dessorção / ionização de tempo-de-voo (MALDI-TOF-MS). Tirado 2 ul de ácido 2,5-di-hidroxibenzóico em ponta para eluir o phosphopeptides e identificá-los diretamente sobre a placa MALDI.
    4. Analisar as manchas por MALDI-TOF-MS e regenerar a coluna por lavagem com água e em seguida com metanol.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Uma ilustração esquemática do crescimento PCP sobre a superfície dos poros do monólito de polímero orgânico é mostrado na Figura 1. Nesta figura, ilustra-se o inicial de Fe (III) átomos retido sobre a superfície dos poros do monólito de polímero original é coordenado com grupos funcionais carboxílicos . Utilizando o protocolo descrito aqui ligando orgânico adicional e iões Fe (III) são adicionados à superfície, formação de uma rede de coordenação porosa dentro do monólito de polímero. A Figura 1 também mostra esquematicamente o uso da coluna MOPH capilar preparada como suporte de escoamento para o enriquecimento de fosfopéptidos. Uma imagem de microscopia eletrônica de varredura (SEM) área de superfície e medições de distribuição de poros,, FT-IR e TGA foram coletadas para os materiais preparados (Figura 2). Estas experiências de caracterização fornecida informação valiosa sobre o aparecimento de novas poros após o crescimento do FeBTC PCP (Figura 2A). A morphology do material após a modificação com o FeBTC PCP é mostrado na Figura 2B. Com base na simulação de cristalografia, a espessura da camada de MOF cada indivíduo é estimada em 3 e 5 Å, dependendo da orientação do cristal em crescimento. Os espectros de FT-IR demonstrar a presença de grupos funcionais no polímero monolito tal como sintetizada e os seus homólogos modificados com diferentes números de ciclos FeBTC (Figura 2C). TGA mostra a estabilidade térmica e o aumento de locais metálicos (Figura 2D) obtidos após modificação do monólito de polímero inicial. O resíduo a 600 ° C é α-Fe 2 O 3, tal como foi confirmado por difracção de pó de raios-X. A presença de ferro em formato de coluna capilar é detectado por espectroscopia de dispersão de energia de raios X 21. A Figura 3 mostra um exemplo de uma aplicação de amostra real do material de MOPH desenvolvido para o enriquecimento de fosfopéptidos deuma digestão de leite desnatado.

Figura 1
Figura 1:. Esquema (A) Ilustração que mostra os passos principais para a preparação de uma coluna capilar MOPH para a extracção de fosfopéptidos. (B) de ilustração do processo para a extracção de fosfopéptidos utilizando a coluna MOPH preparado.

Figura 2
Figura 2: a granel resultados da caracterização FeBTC MOPH (A) de distribuição de tamanho dos poros e de adsorção de nitrogênio isotérmicas do monólito de polímero orgânico original e do MOPH após 30 ciclos de coordenação.. (B) Imagem SEM da MOPH após 30 ciclos de coordenação. (C) os espectros de FT-IR do monólito de polímero original e o MOPH após 10, 20 e 30 ciclos de coordenação. (D) TGA do monólito de polímero original após uma única lavagem com a solução de precursor metálico, e após 10, 20 e 30 ciclos de coordenação. (Adaptado de ref. 21 com permissão de John Wiley & Sons.)

Figura 3
Figura 3: Enriquecimento de fosfopéptidos de leite utilizando uma coluna capilar FeBTC MOPH MALDI-TOF-MS Os espectros de uma amostra de leite desnatado digeridos antes e depois de enriquecimento utilizando uma coluna capilar MOPH após 10 ciclos de coordenação FeBTC.. MS picos resultantes de fosfopéptidos são indicados por asteriscos, enquanto que os fragmentos são indicados desfosforilado com hash. Fosfopeptídeos foram atribuídos usando referências da literatura 23-27. (Reproduzido de ref. 21 com permissão de John Wiley & Sons.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

O monólito de polímero original contém grupos funcionais carboxílicos capazes de ligar-se a metais. Coordenando os locais de metal iniciais sobre o material original, somos capazes de crescer um revestimento PCP (Figura 1A), que incorpora uma série de sites de metal adicionais moldando uma rede microporosa. Isso faz com que os materiais apresentados MOPH atraentes para os procedimentos de extracção ou purificação, onde estão envolvidas as espécies metálicas, tais como a técnica de cromatografia de afinidade de metal-ião imobilizada (IMAC). O procedimento geral utilizando uma coluna capilar para o enriquecimento de fosfopéptidos é mostrado na Figura 1B.

A preparação dos monólitos em pó a granel permitiu a caracterização do material monolítico original e os seus homólogos modificados. Medimos os N 2 isotérmicas de captação a 77 K (Figura 2A), que mostra que após 30 ciclos PCP a absorção de N 2 em baixo P / P o largamenteaumentou, indicando a presença de novos microporos no material. A área de superfície dos originais aumentos monólito quase quatro vezes, a partir de 106 m 2 / g a 389 m 2 / g. Apenas realizar um pequeno número de ciclos (10 ciclos PCP) um aumento da porosidade do material para uma área de superfície de 156 m 2 / g foi medida. A preparação de materiais porosos utilizando a abordagem detalhada não se limita apenas ao PCP base de Fe. Substituindo o Fe por Cu, apenas 10 ciclos de revestimento resultante foram CuBTC necessária para aumentar a área de superfície do MOPH de 106 m 2 / g a 219 m 2 / g. Os novos poros presentes no material modificado tem um diâmetro menor do que 3 nm, como mostrado na distribuição do tamanho de poro (Figura 2A). A distribuição do revestimento PCP sobre a superfície do monólito de polímero foi examinada utilizando SEM. Figura 2B, mostra um monólito após 30 ciclos de PCP, que consiste numa estrutura porosa com base em um microglobulrede de ar, mantendo assim a morfologia inicial do monólito de polímero inicial. As grandes meso e macroporos permanecem intactas após modificação manter as excelentes propriedades de fluidez do monólito de polímero orgânico. Usando de FT-IR foi confirmada a incorporação inicial de grupos funcionais carboxílicos (banda a 1707 centímetros -1) para a fixação do FeBTC PCP, bem como monitorizar o crescimento do revestimento pelo aumento das bandas 1382, 1449, 1627 e 3400 centímetros - 1 (Figura 2c). Executando TGA medimos o aumento da quantidade de Fe (III) no material (Figura 2D). Usando de difracção de raios X que confirmou que o resíduo de TGA a 600 ° C é α-Fe 2 O 3 e com base na massa do resíduo, calcula-se a massa% de Fe no monólito de polímero original e os MOPHs. Como um exemplo indicativo, o Fe inicial% sobre o monólito inicial é de 1,1%, e este valor aumentou para 10,5% um umaepois de 30 ciclos PCP.

A preparação de MOPHs é facilmente adaptável a um formato de coluna capilar para o desenvolvimento de fluxo através de aplicações. Neste caso, o MOPH preparado contendo uma abundância elevada de Fe (III), locais na superfície dos poros torna um excelente candidato para o enriquecimento de IMAC baixas fosfopéptidos abundantes. Observa-se um aumento gradual do desempenho do material quando o suporte original com Fe imobilizada (III), é comparado a um suporte análogo depois de 5 ou 10 ciclos de 21 PCP. O passo crítico para a preparação de uma coluna capilar MOPH é assegurar que o número de ciclos do polímero coordenação FeBTC é apropriado para a continuação da aplicação da coluna MOPH. Como um exemplo, a Figura 3 mostra o resultado obtido para o enriquecimento de fosfopéptidos de leite não gordo comercial digerido, utilizando uma coluna capilar MOPH. Neste exemplo, uma coluna MOPH depois de 10 ciclos exibiu um FeBTCseletividade notável para fosfopeptídeos. Por análise directa da amostra sem enriquecimento, nenhum dos baixos fosfopéptidos abundantes são detectados. Após o enriquecimento da mesma amostra utilizando o material desenvolvido MOPH, 12 fosfopéptidos diferentes são extraídos selectivamente permitindo a sua detecção satisfatoriamente. A capacidade de uma coluna capilar modificado com 30 ciclos FeBTC é 3,25 pmol de ATP / ml, o que é superior aos disponíveis comercialmente géis de afinidade de ferro à base de ácido nitriloacético 28. O MOPH a base de Fe pode ser potencialmente desenvolvida implementável para a extracção de outros organofosfatos, tais como pesticidas organofosforados e agentes nervosos. A selectividade do MOPH com o enriquecimento de biomoléculas pode ser ajustado escolhendo um metal com propriedades de ligação diferentes para a preparação do polímero de coordenação.

Nós demonstramos um procedimento simples para o crescimento de revestimentos de PCP altamente porosas em um monólito de polímero porosa, queé o primeiro exemplo de um suporte de fluxo contendo um PCP funcional uniformemente o revestimento dos macroporos de polímero. Os MOPHs resultantes ultrapassar a limitação de transporte de massa associada com o fluxo de difusão através de espaços vazios entre partículas, assim como a penetração nos poros pequenos de sólidos porosos, quando embalado num formato de coluna ou são incorporados em polímeros porosos. Mostrámos a utilidade destes materiais para o enriquecimento de fosfopéptidos por IMAC. O processo descrito aqui pode ser implementado usando numerosos PCP e materiais semelhantes. A principal limitação da técnica é a preparação manual trabalhoso do revestimento. No entanto, a pesquisa atual pelos autores é focado para a automação desta metodologia usando técnicas de fluxo controlado por computador.

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

Química Edição 101 materiais porosos materiais híbridos monólitos de polímeros polímeros de coordenação porosos suportes de escoamento fosfopéptido enriquecimento espectrometria de massa
Preparação de altamente poroso Coordenação Polymer Revestimentos em macroporosas Polymer Monólitos para o enriquecimento avançado de Fosfopeptídeos
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