Chinese onderzoekers hebben grensvlakgepolymeriseerde poreuze polymeerdeeltjes ontwikkeld voor de scheiding van glycopeptiden met een lage hoeveelheid. Deze polymeerdeeltjes met hydrofiele-hydrofobe heterogestructureerde nanoporiën kunnen op efficiënte wijze glycopeptiden met een lage overvloed scheiden van complexe biologische monsters met een grote hoeveelheid achtergrondmoleculen.

Resultaten werden gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen in een artikel getiteld "Interfacially Polymerized Particles with Heterostructured Nanopores for Glycopeptide Separation."

Kwalitatieve/kwantitatieve analyses van biomoleculen met een lage hoeveelheid uit complexe biovloeistoffen zijn van cruciaal belang bij de klinische diagnose en prognose. Bijvoorbeeld, geglycosyleerd Aβ-peptide kan de ziekte van Alzheimer helpen identificeren en circulerend tumor-DNA kan kanker helpen identificeren.

Poreuze polymeermaterialen zijn uitgebreid gebruikt voor scheiding. Echter, de meeste bestaande poreuze polymeermaterialen hebben homogene samenstellingen of poriën. Als resultaat, het efficiënt en specifiek scheiden van subsets van biomoleculen met een lage concentratie van complexe monsters (zoals serum en plasma) is een grote uitdaging. Hoewel recente inspanningen voor oppervlaktemodificatie op molecuulniveau voor deze homogene poreuze polymeermaterialen een verbeterde scheidingsspecificiteit hebben aangetoond, niet-specifieke adsorptie van achtergrondmoleculen met een hoge overvloed bestaat nog steeds.

Endogene glycopeptiden zijn belangrijke biomarkers voor veel ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer en kanker. Echter, hun scheiding wordt altijd geplaagd door de lage overvloed aan glycopeptiden (in het algemeen 10 tot 500 pg/ml in biovloeistoffen) en de hoge overvloed aan achtergrondmoleculen (zoals eiwitten en niet-glycopeptiden) in complexe biovloeistoffen.

Onderzoekers van het Technical Institute of Physics and Chemistry (TIPC) van de Chinese Academy of Sciences hebben onlangs een emulsie-grensvlakpolymerisatiebenadering ontwikkeld om polymeerdeeltjes te synthetiseren met hydrofiele-hydrofobe heterogestructureerde oppervlakken en tweedimensionale Janus-filmactuatoren. Op basis van eerdere onderzoeken, de onderzoekers hebben onlangs een reeks polymeerdeeltjes gesynthetiseerd met hydrofiele-hydrofobe heterogestructureerde nanoporiën door emulsie-grensvlakpolymerisatie, het realiseren van een efficiënte scheiding van laag-overvloedige glycopeptiden van hoog-overvloedige eiwitten en niet-glycopeptiden.

De efficiënte scheiding wordt bereikt door oplosmiddelafhankelijke lokale adsorptie van biomoleculen op het heterogestructureerde oppervlak in de nanoporiën mogelijk te maken door de oplosmiddelpolariteit om te schakelen. De onderzoekers ontdekten dat de deeltjes met grote nanoporiën (gemiddelde poriegrootte, 33 nm) kunnen eiwitten en niet-glycopeptiden adsorberen in oplosmiddelen met hoge polariteit via hydrofobe interacties, terwijl de deeltjes met kleine nanoporiën (gemiddelde poriegrootte, 3 nm) kunnen glycopeptiden adsorberen in een oplosmiddel met lage polariteit via hydrofiele interacties.

Dus, een protocol in twee stappen werd rationeel ontworpen om glycopeptiden met een lage overvloed te scheiden van eiwitten met een hoge overvloed en niet-glycopeptiden. Eerst, het hydrofobe gebied van de deeltjes met grote nanoporiën verwijderde veel hydrofobe eiwitten en niet-glycopeptiden in een oplosmiddel met hoge polariteit. Tweede, hydrofiele glycopeptiden met een lage overvloed werden efficiënt gescheiden via het hydrofiele gebied van de deeltjes met kleine nanoporiën in een oplosmiddel met lage polariteit. De scheidingsefficiëntie van de aan het grensvlak gepolymeriseerde deeltjes is superieur aan bestaande poreuze materialen die worden gebruikt voor glycopeptidescheiding.

Deze deeltjes vormen een goede kandidaat voor toepassing bij de scheiding van biomoleculen met een lage hoeveelheid van biologische monsters en downstream klinische diagnostiek.