新型 Ce3+功能化磁性黑磷纳米片：助力磷蛋白质组研究的高效利器

为解决质谱（MS）分析中磷酸肽富集难题，来自内蒙古民族大学的研究人员制备了 Fe3O4/BPNSs-Ce3+，其在磷酸肽富集方面性能良好，有应用潜力。

　　蛋白质磷酸化作为一种翻译后修饰，参与众多生物过程，包括代谢途径、基因表达和细胞分化。目前，质谱（MS）在分析和表征蛋白质磷酸化方面意义重大。然而，由于磷酸肽浓度低以及非磷酸肽的强烈干扰，MS 分析仍面临挑战。因此，在 MS 分析前对磷酸肽进行有效的富集程序，对磷蛋白质组学研究至关重要。

迄今为止，固定化金属离子亲和色谱（IMAC）是最常用的捕获磷酸肽的方法之一。其选择性富集机制基于固定金属离子与带负电荷的磷酸肽之间的螯合相互作用。在 IMAC 策略中，金属离子（Zr⁴⁺、Ti⁴⁺和 Fe³⁺）通过螯合剂（如聚多巴胺、三磷酸腺苷和植酸）固定在基质材料上。然而，许多传统的 IMAC 材料存在问题，包括合成过程复杂以及富集过程稳定性差。因此，开发本身具有金属离子螯合能力的新型基质材料迫在眉睫。

黑磷（BP）作为磷的同素异形体之一，可剥离成黑磷纳米片（BPNSs）。BPNSs 因其大表面积、良好的生物相容性和稳定性而备受关注。郭等人制备了金属离子修饰的 BPNSs，并研究了其稳定性和晶体管性能。在该化合物中，金属离子通过阳离子 -π 相互作用固定在 BPNSs 表面。可以预见，BPNSs 可用作负载金属离子的底物，以构建 IMAC 吸附剂。然而，基于 BPNSs 的磷酸肽富集吸附剂的设计和制备仍有待开发。

在此，研究人员设计并制备了 Ce³⁺功能化磁性黑磷纳米片（Fe₃O₄/BPNSs-Ce³⁺），并研究了其对磷酸肽的富集性能。首先合成块状黑磷并将其剥离成 BPNSs。然后，将 Fe₃O₄颗粒沉积在纳米片表面，得到磁性 BPNSs。引入的 Fe₃O₄颗粒具有良好的超顺磁性，可确保磁性分离。最后，通过阳离子 -π 相互作用将 Ce³⁺离子固定在磁性 BPNSs 上。研究人员详细研究了该材料的亲水性、高表面积和磁响应等特性，并在标准蛋白质和生物样品中研究了其对磷酸肽的富集效率。正如预期的那样，Fe₃O₄/BPNSs-Ce³⁺表现出良好的选择性、高回收率和良好的可重复使用性，证明了其在磷蛋白质组研究中的应用潜力。

Fe₃O₄/BPNSs-Ce³⁺的合成：将黑磷（BP，50mg）加入到 N - 甲基吡咯烷酮（NMP，500mL）中，在 25°C 超声处理 8 小时。7000 转 / 分钟离心 20 分钟后，沉淀物用乙醇冲洗，并在 90°C 干燥，得到黑磷纳米片（BPNSs）。将 BPNSs（50mg）分散在水（100mL）中。快速加入 FeCl₃·6H₂O（100mL，1mg/mL），并在 25°C 搅拌 0.5 小时。然后，加入 FeCl₂·4H₂O（100mL，1mg/mL）和 NH₃·H₂O（5mL），并在 80°C 搅拌 0.5 小时。

在本研究中，通过简便的方法制备了 Ce³⁺离子功能化的磁性黑磷纳米片。通过表征验证了 Fe₃O₄/BPNSs-Ce³⁺的成功合成。基于 IMAC 策略，结合 MS 检测，Fe₃O₄/BPNSs-Ce³⁺被用于从标准蛋白质、人类唾液和血清中捕获磷酸肽。此外，在 A549 细胞裂解物中鉴定出 831 个磷酸肽（代表 622 个磷蛋白）。该方法适用于相关研究。