English

• 顺式二羟基生物分子，如糖类、核酸、核苷、糖蛋白和儿茶酚胺类等，在生物体的生命活动和疾病的早期诊断中有着极其重要的作用。但该类生物分子在实际生物样品中丰度都很低，而且会受到高丰度共存组分的强烈干扰，所以在研究这些顺式二羟基生物分子之前，首先要对其进行分离富集^[1]。目前用于顺式二羟基生物分子分离富集的方法有凝集素亲和法、亲水相互作用色谱法、肼化学法、免疫亲和法、硼亲和法等。其中硼亲和法作为一种独特的分离和纯化技术，具有广谱选择性、pH调控结合与释放、解吸速度快、与质谱检测兼容性好等优势，在近十年里得到了极大的关注。

  硼亲和材料是基于硼酸配基与顺式二羟基化合物的可逆共价结合来实现对顺式二羟基化合物的选择性分离富集的(图式 1)。当反应体系的pH大于硼酸配基的pK_a时，硼酸配基发生水解，和环境中的OH^-发生配位结合，硼原子由平面型的sp²杂化态转变为四面体的sp³杂化态，再与顺式二羟基化合物中的邻二羟基发生酯化反应，生成稳定的五元环或六元环。在酸性条件下环状的硼酸酯解离，硼原子由sp³杂化态转变为sp²杂化态，释放出顺式二羟基化合物，达到选择性分离富集的目的^[2]。笔者课题组也进行了硼亲和材料的制备及应用研究。如通过氯丙基将氨基苯硼酸接枝到硅胶上，并以具有镇咳平喘、祛痰通便解痉、抗氧化、抗癌等广泛作用和极具开发潜力的罗汉果糖苷Ⅴ粗提物为原料，将所制材料用于提取和纯化罗汉果糖苷Ⅴ。同时，我们在氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯微球上键合氨基苯硼酸，制备了聚合物基质的硼亲和材料，该材料对肌苷的吸附量高达36.0mg/g，有望在检测生物样品中核苷方面发挥积极作用。

  图式 1

  

  图式 1.  硼亲和作用机理示意图^[2]

  Scheme 1.  Schematic diagram of boron affinity mechanism^[2]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  基于硼酸亲和材料的重要性，因此有必要对其研究进展进行总结和综述，以便为科研者提供一定的参考。Li等^[2]于2015年详细分析了硼亲和材料的基质及硼酸配基的结构对其性能的影响，对硼亲和材料的应用进行了总结。本文在此基础上，结合最新的研究报道，总结了硼亲和材料近期的研究进展，并对其应用进行了综述。

  1.   硼亲和材料的发展

  硼酸和顺式二羟基化合物的反应早在170年前就已经被发现了，直到1970年Weith等^[3]将苯硼酸键合到纤维素上，用于核酸和糖类化合物的色谱分离，硼酸键合材料才首次出现。在之后的30多年里，越来越多的硼亲和材料被开发出来。近十几年里，基于蛋白质组学、代谢组学和糖组学等的发展需求，又出现了一系列新的硼亲和材料，包括硼亲和整体柱、硼亲和介孔材料、硼亲和纳米材料及硼亲和印迹聚合物等，并被广泛用于各类顺式二羟基生物分子的分离富集。

  1.1   常规硼亲和材料

  常规硼亲和材料的基质可以分为有机基质和无机基质两种，大多用作色谱分离介质或吸附剂。

  1.1.1   有机基质的硼酸亲和材料

  常规有机基质的硼酸亲和材料包括纤维素类、聚苯乙烯类、聚丙烯酰胺类、琼脂糖类、聚丙烯酰胺葡聚糖类、聚甲基丙烯酸酯类等。将取代硼酸基团修饰到上述基质上，或通过功能性单体共聚的方法将苯硼酸基团直接引入基质上，均可以制备硼亲和材料。

  最早的硼亲和材料基质是纤维素^[3]，但在色谱分离中，纤维素具有流速和结合容量低、非特异性吸附高的缺点。1975年，Elliger等^[4]以对乙烯基苯硼酸为功能性单体，通过共聚法制备了以大孔聚苯乙烯微球为基质的硼酸亲和材料，并用于顺式二羟基化合物的色谱分离。1977年，Hageman等^[5]将氨基苯硼酸修饰到聚丙烯酰胺凝胶球上，通过选择性吸附三磷酸腺苷，实现了对环磷酸腺苷的纯化。然而随着流动相pH及离子强度的变化，聚丙烯酰胺色谱柱会发生溶胀或收缩，限制了该基质的应用。相比以上基质，琼脂糖凝胶具有非特异性吸附低的优点，被广泛用作硼酸亲和材料的基质，但其稳定性和抗压能力较差。为了克服这个缺点，1992年Bisse等^[6]将氨基苯硼酸修饰到均三嗪活化的聚丙烯酰胺葡聚糖上，首次制备了以聚丙烯酰胺葡聚糖为基质的硼酸亲和材料，该材料可以有效分离糖基化和非糖基化血红蛋白。1996年Koyama等^[7]开发了一种以聚甲基丙烯酸酯颗粒为基质的亲水性硼亲和材料，并用于糖化血清蛋白的色谱分离。最近，Çetinkaya等^[8]通过亲核取代反应在大孔聚4-(氯甲基)苯乙烯-二乙烯苯微球上键合了3-氨基苯硼酸，由此制备的硼亲和微球可以从植物提取液中选择性结合黄酮类化合物。Pan等^[9]用高内相乳液模板法制备了大孔聚4-乙烯基苯硼酸-丙烯酸丁酯-二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚物，并用于天然黄酮类化合物毛地黄黄酮的吸附。

  1.1.2   无机基质硼酸亲和材料

  相对于有机基质而言，无机基质材料(如硅胶)机械强度高、耐高压且容易制备硼亲和材料，如先在硅胶上接枝氯丙基、胺丙基、环氧、巯基等基团，再与氨基苯硼酸、醛基苯硼酸等反应，即可获得硼亲和材料，但是硅胶基质硼亲和材料pH适用范围窄，在碱性条件下化学稳定性较差。近年来也有研究者用金属材料作为基质来制备硼亲和材料。Xu等^[10]通过点击化学反应将丙烯酸丙炔酯与叠氮功能化的间氨基苯硼酸偶联，制备了一种荧光硼酸单体，然后将该单体通过表面原子转移自由基引发聚合接枝到胺丙基修饰的硅胶上，得到了一种新型的硅胶硼亲和材料，该材料能在生理pH条件下吸附单糖类化合物，并被用于糖蛋白的快速分离。He等^[11]通过路易斯酸碱反应将修饰后的氨基苯硼酸键合到镁-锆复合材料的表面，得到的硼酸亲和材料能够从尿液中富集胞嘧啶核苷、尿苷、鸟嘌呤和腺苷4种核苷。Liang等^[12]利用巯基在金表面的自组装性质，在金表面构建了硼酸亲和分子团队，在中性条件下实现了对顺式二羟基化合物的选择性富集。

  1.2   硼亲和整体柱

  整体柱是通过在柱管内原位聚合或固化的方法制备得到的具有多孔结构的整体棒状固定相，首现于20世纪90年代。2006年，Potter等^[13]将苯硼酸基团接枝在聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-二甲基丙烯酸乙二醇酯(poly(GMA-EDMA))整体柱上，首次制备了硼亲和毛细管整体柱。与常规的硼亲和色谱柱相比，硼亲和整体柱具有易制备、低成本、低背压和传质速率快等特点，尤其适用于毛细管高效液相色谱，消耗少量样品即可获得较高的柱效和分离度，且易与质谱进行在线耦联。基于以上优点，近十几年来硼酸亲和整体柱得到了迅速发展。根据基质的不同，硼亲和整体柱被分为硼亲和有机聚合物整体柱和硼亲和无机-有机杂化整体柱。

  1.2.1   硼亲和有机聚合物整体柱

  硼亲和整体柱是在聚合物整体柱的基础上逐渐发展起来的，通过后修饰法或功能单体共聚引入硼酸功能基团，具有通透性及孔径可调、耐酸碱能力强、生物相容性好且制备方法简单等特点。刘震课题组对硼亲和色谱整体柱进行了研究，在拓展硼亲和整体柱pH适用范围方面做了大量的工作。他们通过“协同共单体开环聚合法”制备了可以在中性条件下使用的硼亲和聚合物整体柱^[14]。首先，3-氨基苯硼酸与1, 6-己二胺通过B-N配位作用形成两端带有氨基的稳定复合物，随后该复合物与三(2, 3-环氧基丙基)异氰酸酯通过氨基和环氧的开环聚合制备聚合物整体柱，B-N配位键被保留在柱内，硼原子以sp³杂化态存在，有利于硼酸配基与顺式二羟基化合物结合，该整体柱在中性条件下对邻苯二酚小分子有较强的保留(图式 2)。此外，他们用4-(3-丁烯基砜基)苯硼酸为功能单体，N, N-亚甲基二丙烯酰胺(MBAA)为交联剂，通过原位聚合制备了硼亲和整体柱，由于3-丁烯基砜基的吸电子作用降低了硼酸基团的pK_a值，使得该整体柱可以在中性条件下分离富集核苷和糖蛋白^[15]。之后该课题组又制备了能在酸性条件下工作的硼亲和整体柱。他们先以GMA为功能单体、聚乙醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂制备了具有环氧基的整体柱，然后将Wulff型苯硼酸衍生物[3-(二甲氨甲基)苯胺-4-频哪醇硼酸酯]修饰到整体柱上，该硼酸配基中存在分子内B-N配位键，此时硼原子以sp³杂化态存在，在中性及中度酸性条件下仍能保持，因此该硼亲和整体柱的结合pH可降低到5.5^[16]。基于此思路，他们^[17]用GMA为功能单体、MBAA为交联剂制备了整体柱，将改进Wulff型苯硼酸3-羧基-邻羟甲基苯硼酸修饰到整体柱上，该硼酸配基内存在B-O键，使得整体柱表现出良好的水溶性和较高的结合容量，结合pH进一步降低到了5.0。这两种整体柱中硼亲和功能团可在更大pH范围内发挥作用，从而适用于大多数生理样品如唾液、尿液等的分析。

  图式 2

  

  图式 2.  B-N配位反应(Ⅰ)和单体协同作用的开环聚合反应(Ⅱ)^[14]

  Scheme 2.  B-N coordination(Ⅰ) and ring-opening polymerization with synergistic co-monomers (Ⅱ)^[14]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  1.2.2   硼亲和无机-有机杂化整体柱

  硼亲和无机-有机杂化整体柱兼具了有机聚合物整体柱制备简单、pH适用范围宽和硅胶无机整体柱机械强度高、比表面积大、柱效和通透性高的优点，是近几年的研究热点。Lin等^[18]用一锅法制备了硼亲和有机-无机整体柱，首先在酸性条件下，单体四甲氧基硅烷(TMOS)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-MAPS)发生水解和缩聚，再与4-乙烯基苯硼酸(VPBA)共聚，反应结束后去除致孔剂，由此得到的杂化整体柱可用于糖蛋白的分离富集(图式 3)，该方法省时简单，开创了制备硼亲和有机-无机整体柱的先河。之后Li等^[19]用3-丙烯酰胺苯硼酸代替乙烯基苯硼酸，用相同方法制备的杂化整体柱不仅能在中性或酸性条件下分离富集核苷和儿茶酚，还可以对人尿样品中的组分进行二维分离。Li等^[20]在酸性条件下，水解和缩聚TMOS和氯丙基三甲氧基硅烷(CTMS)，再将3-吡啶硼酸修饰到整体柱上，由于两性N杂原子的存在，该整体柱硼亲和功能团结合pH可降低到4.5，在不调节pH的情况下即可直接分析血液、泪液、尿液和唾液等生物样品。

  图式 3

  

  图式 3.  VPBA-硅胶杂化整体柱的制备(A)以及对糖蛋白的捕获(B)^[18]

  Scheme 3.  One-pot synthesis of VPBA-silica hybrid affinity monolith (A) and its recognition mechanism toward glycoproteins (B)^[18]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  1.3   硼亲和介孔材料

  介孔材料是指孔径在2~50 nm之间的一类多孔材料，这类材料的孔隙排列有序、比表面积大、孔径分布窄，被广泛应用于样品的分离和前处理，其中介孔硅材料表面大量的硅羟基更有助于硼亲和修饰。Xu等^[21]在2009年首次制备了硼亲和介孔材料，先用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GLYMO)与3-氨基苯硼酸反应，得到的产物再与介孔硅反应，该硼亲和材料能够用于糖肽的选择性富集。Liu等^[22]通过介孔硅与氨丙基三乙氧基硅烷(AMEO)反应，在硅胶上引入氨丙基后，与4-羧基苯硼酸反应得到硼酸功能化的介孔硅。该材料具有很高的灵敏度和结合容量，可以用于大鼠血清中内源性糖肽的富集。

  1.4   硼亲和纳米颗粒

  纳米材料吸附性强、比表面积大，硼亲和纳米材料结合了纳米材料和硼酸功能团的优点，成为近几年来从复杂生物样品中识别和分离顺式二羟基生物分子领域的一大研究热点，其中硼亲和磁性纳米颗粒因具有良好的生物相容性、低毒性、易回收和易制备等优点，在顺式二羟基生物分子的分离富集方面有着独特的优势。Zhou等^[23]用一锅法制备了氨基功能化的Fe₃O₄磁性纳米颗粒，与己二酰氯反应后再通过酰氯和氨基的反应将氨基苯硼酸修饰到纳米颗粒上，得到的硼亲和磁性纳米颗粒能够用于糖蛋白的选择性分离。然而，磁性纳米颗粒易团聚和表面不易修饰的缺点限制了其应用，核壳结构的硼亲和磁性纳米材料的研发有效解决了这一问题，拓展了磁性纳米材料的应用。Zhang等^[24]首先制备了Fe₃O₄纳米颗粒，用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷(MPS)修饰后引入丙烯酰基，再加入4-氯甲基苯乙烯和二甲基丙烯酸乙二酯，偶氮二异丁腈(AIBN)引发自由基聚合反应生成聚合物包覆的磁性纳米粒子，进一步叠氮功能化后通过点击化学将硼酸基团键合到磁性纳米粒子上，该硼亲和纳米材料能够从鸡蛋清中富集糖蛋白，具有很高的选择性和结合能力。Li等^[25]以Fe₃O₄磁性纳米粒子为基质，包覆硅胶后用氨丙基三乙氧基硅烷修饰，再依次与戊二醛、聚乙烯亚胺(PEI)和4-醛基苯硼酸(4-FPBA)反应，由此制备的Fe₃O₄@SiO₂@PEI-FPBA硼亲和磁性纳米材料能够从人尿中富集核苷和核糖基化代谢产物。

  1.5   硼亲和分子印迹聚合物

  分子印迹聚合物(MIPs)具有与某一特定的目标分子(即模板分子)在空间结构、尺寸大小、结合位点互补的立体孔穴，因此对目标分子有高度特异选择性，是分离、催化等众多领域中重要的功能材料^[26]。利用硼亲和技术在捕获和释放顺式二羟基化合物方面的独特优势，很容易实现模板分子的印迹和移除，所以基于硼亲和作用的分子印迹聚合物越来越受到人们的关注。

  Yang等^[27]制备了柚皮苷的分子印迹聚合物，首先模板分子柚皮苷与4-乙烯基苯硼酸反应得到共价复合物，产物与乙二醇二甲基丙烯酰胺共聚后，酸性条件下去除模板分子即得到柚皮苷的分子印迹聚合物，该聚合物能从橘红提取物中选择性识别富集柚皮苷。但是这种制备方法只适合于模板为小分子的化合物，对蛋白质等生物大分子存在模板去除困难和易变性等不利因素，由此制备的蛋白质印迹聚合物无法达到预期效果。基于此Li等^[28]提出了光刻法制备糖蛋白分子印迹聚合物。4-乙烯基苯硼酸与糖蛋白模板分子通过硼亲和共价结合形成的复合物与交联剂PGEDA、光引发剂混合形成均一预聚液，经过十几秒的光引发聚合即得到糖蛋白印迹的分子印迹聚合物，该方法通过采用快速的光聚合避免了蛋白质发生构象变化。此外将预聚液涂覆在固相载体表面，光引发聚合后制备得到薄层印迹聚合物，用酸性溶液可以很容易地去除模板糖蛋白，由此制备的印迹薄层有极高的选择性和抗干扰能力(图 1)。在此基础上Lin等^[29]又提出了可控定向表面印迹法，制备了一种辣根过氧化物酶(HRP)的分子印迹整体柱。4-乙烯基苯硼酸、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)在毛细管中反应聚合得到大孔整体柱。HRP在碱性条件下通过硼酸亲和作用锚定到整体柱表面，之后在毛细管中注入多巴胺溶液，多巴胺通过自聚在柱表面生成印迹层，酸性条件下去除HRP得到的印迹聚合物整体柱对HRP有良好的专一性，可以在生理条件下从人血清中选择性富集HRP。

  图 1

  

  图 1.  光刻法的硼亲和分子印迹的原理和过程^[28]

  Figure 1.  The principle (A) and procedure (B) of photolithographic boronate affinity molecular imprinting^[28]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  2.   硼酸亲和材料的应用

  近十几年来，除了一些结构新颖、功能独特的硼亲和材料被成功研制，硼亲和材料在应用方面也取得了显著进步，涉及到硼亲和分离富集、疾病诊断、适配体筛选、药物传递和生物传感等众多领域。

  2.1   亲和分离与富集

  硼酸亲和材料被广泛应用于糖类、核苷、核苷酸、核酸、糖肽、糖蛋白以及儿茶酚胺类、黄酮类等含有顺式二羟基化合物的分离富集。Wang等^[30]用苯硼酸修饰的无定形硅胶分离富集腺苷，在腺苷与脱氧腺苷质量比1:1至1:100范围内，仍对腺苷有良好的选择性，并且能从SMMC-7721细胞和Hela细胞中选择性富集核苷。Chen等^[31]用自制的巯基键合硅胶与4-乙烯基苯硼酸通过巯基-烯点击化学制备了硼酸亲和材料，可以从HRP的胰蛋白酶消化液中选择性富集29种碱性糖肽。该材料从胎球蛋白和BSA的混合消化液中富集糖肽，二者摩尔比为1:10和1:100时，分别能富集23种和14种酸性糖肽。此外，他们用该硼亲和材料从经过处理的肺癌患者血清中，成功鉴定出71种糖蛋白的101个独特糖基化位点。Luo等^[32]用氨基苯硼酸修饰二维单层氧化石墨烯后结合卵清蛋白，经溶胶-凝胶法在其表面包覆一层有机硅，去除模板蛋白后得到了对卵清蛋白有双重识别能力的硼亲和印迹材料，其结合位点同时具有硼亲和配基以及与卵清蛋白结构相匹配的形状，能排除糖蛋白卵铁传递蛋白的干扰，从鸡蛋清中特异性选择富集卵清蛋白，极大地提高了硼亲和材料的选择性。Peng等^[33]也制备了具有双重识别能力的D-葡萄糖印迹硼亲和磁性纳米材料，对黄豆苷、黄豆黄苷两种含有葡萄糖基团的黄酮苷类化合物有良好的选择性，但是芦丁在葡萄糖基上连有鼠李糖残基，不能被选择性吸附。该材料被用于从黄豆提取液中选择性富集黄豆苷、黄豆黄苷和染料木素。Espinabenitez等^[34]制备了硼亲和毛细管硅胶整体柱，与毛细管电泳串联耦合后在10min内成功实现了2μL尿液样本中儿茶酚胺神经递质的全自动化分析。此外由于细胞表面含有各种类型的糖，基于硼亲和作用对各种细胞的富集和检测也得到了研究者的广泛关注^{[35, 36]}。

  2.2   疾病诊断

  糖类、糖蛋白、糖肽等许多顺式二羟基生物分子在体液和组织中的含量水平与人体的健康状态息息相关，可以作为疾病的生物标记物，尤其是糖蛋白与很多疾病的发生密切相关。硼亲和材料作为有效分离糖类、糖蛋白等疾病生物标记物的功能性材料，具有很好的临床应用价值。甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA)是肝癌临床筛查中常用的生物标记物，Zhang等^[37]建立了一种同时测定癌症患者血清中AFP和CEA含量的免疫分析法。首先苯硼酸修饰的磁性微球与AFP和CEA通过硼亲和作用相结合，再分别与甲胎蛋白抗原-金纳米粒子偶合物及癌胚抗原抗体-银纳米粒子偶合物发生免疫反应，磁球的酸洗脱液用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行分析，根据金和银的信号峰强度分别对两种蛋白质进行定量。该方法结合了硼酸亲和良好的选择性及ICP-MS的高灵敏度，在科学研究和临床诊断方面有潜在的应用前景。

  血糖监测在临床诊断、控制和糖尿病治疗等方面有非常重要的意义。Wang等^[38]用原子转移自由基聚合制备了具有多个重复荧光团的荧光聚合物，该聚合物的链端连有苯硼酸基团。葡萄糖的2个硼酸结合位点之一与一种硼亲和材料结合后，再与荧光聚合物链段的苯硼酸相结合，形成硼酸-葡萄糖-硼酸三明治夹层结构，然后利用聚合物的荧光强度能实现葡萄糖的定量检测。该方法可以排除果糖、乳糖等的干扰，特异性地结合葡萄糖，从而用于监测人体血糖。

  2.3   适配体筛选

  适配体是能够与目标分子特异性结合的寡核苷酸，可以在科研及临床应用中部分取代抗体，有很大的发展前景。利用指数富集的配体进化技术(SELEX)可以从特定的寡核苷酸库中筛选出目标分子的适配体，其中毛细管电泳法(CE-SELEX)耗时短，工作量小，受到研究者的广泛青睐。Nie等^[39]对CE-SELEX法进行了改进，采用硼亲和毛细管整体柱作为适配体筛选平台，成功筛选出了HRP的7个单链DNA(ssDNA)适配体。硼亲和整体柱能与HRP结合，但对DNA文库没有非特异性吸附，只有与HRP结合的ssDNA才能被整体柱保留，HRP-ssDNA复合物被洗脱下来后再进行毛细管电泳分析及扩增。与传统的CE-SELEX法相比，该方法具有快速、高效和试剂用量少等优点。Li等^[40]将硼亲和磁性纳米材料与传统的CE-SELEX法相结合成功筛选出核糖核酸酶(RNase B)和碱性磷酸酶(ALP)的高特异性ssDNA适配体。在用CE-SELEX方法筛选之前，硼酸亲和磁性纳米颗粒与糖蛋白结合，对ssDNA文库进行选择性富集后，洗脱液再进行毛细电泳分离和扩增，硼亲和磁性纳米颗粒的使用使后续的毛细管电泳筛选更为有效。该方法具有快速、高效和特异性强等优点，同时有效地避免了阴性筛选。

  2.4   药物传递

  硼酸亲和材料在pH响应药物可控释放方面有广阔的应用前景。众所周知，肿瘤的微环境呈弱酸性，pH在6.5~7.0之间，低于正常组织(pH7.4)，此差值可以作为药物传递系统的触发信号。Liu等^[41]报道了一种pH响应的硼亲和中空纳米介孔硅药物释放体系，即通过硼亲和反应将儿茶酚修饰的β-环糊精键合到硼亲和介孔硅表面从而进行堵孔，然后聚乙二醇化的1-氨甲基金刚烷通过主-客体作用固定在介孔硅球上，聚乙二醇(PGE)膜可以有效地抑制蛋白质的非特异性吸附及细胞摄取。该传递系统通过电子顺磁共振效应到达肿瘤部位时(pH 6.8)，亚氨键断链释放PGE，从而增强细胞摄取。在细胞内的酸性条件下(pH 5.0)硼酸-邻苯二酚酯键断裂使β-环糊精脱落开孔，中空介孔硅球内的盐酸阿霉素释放，从而抑制肿瘤的生长。该方法毒副作用小，为研发下一代药物载体提供了新思路。此外，Wang等^[42]制备了硼亲和纳米粒子用作大黄素的药物载体，酸性条件下通过硼酸酯键断裂实现释放，该材料在多酚类药物的可控释放方面有较好的应用前景。

  2.5   生物传感

  生物传感器是由分子识别元件和信号转换器构成的分析检测手段，具有灵敏度高、操作简便、选择性好等优点。基于硼酸亲和作用的生物传感器可以用于多巴胺、糖类和糖蛋白等的分析检测。Krismastuti等^[43]在多孔硅薄膜的孔隙间共价接枝聚4-乙烯基苯硼酸聚合物制备了一种光学生物传感器，可以用于葡萄糖的含量检测。该传感器性能良好，能够检测慢性伤口渗出液中葡萄糖的含量，可用于慢性伤口愈合轨迹的预测。Dervisevic等^[44]利用电化学反应使3-噻吩基苯乙烯和噻吩在铅笔石墨电极上反应构建了可用于多巴胺检测的生物电化学传感器，该传感器具有良好的重现性、稳定性、选择性和抗干扰能力，并成功用于未经稀释的人体尿液中多巴胺的含量测定。

  3.   结语

  硼亲和材料在近十几年里得到了飞速发展，在常规硼亲和材料的基础上，又出现了多孔整体柱、介孔材料、纳米颗粒以及分子印迹聚合物等多种形式，并被广泛应用于血液、尿液、唾液和泪等生物样品中顺式二羟基生物分子的分离分析。

  用于高效液相色谱的常规硼亲和材料填充柱传质扩散慢、死体积大，导致其柱效低，难以对生物大分子进行高效快速的分离分析。与之相比较，硼亲和整体柱具有易制备、低成本、低柱压和传质速率快等特点，能在几分钟甚至几十秒的时间内实现对顺式二羟基生物大分子的分离，是当前硼酸亲和材料的研究热点。然而，该材料仍有一些不容忽视的缺点，如孔径分布范围宽、制备过程中影响因素众多不易协调、使用寿命短等。因此，探索新的硼酸亲和整体柱制备方法，优化制备条件和过程，同时提高其亲和力和结合容量来满足对低丰度分析物的富集要求，可能会是未来硼酸亲和整体柱材料的一个发展方向。另外，由于制备硼亲和有机聚合物整体柱时可供选择的有机硼酸配基和交联剂种类丰富，且制备方法简单，目前相关的研究占据了硼亲和整体柱研究的核心位置。但是在分析过程中，流动相中的有机溶剂会溶胀聚合物整体柱，而且聚合物基质本身存在的非特异性吸附也会降低其亲和选择性^[18]。相较于有机聚合物整体柱，有机-无机杂化整体柱展现了良好的亲水性能，在生物样品的分析分离方面具有广阔的应用前景，然而目前有关硼亲和有机-无机杂化整体柱的研究相对较少，还需要科研者付出更多的努力。硼亲和磁性纳米材料在分离富集顺式二羟基生物分子方面有着独特的优势，但是难以实现与高效液相色谱、质谱等在线联用，并且离线的分离分析过程中样品损失会降低分析测试结果的重现性。此外硼亲和磁性纳米材料的结合能力普遍较弱，因此开发具有高亲和力的硼亲和磁性纳米材料十分必要。相比非印迹硼亲和材料，硼亲和分子印迹聚合物具有更强的特异性，在糖蛋白疾病标志物识别领域中具有独特的优势，这也可能是硼亲和分子印迹聚合物今后发展的一个重要方向。

  总体来说，硼亲和材料在近十几年里迎来了一个新的发展高峰，相信今后硼亲和材料将会在复杂生物样品的分离分析中，尤其在基因组研究和蛋白质组学中发挥越来越大的作用。

• 1. [1]

     Z Liu, H He. Acc. Chem. Res., 2017, 50(9):2185~2193. doi: 10.1021/acs.accounts.7b00179

  2. [2]

     D J Li, Y Chen, Z Liu. Chem. Soc. Rev., 2015, 44:8097~8123. doi: 10.1039/C5CS00013K

  3. [3]

     H L Weith, J L Wiebers, P T Gilham. Biochemistry, 1970, 9(22):4396~4401. doi: 10.1021/bi00824a021

  4. [4]

     C A Elliger, B G Chan, W L Stanley. J. Chromatogr. A, 1975, 104(1):57~61. doi: 10.1016/S0021-9673(01)85487-X

  5. [5]

     J H Hageman, G D Kuehn. Anal. Biochem., 1977, 80(2):547~554. doi: 10.1016/0003-2697(77)90678-9

  6. [6]

     E Bisse, H Wieland. J. Chromatogr. B, 1992, 575(2):223~228. doi: 10.1016/0378-4347(92)80149-K

  7. [7]

     T Koyama, K I Terauchi. J. Chromatogr. B, 1996, 679(1/2):31~40. doi: 10.1016/0378-4347(95)00578-1

  8. [8]

     O Çetinkaya, M E Duru, H Çiçek. J. Chromatogr. B, 2012, 909(1):51~60.

  9. [9]

     J M Pan, X B Huang, L Gao et al. Chem. Eng. J., 2017, 312:263~274.

  10. [10]

      Z F Xu, M A Uddin, T Kamra et al. ACS Appl. Mater. Interf., 2014, 6(3):1406~1414. doi: 10.1021/am405531n

  11. [11]

      H B He, Y R Sun, B Li et al. Anal. Methods, 2013, 5(6):1435~1441. doi: 10.1039/c2ay26420j

  12. [12]

      L Liang, Z Liu. Chem. Commun., 2011, 47(8):2255~2257. doi: 10.1039/c0cc02540b

  13. [13]

      O G Potter, M C Breadmore, E F Hilder. Analyst, 2006, 131(10):1094~1096. doi: 10.1039/b609051f

  14. [14]

      L B Ren, Z Liu, Y C Liu et al. Angew. Chem., 2009, 121(36):6832~6835. doi: 10.1002/ange.200902469

  15. [15]

      Y C Liu, L B Ren, Z Liu. Chem. Commun., 2011, 47(17):5067~5069. doi: 10.1039/c0cc05675h

  16. [16]

      H Y Li, Y C Liu, J Liu et al. Chem. Commun., 2011, 47(28):8169~8171. doi: 10.1039/c1cc11096a

  17. [17]

      H Y Li, H Y Wang, Y C Liu et al. Chem. Commun., 2012, 48(34):4115~4117. doi: 10.1039/c2cc30230f

  18. [18]

      Z A Lin, J L Pang, H H Yang et al. Chem. Commun., 2011, 47(34):9675~9677. doi: 10.1039/c1cc13082j

  19. [19]

      Q J Li, C C Lü, H Y Li et al. J. Chromatogr. A, 2012, 1256(18):114~120.

  20. [20]

      D J Li, Q J Li, S S Wang et al. J. Chromatogr. A, 2014, 1139:103~109. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22883162

  21. [21]

      Y W Xu, Z X Wu, L J Zhang et al. Anal. Chem., 2009, 81(1):503~508. doi: 10.1021/ac801912t

  22. [22]

      L T Liu, Y Zhang, L Zhang et al. Anal. Chim. Acta, 2012, 753(21):64~72.

  23. [23]

      W Zhou, N Yao, G P Yao et al. Chem. Commun., 2008, 43(43):5577~5579.

  24. [24]

      X H Zhang, X W He, L X Chen et al. J. Mater. Chem. B, 2014, 2(21):3254~3262. doi: 10.1039/c4tb00379a

  25. [25]

      H Li, Y G Shan, L Z Qiao et al. Anal. Chem., 2013, 85(23):11585~11592. doi: 10.1021/ac402979w

  26. [26]

      张现峰, 杜学忠. 化学进展, 2016, 28:149~162. doi: 10.7536/PC150719

  27. [27]

      W L Yang, S M Huang, Q Z Wu et al. J. Polym. Res., 2014, 21(4):383~390. doi: 10.1007/s10965-014-0383-x

  28. [28]

      L Li, Y Lu, Z J Bie et al. Angew. Chem., 2013, 125(29):7599~7602. doi: 10.1002/ange.201207950

  29. [29]

      Z A Lin, J Wang, X Q Tan et al. J. Chromatogr. A, 2013, 1319(20):141~147. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021967313016786

  30. [30]

      S Wang, H Li, X Guan et al. Talanta, 2017, 166:148~153. doi: 10.1016/j.talanta.2017.01.048

  31. [31]

      J Y Chen, X H Li, M Y Feng et al. Anal. Bioanal. Chem., 2016, 409(2):519~528.

  32. [32]

      J Luo, J Huang, J J Cong et al. ACS Appl. Mater. Interf., 2017, 9(8):7735~7744. doi: 10.1021/acsami.6b14733

  33. [33]

      M J Peng, H Y Xiang, X Hu et al. J. Chromatogr. A, 2016, 1474:8~13. doi: 10.1016/j.chroma.2016.10.059

  34. [34]

      M B Espinabenitez, J Randon, C Demesmay et al. J. Chromatogr. A, 2017, 1494:65~76. doi: 10.1016/j.chroma.2017.03.014

  35. [35]

      A E Ivanov, A Kumar, S Nilsang et al. Colloid. Surf. B, 2010, 75(2):510~519. doi: 10.1016/j.colsurfb.2009.09.028

  36. [36]

      A Srivastava, A K Shakya, A Kumar. Enzyme Microb. Tech., 2012, 51(6/7):373~381.

  37. [37]

      X Zhang, B B Chen, M He et al. Spectrochim. Acta B, 2015, 106:20~27. doi: 10.1016/j.sab.2015.01.011

  38. [38]

      C Z Wang, Y L Li, Y M Wei. Sens. Actuat. B, 2017, 247:595~601. doi: 10.1016/j.snb.2017.03.093

  39. [39]

      H Y Nie, Y Chen, C C Lü et al. Anal. Chem., 2013, 85(17):8277~8283. doi: 10.1021/ac4015353

  40. [40]

      X L Li, Y J He, Y Y Ma et al. Anal. Chem., 2016, 88(19):9805~9812. doi: 10.1021/acs.analchem.6b02907

  41. [41]

      J J Liu, L Zhong, J X Zhang et al. Biomaterials, 2016, 83:51~56. doi: 10.1016/j.biomaterials.2016.01.008

  42. [42]

      B Wang, L Chen, Y J Sun et al. J. Mater. Chem. B, 2015, 3(18):3840~3847. doi: 10.1039/C5TB00065C

  43. [43]

      F S H Krismastuti, W L A Brooks, M J Sweetman et al. J. Mater. Chem. B, 2014, 2(25):3972~3983. doi: 10.1039/C4TB00231H

  44. [44]

      M Dervisevic, M Senel, E Cevik. Mater. Sci. Eng. C, 2017, 72:641~649. doi: 10.1016/j.msec.2016.11.127

• 

  图式 1  硼亲和作用机理示意图^[2]

  Scheme 1  Schematic diagram of boron affinity mechanism^[2]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图式 2  B-N配位反应(Ⅰ)和单体协同作用的开环聚合反应(Ⅱ)^[14]

  Scheme 2  B-N coordination(Ⅰ) and ring-opening polymerization with synergistic co-monomers (Ⅱ)^[14]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图式 3  VPBA-硅胶杂化整体柱的制备(A)以及对糖蛋白的捕获(B)^[18]

  Scheme 3  One-pot synthesis of VPBA-silica hybrid affinity monolith (A) and its recognition mechanism toward glycoproteins (B)^[18]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 1  光刻法的硼亲和分子印迹的原理和过程^[28]

  Figure 1  The principle (A) and procedure (B) of photolithographic boronate affinity molecular imprinting^[28]

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
•