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多功能核壳式磁性复合微球因为能够同时充分发挥磁核独特的磁响应性和功能壳层提供的功效而在生物分离、医学成像、磁靶向药物输送等生物医用领域具有广阔的应用前景。增强磁性复合微球的磁响应性和表面官能团密度等性能有助于提高磁性复合微球的实际应用效果。选择性分离实际生物样本中的目标蛋白和多肽是进行蛋白组学和肽组学研究的基础。本论文针对蛋白组学及肽组学中选择性富集糖肽、选择性富集磷酸肽以及选择性提取磷酸肽组的难点问题,将高性能磁性复合微球与蛋白及多肽的分析相结合,制备了一系列新型磁性复合微球并进行了实际应用的探索研究,取得的主要研究成果摘要如下：(1)开发了一种简便高效制备MSP@PMAA复合微球的方法。首先通过改良的溶剂热法制备了柠檬酸钠稳定的磁性超级粒子(MSPs);其次对MSPs用MPS进行修饰使MSPs表面带有活性双键；最后以MPS修饰的MSP@MPS作为种子微球、MAA作为单体、MBA作为交联剂,在无需过渡层的辅助下采用蒸馏沉淀聚合技术成功制备了MSP@PMAA核壳式磁性复合微球。各种表征证明MSP@PMAA且有规则的核壳结构、大量的表面羧基官能团、高磁饱和强度以及非常明显的pH响应性。详细考察了聚合反应条件对制备得到的MSP@PMAA复合微球的影响。发现MSP@PMAA复合微球中聚合物壳层的厚度和交联度可以分别通过改变聚合反应体系的浓度以及交联剂MBA与单体MAA的投料比例来进行调节。实验证明本方法还适用于使用其它亲水性单体制备相似结构的磁性聚合物复合微球。(2)在MSP@PMAA微球基础上,以硝酸银为前驱体、正丁胺为还原剂将银纳米粒子沉积到MSP@PMAA微球表面成功制备了MSP@PMAA@Ag-NPs复合微球。利用MSP@PMAA@Ag-NPs复合微球表面Ag-NPs与糖肽中糖链之间发生的可逆的多位点相互作用能够实现选择性富集糖肽。实验证明复合微球对于糖肽的选择性可以达到1：100,而且富集速度极快,孵育时间只需1 min,而整个富集流程只需不到10 min。运用此方法可以从老鼠血清酶解液中鉴定出了463条不重复的多肽,其中245条被鉴定是糖肽。在这245条糖肽中,有127条糖肽分别对应于51种不同的糖蛋白。(3)在MSP@PMAA微球基础上,利用PMAA壳层中羧基与EGMP单体中磷酸基团之间的强氢键相互作用,使用两步蒸馏沉淀聚合法制备了MSP@PMAA@PEGMP核/壳/壳式复合微球。通过Ti4+与PEGMP壳层中磷酸基团之间发生的络合相互作用在MSP@PMAA@PEGMP微球表面牢固固定了一层Ti4+。在高纯金属离子磷酸盐表面和高Ti4+固定量的帮助下,固定了Ti4+的MSP@PMAA@PEGMP-Ti4+复合微球对于富集磷酸肽同时具有高选择性、高灵敏度、良好的富集容量和高富集回收率。运用此方法可以在饮用牛奶蛋白酶解液和人血清中分别成功富集出10条和4条不同的磷酸肽。(4)在MSP@PMAA微球基础上,利用PMAA壳层中羧基与水解生成的Zr(OH)4之间的强氢键相互作用制备了MSP@PMAA@PMAA-Zr(OH)4核／壳／壳式复合微球。采用高温煅烧法将制备得到的MSP@PMAA@PMAA-Zr(OH)4中的Zr(OH)4转变为结晶ZrO2的同时将PMAA中间层选择性除去得到了具有中空结构的yolk-shell MSP@ZrO2微球。在高纯和高结晶性ZrO2表面、高磁响应性以及独特中空结构的帮助下,yolk-shell MSP@ZrO2对于富集磷酸肽同时具有高选择性和高灵敏度。运用此方法可以在人唾液蛋白酶解液中成功富集出33条不同的含有49个磷酸化位点的磷酸肽,这33条磷酸肽分别对应于33个不同的磷酸蛋白。实验证明此制备思路同样适用于制备yolk-shell MSP@ZrO2-TiO2。(5)在柠檬酸钠稳定的MSPs基础上,以NH3·H2O作为催化剂、TBOT作为前驱体,在不使用SiO2等过渡层的辅助下使用溶胶凝胶法在MSPs表面直接包覆无定形TiO2壳层成功制备了MSP@TiO2核/壳式复合微球。使用混合溶剂水热结晶法将MSP@TiO2中无定形的TiO2壳层转变成为了具有结晶和介孔结构的mTiO2壳层。详细考察了水热结晶反应条件对制备得到产物形貌和结构的影响。由水热结晶法制备得到的MSP@mTiO2同时具有高磁响应性、高结晶性、高比表面积以及在溶剂中良好的分散稳定性。在这些优良性质的帮助下,MSP@mTiO2对于富集磷酸肽同时具有非凡的选择性、极高的灵敏度、卓越的富集容量和出色的富集回收率。使用微波辅助水热结晶法可以将传统水热结晶法较长的反应时间(20 h)显著缩短为只有10 min,这有助于大幅减小反应耗能。研究发现使用微波辅助水热结晶法得到产物的比表面积更大,平均孔尺寸更小一些。(6)在MSP@TiO2微球基础上,80℃下水热处理MSP@TiO2制备了具有尺寸筛分效应的MSP@mTiO2-80。在超高比表面积、高TiO2含量以及高磁响应性的帮助下, MSP@mTiO2-80对于富集磷酸肽具有出色的选择性、极高的灵敏度、非凡的富集容量和良好的富集回收率。由于具有合适的孔尺寸以及很窄的孔径分布,MSP@mTiO2-80对非磷酸蛋白和磷酸蛋白都展现出了出色的尺寸排除效应。运用此方法,MSP@mTiO2-80可以从蛇毒制品中选择性提取出35条磷酸肽组,这35条磷酸肽组占鉴定出来的所有多肽的75%。(7)使用混合溶剂溶胶凝胶法制备了单分散的400 nm左右的TiO2微球；接着使用两步回流沉淀法在TiO2微球表面连续包覆了一层不交联的PMAA中间层和一层交联的P(NIPAM-co-MBA)壳层形成了TiO2@PMAA@P(NIPAM-co-MBA)核/壳/壳式复合微球；最后用水热处理将TiO2核转变为具有多孔及结晶结构的mTiO2核的同时除去中间不交联的PMAA中间层制备了rattle-type mTiO2@P(NIPAM-co-MBA)复合微球。在mTiO2核和交联的P(NIPAM-co-MBA)网状凝胶壳层的作用下,rattle-type mTiO2@P(NIPAM-co-MBA)对于选择性提取磷酸肽组显示出了高富集选择性、高灵敏度和出色的尺寸排除效应。实验表明P(NIPAM-co-MBA)凝胶网络壳层的临界阻挡分子量在24 kDa左右。使用MSP@TiO2核取代TiO2核,采用同样的制备路线制备了rattle-type MSP@mTiO2@P(NIPAM-co-MBA)磁性复合微球。添加了磁核的复合微球在实际应用时可以采用磁分离技术从而实现更加方便和快捷的分离。