本论文针对目前蛋白质组学研究中面临的分离富集及鉴定方面的热点难点问题，将功能磁性材料与蛋白质分析结合起来，开展了一系列研究工作，发展了相关的新技术新方法并进行了实际的应用研究，取得了一些创新性研究结果。主要研究内容和取得的主要研究成果摘要如下：第一章概述了蛋白质组学目前分离鉴定研究的主要技术手段及分离富集新技术研究的发展趋势；概述了磁性聚合物微球的特点及其应用；就功能材料应用于分离富集低丰度蛋白和翻译后修饰蛋白质的研究进展进行了综述；提出了本论文选题的目的和意义。第二章针对低丰度蛋白及肽段的分离鉴定，采用水热法制备了具有超顺磁性的四氧化三铁磁性微球；采用溶胶-凝胶法在其表面包覆二氧化硅层，合成制备了具有核壳结构的Fe₃O₄@SiO₂磁性硅球；并在其表面进行硅烷化修饰。利用振动样品磁场计、傅立叶变换红外光谱仪、透射及扫描电子显微镜、热失重分析仪等对我们制备的C8键合相疏水性硅球磁性材料C8-f-Fe₃O₄@SiO₂进行了表征。该材料的硅层表面与报道过的同类材料的聚合物表面相比，具有更好的生物相容性。将其应用于富集低丰度肽段，富集倍数达到100倍以上；即使对高浓度的盐溶液中的肽段仍能实现有效富集。进一步用于血清中游离低丰度肽段的分离富集。实验结果表明，其对于血清中游离肽段的富集效果达到并超过了已经报道的同类材料的效果。第三章针对翻译后修饰蛋白质组中的磷酸化蛋白及肽段的分离富集问题，采用固定金属亲和色谱（IMAC）原理，在Fe₃O₄@SiO₂磁性硅球表面键合上螯合金属离子的官能团，将Fe（Ⅲ）固定在磁球表面。采用傅立叶变换红外光谱仪等对其进行了表征与确认。以β-casein标准蛋白为测试对象，实验证明该材料对于磷酸化肽段具有很好的选择性富集效果，信躁比可提高10倍以上。实验得到了该材料选择性富集磷酸化肽段的最佳条件并考察了该材料对于混合蛋白酶解肽段体系中磷酸化肽段的选择性富集性能，富集到的磷酸化肽可洗脱分析也可无需洗脱直接进行质谱分析，显示了该方法的灵活性。在此基础上，进一步用于人血清中游离的磷酸化肽段的富集，并采用质谱进行了磷酸化肽段结构以及磷酸化位点的鉴定，获得了一批磷酸化肽段数据。以鼠肝蛋白提取物为研究对象，将提取蛋白酶解得到的鼠肝肽段混合物，分别采取两条技术路线进行分离鉴定：（a）将肽段混合物中所有的磷酸化肽段富集到材料上，将其洗脱，进行nanoLC-LTQ MS／MS分析，鉴定了66条磷酸化肽段。（b）将肽段混合物进行色谱分离，按时间收集29个馏分，降低了富集体系的复杂性后再用材料富集各个馏分中的磷酸化肽，对每个馏分中富集到的磷酸化肽段采用MALDI TOF MS进行磷酸化肽段及其位点的鉴定，显示了该材料对磷酸化肽段具有较好的选择性和适用性。论文还发展了更为简便的方法，合成了氨基四氧化三铁磁性纳米材料，在其表面键合上螯合金属离子的官能团，将Fe（Ⅲ）、Al（Ⅲ）、Ga（Ⅲ）、In（Ⅲ）、Zr（Ⅳ）、Ce（Ⅲ）等离子固定到磁球表面。通过傅立叶变换红外光谱仪、能量弥散X射线分析仪等对其进行表征。考察了表面固定Fe（Ⅲ）、Al（Ⅲ）、Ga（Ⅲ）、In（Ⅲ）、Zr（Ⅳ）、Ce（Ⅲ）等离子的氨基四氧化三铁磁性纳米材料对于磷酸化肽段的选择性富集能力，结果表明，所有材料对于磷酸化肽段都有较好的分离富集选择性，其中Fe（Ⅲ）、Al（Ⅲ）、Ga（Ⅲ）和Zr（Ⅳ）较In（Ⅲ）、Ce（Ⅲ）的选择性更加突出。第四章研究探索了二氧化钛的包覆新方法，采用磁球外部包覆碳层为模板包覆二氧化钛、随后灼烧去除碳层的方法，制备了结构紧密的具有核壳结构的Fe₃O₄@TiO₂超顺磁性微球。该新材料具有与IMAC材料完全不同的富集机理，且具有更高的化学惰性和稳定性。采用振动样品磁场计、傅立叶变换红外光谱仪、透射及扫描电子显微镜等对产物进行了表征与确认。该合成新方法为在磁球表面包覆其他金属氧化物提供了很好的借鉴作用。实验进而优化了该材料富集磷酸化肽段的实验条件，包括富集体系、富集时间、样品洗脱时间等，验证了该材料对于复杂体系中磷酸化肽段有很好的选择性富集性能。并将其应用于人血清磷酸化肽富集和鼠肝蛋白中磷酸化肽鉴定，获得了79条磷酸化肽段的数据。第五章针对翻译后修饰蛋白中糖基化蛋白及肽段的分离富集问题，论文研究制备了表面键合硼酸基团／Con A凝集素的氨基磁性纳米粒子新材料，采用傅立叶变换红外光谱仪进行表征；对该材料应用于糖基化蛋白的选择性富集进行了初步实验探索，实现了对糖蛋白的选择性富集，获得了有价值的研究结果。论文还研究了糖蛋白的酶解方法，优化了酶解的条件，采用色谱分离的方法获得了目标糖肽段。总之，本论文围绕蛋白质组学研究的新技术新方法，发展了多种功能化磁性材料并建立了多种有效的分离富集方法，为解决蛋白质组学分析中的低丰度蛋白质、翻译后修饰的磷酸化和糖基化蛋白的分离富集及鉴定问题提供了新颖有效的研究手段和方法。