为了降低样品复杂性并实现深度蛋白质组覆盖，在MS分析之前对样品进行预处理是很重要的。在分析之前，必须从复杂的混合物中分离出感兴趣的蛋白质。例如，磁性纳米复合材料已被有效地应用于蛋白质纯化，这显著缩短了处理时间。介孔纳米颗粒也用于基于尺寸的分离和膜蛋白质组学。

基于抗生素的富集方法用于确定蛋白质乙酰化，其在调节染色质可及性、基因转录蛋白定位和酶活性方面起着至关重要的作用。这种方法大大增加了检测低浓度可用的重要蛋白质的机会。

在全球蛋白质组分析过程中，纳米粒子可以选择性或非选择性地与蛋白质结合。例如，铁和氧化钛纳米颗粒用于识别具有特定PTM（例如糖基化和磷酸化）的靶向蛋白质，而二氧化钛纳米棒用于非选择性分析。

如上所述，两种广泛研究的PTM是磷酸化和糖基化。磷酸化调节细胞信号，并在导致激酶信号网络不规则的疾病中发挥关键作用。由于化学计量比低，磷酸化的蛋白质组学分析并非易事。

两种广泛使用的技术，金属氧化物亲和色谱法（MOAC）和固定化金属离子亲和色谱（IMAC），用于磷蛋白组学研究，与磁性纳米颗粒有关。IMAC技术使用各种金属纳米颗粒，包括铝、铁、钛和镓。

糖基化是另一种结构复杂的蛋白质修饰过程。基于连接位点，蛋白质糖基化分为两种类型，即N-糖基化和O-糖基化。大量研究表明，癌细胞具有不同的糖基化特征。修饰的糖基化特征是癌症的标志。

基于亲和力和共价结合的富集方法都是利用纳米材料的糖基化富集技术。基于亲和力的方法处理凝集素在NPs表面的固定。在基于共价结合的方法中，糖肽通常通过含二醇糖蛋白/糖肽和硼酸之间的相互作用而富集。

半胱氨酸由于其高反应性和氧化还原敏感性而倾向于翻译后修饰。半胱氨酸上的一些常见PTM是脂质衍生的亲电4-羟基壬醛和氧化还原依赖的亚硝化（SNO）。已经开发了一种基于纳米氟化石墨的新策略来研究SNO肽。

基于纳米技术的非靶向蛋白质组分析

基于纳米粒子的非特异性富集方法是传统靶向蛋白质组分析的重要替代方法。

蛋白质电晕是一组蛋白质，当暴露于生物样品时，它们瞬间非特异性地吸附在纳米颗粒表面上。蛋白质电晕的形成改变了纳米颗粒的物理化学性质。

蛋白质电晕不常用于重要生物标志物的发现。最近的蛋白质电晕图谱显示，它代表了血浆蛋白质组的一个子集。由于蛋白质电晕的组成根据纳米粒子的性质而变化，科学家们认为，工程化的NP可以捕获不同的蛋白质电晕模式，用于血浆蛋白质组分析。几种类型的磁性纳米颗粒可以进行深入的血浆蛋白质组分析。

循环肿瘤细胞（CTC）从原发性或转移性肿瘤释放到循环系统中。CTC的检测为识别与各种癌症及其分期相关的标志物提供了独特的机会。非磁珠（例如二氧化钛纳米棒）用于检查CTC。

NPs在血液蛋白质组学中的应用
血液是最常见的体液，它含有大量的分子，包括小分子、电解质、药物和在临床环境中常规检测的蛋白质。基于MS的蛋白质组学极具挑战性，可用于检测新的血液生物标志物，而无需分馏、降解或富集。液相色谱MS/MS只能鉴定几百种蛋白质。

纳米颗粒已广泛应用于血液蛋白质组学。一种经典的基于抗体固定的磁性纳米材料的方法，即稳定同位素标准和抗肽抗体捕获（SISCAPA），用于捕获特定的血蛋白生物标志物。

靶向蛋白质组学方法的发展，如多反应监测（MRM），降低了肝细胞癌早期诊断中假阴性结果的概率。应用表面官能化的超顺磁性氧化铁（磁铁矿）可以选择性地富集心脏生物标志物肌钙蛋白I（cTnI）。

NPs的市场发展情况

纳米颗粒作为各类样本前处理，用于蛋白组学分析的研究报告很多，但是真正实现商品化提供的产品较少。究其原因，一是纳米粒子的成本相对较高，市场需求少，尚不能支持工业化大规模产城的开发；二是，实验研究的少量合成所做出的应用结果，还需大量的重复实验不断验证。可喜的是，随着蛋白质组学成为诊断研究的越来越重要的工具，已有一些企业开发了磁性纳米粒子用于蛋白质组前处理的试剂盒，如Bruker和PuriMag都已经开发了一些磁性介质，可以实现10ul级别样本的富集。

未来展望
与传统方法相比，基于纳米颗粒的方法具有独特的特性，如优越的生物相容性、大的比表面积、丰富的活性亲和位点和独特的表面性质，有利于蛋白质组学分析。由于大多数富集方法都是在体外进行的，未来需要发展体内富集技术。必须配备这项技术，以提供所考虑蛋白质的空间位置和功能信息。这些信息将有助于创建精准医疗。