原位引发聚合物刷放大液晶检测器信号及其在高灵敏生物分子检测中的应用

发布时间：2020-06-02 00:13

【摘要】：在生物医学的领域,灵敏快速地检测生物标记物对于重大疾病的早期诊断具有重要意义。由于其高效、稳定、成本低等优点,自由基聚合反应在放大生物分子检测信号方面具有巨大的应用潜力。因此,我们开发了两种原位引发自由基聚合的策略用于放大液晶检测器信号,从而提高其检测灵敏度。1.通过N-羟基琥珀憒亚胺酯(NHS-Br)将原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂与抗IgG偶联,进而通过抗原抗体特异性识别将引发剂标记至抗原表面。引发剂在催化剂作用下引发聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)原位聚合从而成功的放大了液晶检测器的信号。与未经聚合物刷修饰的抗原抗体复合物相比,原位引发的PHEMA聚合物刷使IgG的检测下限(LOD)降低至100ng/mL,实现了 10倍的信号放大;2.通过光引发接枝聚合物用于级联放大生物标记蛋白质的液晶检测信号。在信号放大以前,液晶传感器对原始的牛血清蛋白质分子(BSA)的检测下限大约为10 μg/mL。通过表面接枝聚合物进行级联放大检测信号,可以看到,表面接枝聚(乙二醇)甲基丙烯酸甲酯(s-P(PEGMA))表现出了较表面接枝聚甲基丙烯酸羟乙酯(s-PHEMA)和表面接枝聚甲基丙烯酸(s-PMAA)更好的放大效果,(s-P(PEGMA))较未经聚合物刷修饰的BSA的检测极限低104倍,而(s-PHEMA))和(s-PMAA)较未经聚合物刷修饰的BSA的检测极限低102倍。亲疏水性研究表明,s-P(PEGMA)修饰的水接触角和液晶接触角比s-PHEMA和s-PMAA表面变化更大,意味着不同聚合物材料的表面能会影响液晶分子的取向。该液晶传感器可用于检测蛋白尿患者的临床尿液样本中的蛋白质含量。上述研究表明,原位光引发接枝聚合物可以有效放大液晶检测信号,从而实现生物分子的高灵敏检测。
【图文】：

原理图,原理,供体,基团

体基团和淬灭受体分子相联接。当ＦＲＥＴ的供体与受体基团空间距离在１０ｎｍ以逡逑内时，供体基团被激发后，其激发态能量可以通过ＦＲＥＴ机制转移至受体基团，逡逑从而使供体基团发生荧光猝灭效应［６］。基于上述原理，如图１－２所示，作为联接逡逑物的多肽被蛋白酶水解后，ＦＲＥＴ供体－受体基团分离，从而导致ＦＲＥＴ现象的消逡逑失，表现为荧光信号的增加，从而实现对特定蛋白酶的检测。该原理同样可应用逡逑于抗原分子的检测，即采用抗原－抗体复合物联接ＦＲＥＴ供体－受体对，当特定抗逡逑原被识别后，，标记有抗体的供体－受体对形成，从而导致ＦＲＥＴ现象的出现，表逡逑２逡逑

光学图,向列液晶,光学,多肽

Ｂｉ等人设计了表面固定多肽底物诱导液晶分子平行于表面并产生明逡逑亮的光学信号。而当胰蛋白酶出现时，将表面的多肽水解，多肽的一部分会离开逡逑表面。肽链长度的减少会导致液晶分子垂直取向并产生黑暗的光学信号，如图１－逡逑４所示。由此开发了半定量检测蛋白酶活性的光学条形图，并实现了２邋ｎＭ的检逡逑测极限［５１］。随后，Ｃｈｅｎ和Ｙａｎｇ也用类似的方法检测了胰蛋白酶和糜蛋白酶的活逡逑性，他们在表面固定了具有胰蛋白酶和糜蛋白酶两种酶切位点的多肽底物，该方逡逑法同样利用蛋白酶的水解反应检测蛋白酶，其胰蛋白酶的检测极限为０．０４ｎＭ而逡逑糜蛋白酶的检测极限是４邋ｐＭｆ５２＞。然而这种方法无法区分这两种蛋白酶，所以同逡逑时应针对多种蛋白酶的测定方法仍需进行更加深入的研究。逡逑ＮＬＣｓ逡逑Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ逡逑ｍ逡逑■？？ＮＬＣｓ邋Ｐｅｐｔｉｄｅ邋０Ｐｒｏｔｅａｓｅ逡逑图１－４基于向列液晶（ＮＬＣ）的蛋白酶测定的原理：在目标蛋白酶存在的条件下ＬＣ光学逡逑结构发生差异。多肽底物被固定在玻璃基板上，而多肽经酶切后改变了基板的表面组成逡逑［？］0逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ邋ｏｆ邋ｎｅｍａｔｉｃ邋ｌｉｑｕｉｄ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋（ＮＬＣ）－ｂａｓｅｄ邋ｐｒｏｔｅａｓｅ邋ａｓｓａｙｓ：邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ＬＣ逡逑ｏｐｔｉｃａｌ邋ｔｅｘｔｕｒｅ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｐｒｅｓｅｎｃｅ邋ｏｆ邋ａ邋ｔａｒｇｅｔ邋ｐｒｏｔｅａｓｅ．邋Ｐｅｐｔｉｄｅ邋ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ邋ａｒｅ邋ｉｍｍｏｂｉｌｉｓｅｄ邋ｏｎ邋ｇｌａｓｓ逡逑ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，邋ａｎｄ邋ｃｌｅａｖａｇｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｅｐｔｉｄｅ邋ｓ
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O631;O657

【相似文献】