專利名稱：金表面一步固定蛋白質(zhì)分子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種利用ニ硫化碳改性金表面從而固定蛋白質(zhì)分子的方法，屬于表面化學(xué)和蛋白質(zhì)固定技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
玻璃上的鍍金表面是ー種常用的傳感器基底材料，它除了具有良好的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)和生物相容性之外，還易于進(jìn)行表面改性處理。改性修飾操作能夠在金表面構(gòu)建不同功能用途的膜層，賦予天然金材料所不具備的諸多特性。在眾多金表面改性方法中，烷硫醇自組裝單分子膜層改性一直是研究熱點(diǎn)，也是發(fā)展得最為成熟的改性方法之一。作為ー種靈活的表面化學(xué)修飾方法，烷硫醇改性后，原位自發(fā)形成的單分子膜層具有熱力學(xué)穩(wěn)定和高度有序的特點(diǎn)。這不但保證了改性分子與表面的穩(wěn)定聯(lián)接，也使得構(gòu)建高密度、均勻一致和低缺陷的覆蓋層變得相對(duì)容易。此外，還可以根據(jù)需求，人為地通過(guò)有機(jī)合成來(lái)設(shè)計(jì)改性分子結(jié)構(gòu)和進(jìn)行分子剪裁，以在金表面形成可控的、預(yù)先設(shè)定的改性膜層。目前，在以固定蛋白質(zhì)分子為目的的金表面改性中，常使用末端為羧基基團(tuán)的烷硫醇。這種烷硫醇能夠通過(guò)鍵能較強(qiáng)的Au-S鍵與金表面發(fā)生共價(jià)結(jié)合，從而固定在金表面，暴露出羧基基團(tuán)，形成羧基化表面。在需要固定蛋白質(zhì)時(shí)，先通過(guò)N-羥基琥珀酸亞胺和I-こ基-3-(3-ニ甲氨基)碳ニ亞胺活化羧基基團(tuán)，使其形成能夠捕獲氨基的中間態(tài)化合物。這樣，在加入蛋白質(zhì)分子后，這種中間態(tài)化合物就可與蛋白質(zhì)分子中的氨基形成穩(wěn)定的酰胺鍵，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子在金表面上的固定。雖然烷硫醇改性方法是ー種成熟的金表面修飾方法，但是該方法在操作中存在著ー些不便。首先，該方法前期處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。改性吋，需要將金基底浸泡在烷硫醇的こ醇溶液中過(guò)夜，才能夠使得改性所形成的單分子層基本覆蓋金表面。這使得金表面改性和蛋白質(zhì)分子固定無(wú)法在同一天內(nèi)完成，減少了后續(xù)流程的靈活性。其次，在進(jìn)行蛋白質(zhì)分子固定時(shí)，需要加入N-羥基琥珀酸亞胺和I-こ基-3-(3- ニ甲氨基)碳ニ亞胺的混合液，對(duì)羧基基團(tuán)進(jìn)行活化，而NHS和EDC的混合液由于無(wú)法長(zhǎng)期保存，必須現(xiàn)用現(xiàn)配。這顯然増加操作環(huán)節(jié)的步驟和難度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服在固定蛋白質(zhì)分子應(yīng)用時(shí)現(xiàn)有烷硫醇改性方法操作時(shí)間長(zhǎng)和過(guò)程復(fù)雜的不足，提供ー種新型的金表面修飾方法，在實(shí)現(xiàn)金表面改性和蛋白質(zhì)分子固定的同吋，縮短操作時(shí)間，簡(jiǎn)化操作流程。本發(fā)明提供的ー種金表面一歩固定蛋白質(zhì)分子的方法是將清洗后的金基底置于ニ硫化碳和蛋白質(zhì)分子的混合液中，靜置兩個(gè)小時(shí)，使蛋白質(zhì)分子的氨基、ニ硫化碳和金表面發(fā)生反應(yīng)，形成ニ硫代氨基甲酸鹽結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的固定。
本發(fā)明利用ニ硫化碳分子能夠在金表面上與氨基基團(tuán)形成ニ硫代氨基甲酸鹽這一原理，一步實(shí)現(xiàn)金表面有機(jī)自組裝單分子膜層的改性和含氨基分子的固定。與傳統(tǒng)的烷硫醇改性相比，ニ硫化碳改性方法形成的改性膜層結(jié)構(gòu)更加有序、性質(zhì)特別穩(wěn)定，同時(shí)操作簡(jiǎn)單，僅需要將金基底浸置于ニ硫化碳分子和含氨基分子的混合溶液中，就能夠ー步實(shí)現(xiàn)金表面改性和含氨基分子固定的功能，省去了烷硫醇改性方法中需要引入和活化功能基團(tuán)的步驟，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明方法能夠ー步實(shí)現(xiàn)金表面的改性修飾和蛋白質(zhì)分子的固定，不僅簡(jiǎn)化了操作流程，還節(jié)約了改性操作的時(shí)間。本發(fā)明省去了傳統(tǒng)的烷硫醇方法中必須添加的羧基基團(tuán)活化試劑，在降低了表面改性和蛋白質(zhì)固定的操作難度的同時(shí)還節(jié)省了相應(yīng)試劑的費(fèi)用。與烷硫醇相比，ニ硫化碳是ー種十分廉價(jià)的化學(xué)試劑，這使得進(jìn)ー步控制操作成本成為可能。此外，本發(fā)明雖然以蛋白質(zhì)分子作為應(yīng)用對(duì)象，但是對(duì)于其它含氨基基團(tuán)的分子，改性原理仍然適用，具有良好的可移植性。
圖I為本發(fā)明反應(yīng)流程示意圖；圖2為應(yīng)用本發(fā)明固定蛋白A分子的原子力顯微鏡圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明具體的エ藝步驟是將清洗后的金基底置于ニ硫化碳和蛋白質(zhì)分子的混合液中，靜置兩個(gè)小時(shí)，使蛋白質(zhì)分子的氨基、ニ硫化碳和金表面發(fā)生反應(yīng)，形成ニ硫代氨基甲酸鹽結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的固定。本發(fā)明的金基底可以是在玻璃、硅片等表面上鍍的金薄膜，厚度沒(méi)有特別的要求。此外，蛋白質(zhì)分子也沒(méi)有特定限制。另外，溶液一般采用水即可，如需要控制混合液體系的pH值，也可以使用低鹽緩沖溶液。在反應(yīng)時(shí)間上，上述實(shí)施例列舉了兩小時(shí)，但也可以依據(jù)蛋白質(zhì)分子固定的效果進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。具體實(shí)施例蛋白A分子在金表面上的固定首先用濃硫酸、過(guò)氧化氫的混合液(體積比3 I)清洗玻璃上的鍍金薄膜5至10分鐘，去離子水和こ醇交替沖洗后備用。用pH等于4. I的磷酸緩沖液配置0. I摩爾/升的ニ硫化碳和10毫克/毫升的蛋白A分子混合液，隨后將清洗后的金基底浸入混合液兩個(gè)小 時(shí)，使蛋白質(zhì)分子的氨基、ニ硫化碳和金表面發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程如圖I所示，形成ニ硫代氨基甲酸鹽結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的固定。最后再用磷酸緩沖液和去離子水清洗即可。用原子力顯微鏡檢測(cè)到蛋白A在金表面固定效果良好，密度適中，如圖2所示。
權(quán)利要求
1.ー種金表面一歩固定蛋白質(zhì)分子的方法，該方法是將清洗后的金基底置于ニ硫化碳和蛋白質(zhì)分子的混合液中，靜置兩個(gè)小時(shí)，使蛋白質(zhì)分子的氨基、ニ硫化碳和金表面發(fā)生反應(yīng)，形成ニ硫代氨基甲酸鹽結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的固定。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述金基底可以是玻璃片、硅片或其它天然材料表面上的鍍金薄膜。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述ニ硫化碳的濃度為0.I摩爾/升。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述ニ硫化碳和所述蛋白質(zhì)分子的混合液為水或生理緩沖液等水溶液。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在干，將所述金基底置于混合液的時(shí)間為兩個(gè)小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種金表面一步固定蛋白質(zhì)分子的方法，該方法是將清洗后的金基底置于二硫化碳和蛋白質(zhì)分子的混合液中，靜置兩個(gè)小時(shí)，使蛋白質(zhì)分子的氨基、二硫化碳和金表面發(fā)生反應(yīng)，形成二硫代氨基甲酸鹽結(jié)構(gòu)，一步實(shí)現(xiàn)金表面有機(jī)自組裝單分子膜層的改性和含氨基分子的固定，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)分子的固定。本發(fā)明可以快速高效地實(shí)現(xiàn)金表面上蛋白質(zhì)分子的固定，能夠簡(jiǎn)化表面改性與配基裝配步驟，縮短蛋白質(zhì)分子固定的時(shí)間；同時(shí)，由于省去了傳統(tǒng)方法中用到的活化試劑，降低了操作成本，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C07K17/14GK102617737SQ20121008557
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者安娜·維亞納, 牛宇, 維亞納·阿布蘭特什, 靳剛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所