[發明專利]魔芋葡甘聚糖基質蛋白質分子印跡膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 200910158511.5
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN101940916A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 張迎慶
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: B01J20/285
• 分類號: B01J20/285;B01J20/30
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;費碧華

技術領域

本發明涉及蛋白質分子印跡技術，尤其涉及魔芋葡甘聚糖基質蛋白質分子印跡膜及其制備方法和分離檢測蛋白質的應用。

背景技術

分子印跡技術是一種人工合成具有分子識別功能的介質的新技術。印跡分子與合適的功能單體及交聯劑混合使之相互作用并將其聚合，再用適當的方法將印跡的分子去除，得到的聚合物即為分子印跡聚合物。印跡分子去除后留下的孔穴與印跡分子的形狀、大小、電荷分布具有互補性，因而這種聚合物具有選擇性識別印跡分子的功能。分子印跡以其良好的專一性和卓越的分子識別能力，成功地應用于高效液相色譜(HPLC)、毛細管電泳色譜(CEC)和薄層色譜(TLC)的固定相、固相萃取(SPE)、藥物分離、膜分離等領域。分子印跡技術在各種小分子化合物的運用中取得成功后，現研究的重點和熱點逐漸轉移到蛋白質等生物大分子的印跡上。以蛋白質為模板的分子印跡聚合物可以作為抗體、酶或其他天然生物大分子的替代物、細胞支架材料、藥物控釋材料等，將分子印跡的應用領域進一步拓展到蛋白質的分離、生物傳感、免疫測定、模擬酶催化、模擬抗體、蛋白質藥物的控制釋放，以及調節醫療器械表面的生物相容性等生物技術和醫學領域。

就蛋白質分子印跡方法而言，目前的研究報道較多，主要有：蛋白質包埋法、表面印跡法和抗原表位法等。由于蛋白質分子體積大，包埋法常存在模板分子難以去除的問題；表面印跡法通過在聚合物如預制的硅石(二氧化硅)等表面上接枝或覆蓋蛋白質印跡的聚合物，能部分解決上述問題；也有利用金屬螯合法，用結合有金屬離子的載體螯合蛋白質的印跡方法。此方法的缺陷是蛋白質表面必須有暴露的氨基酸殘基，如組氨酸的咪唑基，半胱氨酸的巰基，色氨酸的吲哚基等，從而使其應用受到限制。另一種平板表面印跡法是將蛋白質吸附在親水的、分子級平坦的云母表面，然后將一個二糖類分子薄層覆蓋在吸附的蛋白質上。一經干燥，該糖層便通過大量的氫鍵與蛋白質絡合。隨后將一個平坦的含氟聚合物薄膜通過發光放電等離子體與糖分子交聯而沉積。接著去除云母并溶解蛋白質，最終形成一種多糖覆蓋的、具有蛋白質形狀的納米凹坑。該方法表現出較好的選擇性識別效果，但方法較為復雜。抗原表位法以代表蛋白質結構中小的暴露片斷的短肽作為模板進行印跡，則所合成的印跡聚合物通過識別所印跡的短肽，來識別整個蛋白質分子，短肽價廉易得，這一方法為高效合成對蛋白質具有高選擇性的吸附劑和受體拓寬了思路，但只適用于暴露的片斷結構非常清楚的蛋白質的模板印跡和暴露的片斷結構不同的蛋白質的分離，對尚不清楚暴露結構的蛋白質顯然是無能為力的。從方便蛋白質分子的洗脫和結合入手，分子印跡技術由三維走向二維，各種分子印跡膜以及納米線應運而生，其中以印跡膜制備方便受到廣泛青睞。

近年來蛋白質分子印跡聚合物材料的研究報道也在不斷增加。基于蛋白質的生物活性和空間構象等特性，聚合中的單體、交聯劑、引發方式以及識別體系均需要適應其生物大分子的性質。目前采用的單體主要有丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、硅烷醇等，其中以丙烯酰胺為功能單體的蛋白質印跡聚合物選擇性最優。近年來用生物親和性好的生物分子作為功能單體的研究受到人們的廣泛重視。有殼聚糖及經化學修飾的殼聚糖制備血紅蛋白、牛血清白蛋白分子印跡聚合物；以及將環糊精分子印跡聚合物用于促進蛋白質正確折疊。

總體來講，人們一直在致力于開發一些生物親和性好且分子結構適宜的蛋白質印跡材料，探索簡單方便的合成方法，以期獲得印跡效果卓越的蛋白質分子印跡聚合物。然而由于蛋白質是一種具有復雜空間結構和生物活性的天然生物高分子，其模板印跡難度很大，構建對蛋白質具有分子識別特性的生物材料體系，無疑是一種挑戰。主要有以下幾個問題限制了分子印跡技術在蛋白質中的運用：一是蛋白質為生物大分子結構復雜且易失活，對聚合中的單體、交聯劑、引發方式以及識別體系有特殊要求；二是蛋白質為非剛性的生物大分子，作為模板在分子印跡聚合物中很難產生確定的識別位點，需要印跡材料兼有適宜的剛性和柔性，能與蛋白質分子柔性對接；三是龐大的蛋白質模板難以進出聚合物網絡；四是由于蛋白質分子上帶有電荷或非極性基團，易發生較嚴重的非特異性吸附，影響選擇性識別效果；五是由于蛋白質為水溶性的，需要實現蛋白質等分子的水相中聚合及水相中的識別，而目前大多數的分子印跡聚合物是在有機相中聚合得到的。由于上述幾點，目前大多的印跡材料和方法無法很好地實現蛋白質分子印跡。目前報道的絕大多數蛋白質分子印跡聚合物仍然采用傳統小分子印跡聚合物基質材料或類似材料，均存在一些能與蛋白質產生較強相互作用的基團，非特異性吸附是影響其識別性能的關鍵共性問題。