[發明專利]金表面一步固定蛋白質分子的方法

無效

• 申請號: 201210085577.8
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102617737A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 牛宇;靳剛;安娜·維亞納;維亞納·阿布蘭特什
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: C07K17/14
• 分類號: C07K17/14
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明涉及一種利用二硫化碳改性金表面從而固定蛋白質分子的方法，屬于表面化學和蛋白質固定技術領域。

背景技術

玻璃上的鍍金表面是一種常用的傳感器基底材料，它除了具有良好的光學、電學性質和生物相容性之外，還易于進行表面改性處理。改性修飾操作能夠在金表面構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，也是發展得最為成熟的改性方法之一。作為一種靈活的表面化學修飾方法，烷硫醇改性后，原位自發形成的單分子膜層具有熱力學穩定和高度有序的特點。這不但保證了改性分子與表面的穩定聯接，也使得構建高密度、均勻一致和低缺陷的覆蓋層變得相對容易。此外，還可以根據需求，人為地通過有機合成來設計改性分子結構和進行分子剪裁，以在金表面形成可控的、預先設定的改性膜層。

目前，在以固定蛋白質分子為目的的金表面改性中，常使用末端為羧基基團的烷硫醇。這種烷硫醇能夠通過鍵能較強的Au-S鍵與金表面發生共價結合，從而固定在金表面，暴露出羧基基團，形成羧基化表面。在需要固定蛋白質時，先通過N-羥基琥珀酸亞胺和1-乙基-3-(3-二甲氨基)碳二亞胺活化羧基基團，使其形成能夠捕獲氨基的中間態化合物。這樣，在加入蛋白質分子后，這種中間態化合物就可與蛋白質分子中的氨基形成穩定的酰胺鍵，實現蛋白質分子在金表面上的固定。

雖然烷硫醇改性方法是一種成熟的金表面修飾方法，但是該方法在操作中存在著一些不便。

首先，該方法前期處理時間過長。改性時，需要將金基底浸泡在烷硫醇的乙醇溶液中過夜，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分子固定無法在同一天內完成，減少了后續流程的靈活性。

其次，在進行蛋白質分子固定時，需要加入N-羥基琥珀酸亞胺和1-乙基-3-(3-二甲氨基)碳二亞胺的混合液，對羧基基團進行活化，而NHS和EDC的混合液由于無法長期保存，必須現用現配。這顯然增加操作環節的步驟和難度。

發明內容

本發明的目的是克服在固定蛋白質分子應用時現有烷硫醇改性方法操作時間長和過程復雜的不足，提供一種新型的金表面修飾方法，在實現金表面改性和蛋白質分子固定的同時，縮短操作時間，簡化操作流程。

本發明提供的一種金表面一步固定蛋白質分子的方法是：將清洗后的金基底置于二硫化碳和蛋白質分子的混合液中，靜置兩個小時，使蛋白質分子的氨基、二硫化碳和金表面發生反應，形成二硫代氨基甲酸鹽結構，從而實現蛋白質分子的固定。

本發明利用二硫化碳分子能夠在金表面上與氨基基團形成二硫代氨基甲酸鹽這一原理，一步實現金表面有機自組裝單分子膜層的改性和含氨基分子的固定。與傳統的烷硫醇改性相比，二硫化碳改性方法形成的改性膜層結構更加有序、性質特別穩定，同時操作簡單，僅需要將金基底浸置于二硫化碳分子和含氨基分子的混合溶液中，就能夠一步實現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的步驟，具有良好的應用前景。

本發明方法能夠一步實現金表面的改性修飾和蛋白質分子的固定，不僅簡化了操作流程，還節約了改性操作的時間。本發明省去了傳統的烷硫醇方法中必須添加的羧基基團活化試劑，在降低了表面改性和蛋白質固定的操作難度的同時還節省了相應試劑的費用。與烷硫醇相比，二硫化碳是一種十分廉價的化學試劑，這使得進一步控制操作成本成為可能。此外，本發明雖然以蛋白質分子作為應用對象，但是對于其它含氨基基團的分子，改性原理仍然適用，具有良好的可移植性。

附圖說明

圖1為本發明反應流程示意圖；

圖2為應用本發明固定蛋白A分子的原子力顯微鏡圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明具體的工藝步驟是：將清洗后的金基底置于二硫化碳和蛋白質分子的混合液中，靜置兩個小時，使蛋白質分子的氨基、二硫化碳和金表面發生反應，形成二硫代氨基甲酸鹽結構，從而實現蛋白質分子的固定。

本發明的金基底可以是在玻璃、硅片等表面上鍍的金薄膜，厚度沒有特別的要求。此外，蛋白質分子也沒有特定限制。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。在反應時間上，上述實施例列舉了兩小時，但也可以依據蛋白質分子固定的效果進行相應的調整。

具體實施例：蛋白A分子在金表面上的固定