[發(fā)明專利]用于生物分子固定的薄膜、制作方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210521466.7
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102964617A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許寶建;蔡奇;金慶輝;趙建龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C08L79/02;C25D9/02;C25D5/54;G01N27/26
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于生物分子固定的薄膜、制作方法及應(yīng)用，特別是涉及一種在導(dǎo)電或不導(dǎo)電的傳感器表面上能高密度固定含有氨基的核酸分子或蛋白質(zhì)分子的薄膜，以及這種薄膜的制作方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

業(yè)已知道，生物分子與生物傳感器表面結(jié)合方式有以下四種：物理吸附、包被、靜電吸附和共價結(jié)合。一般而言，評價合適的生物分子在傳感器表面固定方法應(yīng)滿足下面三個標(biāo)準(zhǔn)：(1)該方法是否能讓固定到表面的生物分子保持生物活性，(2)在不同pH值、溫度、離子強度和化學(xué)性質(zhì)的微環(huán)境中，該方法是否能重復(fù)、持久和穩(wěn)定地固定生物分子，(3)該方法是否能讓生物分子高效、均一和定向地固定在表面。共價結(jié)合能滿足以上三個條件，盡管共價結(jié)合有可能會在一定程度上削弱生物分子的活性，但是仍然是迄今為止最好的固定方法。

目前，生物傳感器表面最常用的共價結(jié)合固定方式是自組裝技術(shù)：利用傳感器表面特性（如羧基和氨基活化、金與巰基結(jié)合等）與交聯(lián)試劑所帶的活性基團（醛基、氨基、羧基、巰基等）形成的共價鍵結(jié)合，進而可以與生物分子末端的氨基或羧基共價結(jié)合，從而使生物分子可以穩(wěn)定地固定在表面。在這種工藝中，自組裝層的活性點數(shù)以及分布決定著整個修飾工藝最后的生物分子固定量和分布情況，但是自組裝后活性點密度和均一性都難以重復(fù)，可能導(dǎo)致修飾后不同表面或同一表面不同區(qū)域存在較大差異；此外，選用的交聯(lián)試劑其分子的另一端一般都有羧基、氨基等活性基團，這些基團在自組裝過程中一定程度上也會與傳感器表面相互作用，影響自組裝效果；而且，自組裝技術(shù)中形成的膜中可能存在缺陷會導(dǎo)致化學(xué)鍵斷裂，成膜分子倒伏或脫落從而影響固定效果。鑒于生物傳感器表面生物分子固定主要依靠自組裝技術(shù)，所以國內(nèi)外大多數(shù)研究者對生物傳感器表面修飾的研究也就局限在不斷改變含活性基團的化學(xué)試劑上。

近幾年，在生物傳感器表面制備活性薄膜層來實現(xiàn)共價結(jié)合表面修飾的研究越來越多，所述的活性薄膜比自組裝單層膜厚得多，一般為聚合物層，它可以穩(wěn)定、均勻地固定在傳感器表面，且薄膜表層的活性基團之間具有一定空間位阻，可以順利地連接后續(xù)的交聯(lián)基團和生物分子。一般，在傳感器表面制備薄膜的方式有蒸鍍與濺射、離子鍍、化學(xué)氣相淀積、溶膠凝膠法、電化學(xué)聚合淀積、LB膜等，其中電化學(xué)聚合淀積制膜技術(shù)因其對儀器要求不高、操作過程簡單、成膜速度快、制膜工藝成熟等優(yōu)點而倍受研究者青睞。

導(dǎo)電聚合物薄膜在生物傳感器中的應(yīng)用研究已經(jīng)非常多，其中對聚苯胺膜的研究從未停止，這是因為其本身具有制備容易、單體便宜、穩(wěn)定性強、成膜均勻致密等特點。早期，聚苯胺膜只是用來修飾和保護電極，Killard研究小組一直致力于利用電化學(xué)聚合技術(shù)研究聚苯胺膜，據(jù)報道，1999年他們就制備出可以利用靜電吸附固定蛋白質(zhì)的聚苯胺/聚乙烯磺酸復(fù)合膜（Killard,A.J.,et?al.,Development?of?an?electrochemical?flow?injection?immunoassay(FIIA)for?the?real-time?monitoring?of?biospecific?interactions.Analytica?Chimica?Acta,1999.400:p.109-119；Grennan,K.,et?al.,Optimisation?and?characterisation?ofbiosensors?based?on?polyaniline.Talanta,2006.68(5):p.1591-1600），然而基于聚苯胺膜共價結(jié)合生物分子的生物傳感器研究開展得較少，2006年Sai研究小組（Sai,V.V.R.,et?al.,Immobilization?of?antibodies?on?polyaniline?films?and?itsapplication?in?a?piezoelectric?immunosensor.Analytical?Chemistry,2006.78(24):p.8368-8373）第一次利用將聚苯胺膜修飾在具有導(dǎo)電性能的石英晶體微天平的金電極上，通過戊二醛進行蛋白質(zhì)固定研究，但只是僅僅研究了聚苯胺薄膜的厚度對固定效率的影響，然而對單純的聚苯胺膜本身的性質(zhì)沒有進一步探索，因為聚苯胺形成過程中還原單元與氧化單元共存，尤其表面的聚苯胺氧化單元不能與醛基反應(yīng)，就不能用來固定蛋白質(zhì)，大大影響了聚苯胺薄膜固定生物分子的效率。

發(fā)明內(nèi)容