[發明專利]基于納米模擬酶的可視化快速檢測生物酶、蛋白質及其抑制劑的方法

有效

• 申請號: 201610852201.3
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN106399457B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 魏輝;程翰俊
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C12Q1/46
• 分類號: C12Q1/46;C12Q1/34
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開了一種含有納米模擬酶的檢測試劑。本發明還公開了基于納米模擬酶技術對生物酶或者蛋白質及其抑制劑活性的可視化檢測方法。該方法基于某些能夠模擬天然氧化酶的納米材料對許多顯色劑的氧化反應呈現出良好的pH依賴性，以及許多天然酶或者蛋白質在發生生物催化的過程中能夠釋放/消耗H⁺的特性，利用反應體系pH的原位變化，影響該納米材料的催化氧化能力，從而使檢測試劑產生不同程度顏色變化，實現對生物酶或者蛋白質活性的可視化檢測，并進而實現其對應抑制劑的可視化檢測。本發明檢測方法所輸出的物理信號對待測體系中生物酶/蛋白質活性在一定濃度范圍內呈現非常好的線性關系，從而實現對待測目標的高靈敏檢測。

技術領域

本發明屬于生物分析領域，具體涉及基于納米模擬酶的可視化快速檢測生物酶、蛋白質及其抑制劑的方法。

背景技術

生物體內一系列的生化反應中無不具有相應的生物酶的參與。正是這些具有高選擇性、高催化活性的生物酶的調節，生物體才能完成復雜的高級生命活動。例如，乙酰膽堿酯酶(acetylcholinesterase,AChE)是中樞神經系統中非常重要的一種生物酶，能夠催化腦內的乙酰膽堿水解生成醋酸和膽堿。研究表明，中樞神經系統中乙酰膽堿酯酶的活性過低會導致乙酰膽堿的大量累積，從而造成器官損傷甚至死亡。而乙酰膽堿酯酶的活性如果過高，又會造成中樞神經系統內乙酰膽堿含量過低，容易引起阿爾茨海默病以及腦硬化。因此，檢測乙酰膽堿酯酶在生理學上和醫學上有著極為重要的意義。此外，有機磷類的農藥是現代農業中常用的一種高毒性的農藥試劑，它們雖然能夠有效殺滅農業害蟲，但是同樣對人體有著劇烈的毒性，因此檢測殘留在果蔬中的有機磷類的農藥對于人們健康極為重要。研究表明，有機磷類農藥是乙酰膽堿酯酶的抑制劑，它們能夠高效地抑制其活性，因此，對乙酰膽堿酯酶活性的檢測也能被用于有機磷類農藥的檢測。除了能夠產生H⁺的生物酶，還有一些酶能夠在生物催化過程中消耗H⁺。例如脲酶(urease)，它通過催化尿素水解產生氨氣和二氧化碳。在臨床上，細菌導致的脲酶活性上升往往是許多疾病的發病機制，如肝炎、肝昏迷，感染性結石和消化性潰瘍等。因此，檢測脲酶的活性在臨床上同樣具有極為重要的生理意義。而脲酶的許多抑制劑多是具有環境毒性的物質，對人體健康亦有傷害，因此對脲酶活性的檢測方法同樣可以用于這些高毒性物質的檢測。綜上所述，對生物酶/蛋白質的檢測不僅可以幫助人們對于從分子水平探索某些生理病理過程、信號傳導過程以及某些疾病的發病機制，而且對于治療相關疾病的藥物研究和開發也極具指導和參考價值，也為某些具有環境毒性的物質的檢測提供了新的方法和平臺。

傳統檢測生物酶/蛋白質活性的方法主要集中在高效液相色譜(Highperformance liquid chromatography,HPLC)、毛細管電泳(Capillary electrophoresis，CE)、質譜(mass spectrum)、熒光成像(Fluorescence imaging,FI)等。然而這些經典方法在檢測生物酶/蛋白質活性時存在許多不足之處。首先，這些方法大多需要昂貴而復雜的儀器，需要專業化的儀器操作員進行操作，因此難以實現現場分析。其次，生物樣品需要復雜的前處理、預富集和分離等步驟，分析時間長，無法實現生物樣品中待測物的快速分析，時間分辨率也較差。此外，生理環境異常復雜，許多生物酶/蛋白質在體內的濃度又很低，許多常規檢測手段難以實現其快速測定。因此，十分需要發展一種新型的檢測技術用于生物酶/蛋白質活性的快速、高靈敏、高選擇性檢測。

發明內容

發明目的：本發明針對目前一些生物酶/蛋白質活性檢測方法存在的操作復雜、耗時長、靈敏度較差等現狀，通過利用某些可以模擬天然酶活性的納米材料，發展新原理實現對相關生物酶/蛋白質活性的快速、高選擇性、高靈敏性檢測。