[發明專利]檢測胰蛋白酶的生物傳感器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710627227.2
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107543850B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 苗向陽;朱小力;王兆寅;郁惠珍;王楊;朱志強
• 申請（專利權）人: 蘇州健雄職業技術學院
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N33/68
• 代理公司: 32252 南京鐘山專利代理有限公司
• 代理人: 李小靜

本發明公開了一種檢測胰蛋白酶的生物傳感器及其制備方法和在檢測胰蛋白酶中的應用，該生物傳感器包括磁性金電極、磁納米顆粒、多肽鏈1和多肽鏈2，磁納米顆粒的表面修飾有羧基，多肽鏈2的表面加載有銀納米顆粒，多肽鏈1和多肽鏈2的一個末端序列均為VIA，多肽鏈1中含有精氨酸殘基；磁性金電極的檢測端表面通過磁性吸附磁納米顆粒，多肽鏈1通過末端的氨基與磁納米顆粒表面修飾的羧基反應固定在磁納米顆粒上，所多肽鏈2通過末端序列VIA自組裝在多肽鏈1上。制備方法為：合成多肽鏈1?磁納米復合材料；合成加載有銀納米顆粒的多肽鏈2溶液；組裝生物傳感器。本發明可實現對胰蛋白酶的特異性定性或定量檢測，且檢測限低，線性范圍寬。

技術領域

本發明屬于生物生物傳感器技術領域，具體涉及一種檢測胰蛋白酶的生物傳感器及其制備方法和應用。

背景技術

胰蛋白酶是特異性最強的一種蛋白酶，在胰臟中是胰蛋白酶的前體胰蛋白酶原被合成后，作為胰液的成分而分泌，受腸激酶，或胰蛋白酶的限制分解成為活化胰蛋白酶，是肽鏈內切酶，它能把多肽鏈中賴氨酸和精氨酸殘基中的羧基側切斷。胰蛋白酶有著消化酶的功能，并且能夠起活化的作用，例如限制分解一些酶的前體，磷脂酶原、糜蛋白酶原、羧肽酶原等。測定血清胰蛋白酶對診斷急性胰腺炎有一定意義。

隨著納米技術的快速發展，納米材料特別是磁性納米顆粒(magneticnanoparticles,MNPs)在生物醫學領域引起了人們極大的研究興趣。磁性納米顆粒是一類智能型的納米磁性材料，既具有納米材料所特有的性質如粒徑小、比表面積大、偶連容量高，又具有磁響應性及超順磁性，可以在恒定磁場下聚集和定位、在交變磁場下吸收電磁波產熱。利用這些特性磁性納米顆粒被應用于生物標記與分離、核磁共振成像(MRI)、組織修復、藥物載體以及疾病診斷與治療等方面。

多肽是涉及生物體內各種細胞功能的生物活性物質，是介于氨基酸和蛋白質之間的一類化合物，由多種氨基酸按照一定的排列順序通過肽鍵結合而成。由于多肽鏈段上氨基酸殘基具有不同的化學結構，多肽可以利用其肽鍵間氫鍵作用以及氨基酸殘基之間的氫鍵作用、靜電作用、疏水性作用以及π-π堆積作用等有效實現分子自組裝，通過非共價作用形成具有特定排列順序的多肽聚集體。

由于胰蛋白酶的特異性，可以針對蛋白質的序列中的某個片段進行定位切割，在實驗中起著舉足輕重的作用。因此，有望利用胰蛋白酶的上述特異性，構建多肽-磁性納米顆粒生物生物傳感器，檢測血清中胰蛋白酶。但是目前還沒有相關報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種基于多肽-磁性納米顆粒檢測胰蛋白酶的生物生物傳感器及其制備方法和應用，可實現對目標物胰蛋白酶的特異性定性或定量檢測，且檢測限低，線性范圍寬。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種檢測胰蛋白酶的生物傳感器，包括磁性金電極、磁納米顆粒、多肽鏈1和多肽鏈2，所述磁納米顆粒的表面修飾有羧基，所述多肽鏈2的表面加載有銀納米顆粒，所述多肽鏈1和多肽鏈2的一個末端序列均為VIA，所述多肽鏈1中含有精氨酸殘基；所述磁性金電極的檢測端表面通過磁性吸附所述磁納米顆粒，所述多肽鏈1通過末端的氨基與磁納米顆粒表面修飾的羧基反應固定在磁納米顆粒上，所述多肽鏈2通過末端序列VIA自組裝在多肽鏈1上。

本發明檢測胰蛋白酶的原理為：

當體系中沒有目標物胰蛋白酶時，表面加載有銀納米顆粒的多肽鏈2可以與固定在磁性金電極表面的修飾有磁納米顆粒(MNPs)的多肽鏈1通過末端序列VIA自組裝連接，進而有很強的電化學信號。當體系中存在胰蛋白酶時，胰蛋白酶可以催化裂解多肽鏈1中的精氨酸殘基的C端，使多肽鏈1含末端序列VIA的一段連同表面加載有銀納米顆粒的多肽鏈2一起脫離電極表面，電極上只剩下了經過切割后的多肽鏈1的部分序列，因而得到的電化學信號就降低了很多，且隨著目標物濃度的增加，電化學信號逐漸降低。因此采用這樣一個“信號降低”的方式可以實現胰蛋白酶的精確檢測。