[發明專利]一種以煙草花葉病毒為模板的微傳感器可控陣列化制備方法

有效

• 申請號: 201810426187.X
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108956983B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 馬炳和;羅劍;李博源;苑偉政;王冠;鄧進軍;畢珍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N33/569
• 分類號: G01N33/569
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

本發明公開了一種以煙草花葉病毒為模板的微傳感器可控陣列化制備方法。該方法利用噬菌體展示技術，得到與特定功能納米粒子結合的多肽分子；并通過基因測序，得到該多肽分子對應的基因序列。隨后，通過分子生物學手段對煙草花葉病毒進行基因修飾，在其外殼蛋白吸附上述與特定功能納米粒子結合的多肽分子，用于結合功能納米粒子，得到敏感單元；同時，在其基底表面蛋白引入半胱氨酸(Cys)，利用半胱氨酸與金(Au)納米粒子的結合機理，實現傳感器敏感單元的陣列化分布。這種以煙草花葉病毒為模板來實現傳感器可控陣列化的方法可極大減小陣列單元尺寸，提高傳感器分辨率、靈敏度，可適用于壓力傳感器、氣體傳感器等的陣列化設計制備。

技術領域

本發明屬于微傳感器制造技術領域，更具體地說，涉及一種以煙草花葉病毒為模板的微傳感器可控陣列化制備方法。

背景技術

隨著工業化、信息化技術的不斷發展進步，對傳感器技術提出了更高的要求。目前傳感器技術正朝著微型化、集成化、智能化、高精度、高靈敏等方向發展。傳統的微傳感器制造工藝主要是基于硅基加工技術，包括光刻、濕/干法刻蝕、減薄拋光、鍵合等，屬于“自上而下”的加工工藝。這種傳統的方法涉及復雜的制備工藝及昂貴的設備，并且難以實現復雜微小結構的制備及可控陣列化。

大自然界微生物種類繁多，形態各異，尺寸介于納米、微米之間，是合成納米、亞微米材料的天然模板。21世紀初，已有大量學者基于微生物合成眾多納米材料，并將其應用于鋰離子電池、生物成像、骨細胞誘導等領域，取得顯著成效。以微生物為模板，通過基因修飾技術控制微生物表面殼蛋白性能，實現其與功能納米粒子的特異性結合；同時，依據生物識別、化學吸附機理，實現微生物的可控陣列化。

煙草花葉病毒直徑為18nm，長為300nm，呈棒狀結構。利用基因技術對煙草花葉病毒進行基因修飾，在其表面蛋白引入特異性多肽，用于結合功能納米粒子，得到敏感單元；同時，在其底端蛋白引入半胱氨酸(Cys)，利用半胱氨酸與金(Au)納米粒子的結合機理，實現傳感器敏感單元的陣列化。

發明內容

本發明目的是提出一種以煙草花葉病毒為模板的微傳感器可控陣列化制備方法。該方法利用噬菌體展示技術，得到與特定功能納米粒子結合的多肽分子，并通過基因測序，得到該多肽分子對應的基因序列。隨后，通過分子生物學手段對煙草花葉病毒進行基因修飾，在其外殼蛋白引入上述與特定功能納米粒子結合的多肽分子，用于結合功能納米粒子，得到敏感單元；同時，在其底端蛋白引入半胱氨酸(Cys)，利用半胱氨酸與金(Au)納米粒子的結合機理，實現傳感器敏感單元的陣列化。這種以煙草花葉病毒為模板來實現微傳感器陣列化的方法，可極大減小陣列單元尺寸，提高傳感器分辨率、靈敏度，可適用于壓力傳感器、氣體傳感器等的陣列化設計制備。

本發明提出一種以煙草花葉病毒為模板的微傳感器可控陣列化制備方法，包括下列步驟：

步驟一：利用噬菌體展示技術得到與特定功能納米粒子結合的多肽分子及其對應的基因序列：

A:將特定功能納米粒子分散液與噬菌體培養液混合培養數小時后，離心得到沉淀，去除上層清液，并沖洗沉淀，去除未吸附的噬菌體；

B:對吸附特定功能納米粒子的噬菌體進行洗脫處理，并通過大腸桿菌對洗脫得到的噬菌體進行富集培養；

C:對富集培養的噬菌體進行高通量測序，最終得到可以與特定功能納米粒子結合的多肽對應的基因序列。

步驟二：利用重疊延伸PCR技術對煙草花葉病毒進行基因修飾

A:根據步驟一得到的基因序列，設計重疊延伸PCR擴增所需引物；

B:利用重疊延伸PCR技術，在煙草花葉病毒基因組特定位點插入步驟一中得到的與特定功能納米粒子結合的多肽的基因序列及編碼半胱氨酸(Cys)的基因序列，得到改良型煙草花葉病毒；

C:將得到的改良型煙草花葉病毒進行富集培養，并配制成相應的緩沖溶液。