[發明專利]一種基于變構激活策略調控生物酶馬達運動行為的方法

在審

• 申請號: 202010568430.9
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN113817714A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 宋凱;莫金鋼;孫源;王磊
• 申請（專利權）人: 長春師范大學;哈爾濱商業大學;哈爾濱工業大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C01B33/18
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

一種基于變構激活策略調控生物酶馬達運動行為的方法，屬于生物抗菌、海洋防污、生物醫藥和微納米馬達合成和調控技術領域。針對現有的脂肪酶運動能力難以調控的現狀，本發明將提出一種新方法來調控脂肪酶馬達的運動行為。該方法步驟如下：一、利用不同方法修飾二氧化硅納米粒子表面，使其成為親水性和疏水性兩種；二、制備生物酶馬達；三、加入天然表面活性劑調控生物酶馬達的運動性能。本發明基于變構激活的策略來調節脂肪酶的催化效率，從而提高脂肪酶驅動的微納米馬達的運動行為，具有操作簡單、反應速度快、可控性強、成本低等優點。

技術領域

本發明屬于生物抗菌、納米醫藥和海洋抑菌防污技術領域，具體涉及一種基于變構激活策略調控生物酶馬達運動行為的方法。

背景技術

微納米馬達具有可控性好、靶向性高、擴散能力強等優異性能，因而在高效抗菌、藥物可控運輸釋放、腫瘤診療和海洋抑菌防污領域有著廣泛的應用前景。然而，如何高效驅動微納米馬達和有效調控其運動行為是當前研究的焦點，也是其在生物醫學領域應用的必要條件。目前，微納米馬達主要有三種驅動方式：外場驅動、生物活體驅動和生物/化學反應驅動。鑒于生物體系中的特定要求和實際可操作性，生物酶因其高效的催化性能和良好的生物相容性，成為生物抗菌和生物醫學領域中驅動微納米馬達運動的重要選擇之一。盡管一些生物酶馬達已經實現了概念上的制備和優化，但尚缺乏在分子水平上對生物酶的催化過程與其驅動的微納米馬達運動行為相互作用關系的深入剖析，因此難以精確調控生物酶馬達的運動行為。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前脂肪酶驅動微納米馬達的運動行為難以精確調控的問題，提供一種基于變構激活策略調控生物酶馬達運動行為的方法，該方法基于變構激活思想來實現提高脂肪酶馬達的催化效率和運動可控性的目的。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種基于變構激活策略調控生物酶馬達運動行為的方法，所述方法步驟如下：

步驟一：使用辛烷基三乙氧基硅烷對MSNPs進行表面疏水改性；

步驟二：將生物酶固定于步驟一獲得的MSNPs改性表面，得到生物酶馬達；

步驟三：將天然小分子表面活性劑與生物酶馬達溶液混合均勻。

本發明相對于現有技術的有益效果為：

1、通過兩種方式實現變構激活，即控制固定化生物酶的構象、生物酶結構中“蓋子”的開啟狀態。

2、能夠簡單、高效地調控生物酶馬達的運動行為，發展一種新型的調控生物酶運動的方法。

3、本發明基于變構激活的策略來調節生物酶的催化效率，從而調控生物酶驅動的微納米馬達的運動行為，具有操作簡單、反應靈敏、可控性強、成本低等優點。

附圖說明

圖1為表面改性后的介孔二氧化硅納米粒子表面固定脂肪酶的示意圖；其中，親水修飾的表面固定脂肪酶為不可控的構象；而疏水表面的能夠將脂肪酶朝向完全固定，即脂肪酶的親水部分朝外；

圖2為制備MSNPs的掃描電子顯微鏡照片；

圖3為親水基底修飾脂肪酶之后的紅外光譜表征圖；

圖4為疏水基底修飾脂肪酶之后的紅外光譜表征圖；

圖5為疏水MSNPs制備的脂肪酶馬達在10mg/mL磷脂溶液中通過構象和脂肪酶蓋子開關調控后的脂肪酶運動軌跡圖；

圖6為不同情況調控脂肪酶馬達運動行為的擴散系數統計圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發明技術方案進行修正或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神范圍，均應涵蓋在本發明的保護范圍之中。