[发明专利]一种量子点生物探针及其制备方法和基于其的微流控蛋白质芯片

说明书

技术领域

本发明涉及生物检测领域，特别涉及一种量子点生物探针及其制备方法和基于其的微流控蛋白质芯片。

背景技术

随着对微观生物世界研究的深入，研究者们往往需要收集极少数量甚至单个生物分子反应所释放的信号，如在微型化生物检测中收集痕量DNA分子、蛋白质分子、药物分子或病毒分子等与信号探针相互作用所产生的信号，以便进行后续分析。但如此超微量级的信号是极其微弱的，甚至采用最精密的仪器也无法探测到，这也是先进的探测手段如蛋白质芯片等难以走向真正应用的原因之一。就蛋白质芯片而言，灵敏度问题严重影响了其技术性能，因为蛋白质芯片的各个反应单元所能采集到的信息量远远低于常规反应，所以要收集这些微量信息必须采用高灵敏的信号探针，才能达到对样品中多种低丰度蛋白质的分析目的。所以为了提高探测灵敏度，采用高亮信号探针用于超微量生物分子的检测是目前检测技术发展的重要趋势之一。

具体而言，在应用蛋白质芯片探测未知靶蛋白质的时候，需要加入一种信号标记的靶蛋白质配体分子等作为信号探针，并实现其与靶蛋白的结合，形成复合物。然后，相应数量的复合物发出相应数量的信号。当单个配体分子上所标记的信号量不足的时候，在探测极少量受体分子时，所形成的极少量复合物发出的信号是极其微弱的，因此严重影响了探测的灵敏度，进而降低了探测的准确度，造成不同程度的分析误差。如果采用高亮信号物质标记配体分子，可以构建一个高亮信号探针，实现对靶蛋白分子的超微量探测与分析。

1998年Alivisatos和Nie等分别首次报道了利用量子点替代有机荧光染料制备生物分子标记物，预示了量子点生物标记物(QD bioconjugates)在生物检测中的应用潜力。自此，量子点生物标记物开始被应用于核酸或蛋白质的生物分析，逐步证实了量子点作为新型荧光试剂的优越性，比较典型的例子是Ornberg和Bakalova等分别建立了基于量子点标记的免疫印迹技术，灵敏度较传统的免疫印迹提高了两个数量级以上。目前纳米量子点已被应用于常规体外分析(US2001/0023078、CN1515909)或传感器制作(US6379622)，以及作为生物偶联的光学成像探针进行组织和细胞的研究(WO2006/001848、WO2006/005065)等。遗憾的是，在量子点标记物用于蛋白质芯片研究方面，虽然也有少数个例的尝试，但其结果只是建立了分析模型，或是展示了其在克服杂蛋白自身荧光背景方面的性能，而在提高芯片的灵敏度方面并未取得实质性进展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于蛋白质芯片的量子点生物探针及其制备方法，其中量子点选用包覆有高分子聚合物的量子点纳米微球。

本发明人在研究中发现，由高分子聚合物包覆量子点构成的量子点纳米微球，在生物分子特别是蛋白质标记中，它不仅较单纯的量子点具有更高的量子效率，而且物化性质更加稳定，与生物分子的相容性更佳，非常适合在蛋白质芯片中的应用。

因此，本发明提供的一种量子点生物探针，其是量子点纳米微球和靶蛋白配体连接而成的量子点-生物复合探针。

根据本发明，所说的量子点纳米微球是由常规量子点和高分子聚合物聚合而成，其粒径通常为35～50nm；其中所说的常规量子点可以是水溶性量子点，也可以是有机相量子点，而所说的高分子聚合物可包括聚乳酸、聚丙烯胺、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚异丙烯酰胺、聚乙烯亚胺和聚乙烯醇等，通过高分子聚合物的包覆，使常规量子点表面衍生出各种活性官能团，如羧基(—COOH)、醛基(—CHO)、氨基(—NH2)、环氧基等；所述的量子点纳米微球可参照现有技术，如CN1912047A公开的方法制备。本发明优选CdTe及核壳量子点CdTe/CdS等水溶性量子点，包覆聚丙烯酸、聚丙烯酰胺等高分子聚合物构成的水溶性量子点纳米微球为例来进行说明。

根据本发明，所述的靶蛋白配体为各种可与靶蛋白质分子特异性结合的生物分子，如免疫球蛋白、抗体片断、核酸适体、融合蛋白和蛋白质复合体等。

而本发明所述的量子点生物探针的制备方法，其包括将量子点纳米微球和靶蛋白配体进行偶联反应，并将偶联产物进行纯化。量子点纳米微球通过其表面所衍生的各种活性官能团，来实现与靶蛋白配体的偶联。从理论上说，可以通过调整量子点纳米微球与靶蛋白配体之间的比例，在量子点纳米微球表面连接一个或一个以上不同数目的靶蛋白配体。为减少交联物的形成，采用靶蛋白配体过量的方法，使量子点纳米微球表面的偶联基团充分饱和，使得量子点纳米微球之间不会交联在一起。较佳地，每个量子点纳米微球上组装10～200个靶蛋白配体分子。