[发明专利]纳米增效糖基功能化细菌毒素分子印迹膜基片及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米增效糖基功能化细菌毒素分子印迹膜基片及其制备方法和应用，属于分析化学技术领域。

背景技术

许多细菌病原体合成的细菌毒素是致病的首要因素。这种产生细菌毒素的能力是许多细菌病原体致病的潜在机制。细菌毒素主要有三种：外毒素、内毒素和非蛋白毒素。外毒素是一种典型的水溶性蛋白，是细菌在指数生长期分泌的已知可感染人类毒性最强的细菌毒素，在很低浓度时就具有很高的毒性。其中霍乱毒素的致病机理是通过找到作为细胞识别物-G蛋白，然后把一个ADP分子结合上去。这就把G蛋白转换到一种持续激活的状态，使其发出一个无休止的信号，使得细胞被这些信号迷惑，在进行其他生命活动的同时，开始将大量的水分子和钠离子运输到细胞外，超过了肠道的再吸收能力而导致危及生命的脱水症状。志贺毒素具有神经毒素、细胞毒素和肠毒素三种生物活性，神经毒性作用于中枢神经系统，引起四肢麻痹、死亡；细胞毒性对人肝细胞、猴肾细胞和HeLa细胞均有毒性；肠毒性具有类似大肠杆菌、霍乱弧菌肠毒素的活性，可以解释疾病早期出现的水样腹泻。大多数毒素是多价态的，它可与宿主细胞膜上特殊的糖蛋白受体结合，作为初始识别与结合位点。通过研究细菌毒素的性质及其侵入宿主细胞的机制，发现糖类化合物在这种作用中发挥着主要作用，其与细菌毒素的相互作用并不是简单的单体结合，而是寡或多糖作用机制，因此采用糖类结构的受体分子检测病原体是非常有利的。但是，许多其他的内源性和外源性蛋白也能识别到糖类碳水化合物，从而导致假阳性结果，因此，单纯依赖糖类化合物与细菌毒素的结合机制检测病毒，其选择性还不能满足实际需要，还需其他特异性识别手段作为辅助。

分子印迹合成是在材料中特定识别位点的模板诱导合成技术，通过自组装方式由模板指导分子结构的定位。材料本身可能是低聚物(如DNA复制过程)、多聚体(有机分子印迹化合物，无机印迹硅胶)或具有二维结构的聚合物(表面接枝单层膜)。在分子印迹技术中，以模板分子作为模板，单体通过相互作用并交联在其周围，共聚形成核壳结构聚合物。此时单体和模板通过共价或非共价作用形成一个主客体复合物，当采用适当方法洗去模板分子之后，高分子聚合物就留下一个与印迹分子空间结构完全匹配，并含有能与印迹分子专一结合的三维空穴。聚合物上留下分子印迹使其可以选择性地重新吸附模板分子，从而使分子印迹聚合物拥有生物受体的两个重要特征——识别和吸附特异靶分子的能力。二十世纪分子印迹已经取得长足的发展。分子印迹聚合物(MIP)已成功应用于生物医药、食品、环境监测，以及通过亲和固相提取进行样品制备等领域。由于MIP与抗体和酶等生物分子受体相比具有高稳定性和低成本的特点，因此，还可以在化学传感器和生物传感器中作为识别分子，而且当天然受体不存在或难以得到时，还可以对MIP复合物进行有针对性的修饰。

近年来，MIP在细菌毒素、糖类以及蛋白质印迹方面的研究明显增加。利用高效液相色谱对比印迹和非印迹聚合物分子的分离能力的实验，可以证实分子印迹聚合物对生物分子的选择性识别作用。Ratner用射频辉光放电等离子沉积法制备了聚合物薄膜修饰的包覆有二聚糖的蛋白质。二聚糖与高分子膜共价相连，形成一个类似多糖的空穴，对多种蛋白质包括清蛋白，免疫球蛋白，溶解酵素，核糖核酸酶和链锁状球菌具有很高的选择性识别能力。但是这种制备方法很难直接应用于大多数传感器的金基片表面。因此，开发一种快速、一步检测细菌毒素的检测系统显得越来越重要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种纳米增效糖基功能化细菌毒素分子印迹膜基片及其制备方法和应用，可大大提高检测细菌毒素的灵敏度和选择性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的纳米增效糖基功能化细菌毒素分子印迹膜基片，包括金石英晶体基片，其特殊之处在于：以糖基功能化细菌毒素分子印迹聚合物作为偶联剂在所述金石英晶体基片表面形成多层相互交替的纳米材料和糖基功能化细菌毒素分子印迹聚合物；

所述糖基功能化细菌毒素分子印迹聚合物是将细菌毒素模板分子、糖分子功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和有机溶剂按摩尔比为0.1～2∶2.5∶0.1～5∶40～80∶0.01～0.10∶1.0～15的比例聚合而成；

所述纳米材料为纳米金、碳纳米管或纳米铂。