[发明专利]一种纳米级生物复合物及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术，具体涉及一种纳米级生物复合物及其应用。

背景技术

葡萄糖，作为主要碳源和能源，在我们日常生活相关的各个方面起到了重要的作用。缺乏葡萄糖会抑制细胞的生长和分裂，或限制食品工业生物过程中产品的产量。但是，过多的葡萄糖也可以通过糖酵解途径诱发乳酸的形成。因此，监测和控制血糖水平，不仅对健康的细胞的生长十分必要，也可作为糖尿病的临床指标，同时对于监控工业中生物过程的最大产量有着十分显着的作用。一直以来寻找“理想”的葡萄糖传感器，是许多研究者的一个长期目标，现今已经开发了大量的葡萄糖传感器。然而，这些葡萄糖传感系统有一些内在的不足，如：传感器的制作再现性低，生物相容性较低，贮存稳定性较弱以及传感器信号的不可逆。因此，可靠的葡萄糖传感器特别是能被植入体内，长时间监测葡萄糖的生理水平的传感器仍然是非常必要的。

带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白结合一个色基，由来自于Synechocystis sp.PCC6803基因组α亚基基因通过在N末端依次添加组氨酸标签和麦芽糖结合蛋白标签，并在大肠杆菌宿主中表达。融合的His6-标签提供了一种简便的方法，易于大规模的从细胞裂解物中纯化重组的别藻蓝蛋白。同时也顺利完成了大规模发酵生产重组别藻蓝蛋白。

最近，石墨烯作为一种新型的荧光淬灭基团以及碳纳米管的替代品，获得了越来越多的研究。壳聚糖修饰的石墨烯片材的表面上含有大量的羧基，羟基，和环氧基团，使材料具有更好的水溶性，也使其更易于与其它分子形成共价键。带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签并结合一个色基的重组别藻蓝蛋白α亚基可以与壳聚糖修饰的石墨烯通过麦芽糖结合蛋白标签相结合。这种结合在体外可以引起重组别藻蓝蛋白α亚基的荧光淬灭。然而在葡萄糖存在的条件下，通过竞争性结合，在葡萄糖与麦芽糖结合蛋白标签更强的结合亲和力作用下，对壳聚糖修饰的石墨烯进行替换使荧光信号得以恢复。

发明内容

本发明目的在于提供一种纳米级生物复合物及其应用。

为实现上述目的本发明采用技术方案为：

一种纳米级生物复合物，纳米级生物复合物为0.02微克/毫升—10微克/毫升的纳米级氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物溶液和0.001毫克/毫升—10毫克/毫升的带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白溶液共混于PBS溶液。

所述纳米级氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物溶液为

将片状石墨加入到纯硫酸、过硫酸钾和五氧化二磷混合液于60-100℃温育3-10小时得预氧化石墨；

于0-4℃下将上述预氧化石墨加入纯硫酸中，并在10-25℃恒温下边搅拌边逐渐加入高锰酸钾，加入后在15-45℃搅拌1-5小时，而后加入蒸馏水用以终止反应，反应终止后加入过氧化氢，待反应液变为亮黄色进行离心，而后经HCl溶液洗涤沉淀，离心所得沉淀经蒸馏水洗涤并离心，沉淀再用蒸馏洗涤，重复多次直至洗涤沉淀的蒸馏水的pH值变为中性；

将上述洗涤至中性混浊液经超声处理并离心，上清液再经超声处理即得纳米级（20-20000纳米粒径）氧化石墨的片层，所得片层经Tris-HCl缓冲液溶解并加入1-乙基-3（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺（EDC）于室温下搅拌混匀加入低分子量（分子量为9×10³-7×10⁵）壳聚糖，即得到纳米级氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物溶液。

所述重组别藻蓝蛋白溶液为带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白α亚基溶液。

纳米级生物复合物的应用，所述纳米级生物复合物作为生物传感器。所述纳米级生物复合物作为检测单糖的生物传感器。所述纳米级生物复合物作为检测葡萄糖的生物传感器。所述生物传感器可用于血液中生化指标或食品药品中的葡萄糖含量的检测。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.采用本发明纳米级生物复合物作为传感器进行血糖浓度监测。其制作再现性高，生物相容性较高，贮存稳定性较强并且传感器信号具有可逆性。本发明纳米级生物复合物是可靠的葡萄糖传感器，特别是能被植入体内长期监测葡萄糖的生理水平。

2.本发明纳米级生物复合物中带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白α亚基结合一个色基，具有生物相容性，无毒，长期稳定和640nm近红外荧光发射等特性。纳米级生物复合物含有组织吸收极低的发色团，进而将发射光通过两厘米厚的组织传播，更加便于检测其荧光信号，配合高度敏感的检测技术，可以提供更深入的实时组织的监测。