[发明专利]一种基于过渡金属纳米材料特异性还原细胞色素c的方法

说明书

一种基于过渡金属纳米材料特异性还原细胞色素c(Cyt c)的方法，属于纳米材料与生物检测技术领域，传统的和生物学的Cyt c还原和纯化方法是交换层析，它需要用还原剂(连二亚硫酸钠)将还原的Cyt c与几个洗脱步骤分离，而本发明所述方法非常简单。本发明还提供了一种基于过渡金属纳米材料还原Cyt c‑心磷脂脂质体混合物中Cyt c的方法，在本发明中与心磷脂脂质体结合的Cyt c过氧化物酶活性与氧化还原状态的关系首次借助镍纳米材料揭示；本发明还提供了一种基于过渡金属纳米材料检测线粒体中的细胞色素c的方法，通过简单易操作的实验过程来检测线粒体中的细胞色素c。

技术领域

本发明属于纳米材料与生物检测技术领域，具体涉及一种基于过渡金属纳米材料特异性还原细胞色素c(Cyt c)的方法。

背景技术

细胞色素是一类以铁卟啉或血红素作为辅基的电子传递蛋白，根据蛋白质中血红素辅基的不同，可分为不同的种类，例如细胞色素a、细胞色素b、细胞色素c等，细胞色素广泛参与细胞内的能量传递、新陈代谢和细胞凋亡等生命过程。体外研究细胞色素的结构和功能对于生物化学、药物代谢、毒理学、临床医学、肿瘤生化等领域具有重大的意义。而其中的细胞色素c(Cyt c)为生物氧化过程中的电子传递体，其作用原理为在酶存在的情况下，对组织的氧化、还原有迅速的酶促作用。通常外源性细胞色素c(Cyt c)不能进入健康细胞，但在缺氧时，细胞膜的通透性增加，细胞色素c便有可能进入细胞及线粒体内，增强细胞氧化，能提高氧的利用。在有关细胞凋亡的研究表明，细胞色素c与细胞凋亡有关，从线粒体中泄露出的细胞色素c有诱导细胞凋亡的作用。

随着纳米技术的快速发展，金属纳米材料在医学成像、疾病诊断、药物传输、癌症治疗、基因治疗等领域的应用和基础研究也在飞速发展。由于过渡金属纳米材料的特性，它有着很高的催化性能，广泛应用于密封减震、医疗器械、声音调节、光显示等。

而在这之中我们以镍和钴作为示例进行研究，镍(Ni)作为廉价的催化剂，具有多种关键特性，包括氧化添加和容易获得多种氧化态，以此来实现广泛的创新反应。另一方面，镍纳米材料已被用于表面增强拉曼散射(SERS)，它的增强能力取决于电磁机制引起的表面形态。

在近年镍有着治疗癌症的巨大潜力，其作为诱导剂或细胞死亡的调节剂在癌症生物医学应用方面引起越来越多的关注。而且由于镍纳米材料具有固有的磁性，可以通过外部磁体靶向某些癌细胞，而不会对正常细胞造成不必要的损伤。研究细胞色素c氧化还原状态的转化及细胞色素c氧化还原状态如何调控细胞凋亡机制以及如何开发具有特定电子给体性质的Cyt c人工纳米材料，并将其引入细胞，具有重要的意义。同时，Ni纳米材料对细胞色素氧化还原态的影响有助于更好地理解Ni纳米材料的形成机制。

为此，在研究细胞功能中利用Ni和Co纳米材料的还原活性。作为氧化还原蛋白Cytc的新型还原性纳米材料，Ni和Co纳米材料显示出优于其他蛋白质还原方法的优点也是其创新点：(1)磁性使得能够通过外部磁体快速分离和收集Ni和Co纳米材料(在一分钟内)。因此，氧化的Cyt c可以被快速还原并直接使用而无需复杂的纯化步骤；(2)镍和钴纳米材料的还原活性(对于Cyt c是特异性的，这有助于研究复杂生物样品如Cyt c-配体复合物或细胞蛋白提取物中Cyt c的氧化还原状态的依赖性功能。

发明内容

针对上面的问题，我们首次将过渡金属镍(Ni)和钴(Co)纳米材料与几种细胞色素结合，发现细胞色素c与过渡金属纳米材料之间的特异性还原的性质，超越了现有的过渡金属纳米粒子和细胞的反应过程。