[发明专利]一种包埋量子点和酶的海藻酸钠凝胶微球及其制备方法和在生化检测中的应用

说明书

本发明公开了一种包埋量子点和酶的海藻酸钠凝胶微球及其制备方法和在生化检测中的应用。该方法直接将量子点和酶加入海藻酸钠黏稠溶液中，均匀混合，随后滴入Ba²⁺溶液中，静置交联得到凝胶微球。基于海藻酸钠凝胶微球内酶促反应及量子点的荧光猝灭特性，可以在紫外光激发下，实现生物样本中生物分子的裸眼可视化检测，从而实现相应疾病的早期筛查。得到的凝胶微球具有荧光稳定时间长和抗蛋白干扰能力强的特点。此外，本发明提出的分析方法操作简便，快速可控；在生化检测中展现出良好的应用前景。本发明在对某些生理参数裸眼可视化检测及对应疾病早期筛查方面展现出一定的普适性。

技术领域

本发明属于生物医学材料的制备技术领域，涉及一种包埋量子点和酶的海藻酸钠凝胶微球及其制备方法和在生化检测中的应用。

背景技术

海藻酸钠(C₆H₇O₆Na)n主要是由不同数目的β-D-甘露糖醛酸(M单元)与α-L-古洛糖醛酸(G单元)依靠β-1,4-糖苷键连接组成的共聚物。当Ca²⁺、Ba²⁺、Zn²⁺等阳离子存在时，G单元上的Na⁺与二价阳离子发生离子交换反应，G单元堆积形成交联网络结构，从而形成海藻酸钠水凝胶。由于该过程条件温和，故可避免酶失活(高春梅等，化学进展，2013,25(06):1012-1022)。海藻酸钠具有良好的可修饰性，进行生物分子功能化后，可作为良好的载体，用于生物分子的分离富集。例如：Xie等人通过在海藻酸钠水凝胶表面修饰循环肿瘤细胞的抗体，从而实现了该细胞的捕获和释放(Min Xie et al,Anal.Chem.2014,86,4618-4626)。Lin等人利用海藻酸钠水凝胶修饰凝血酶的适配体，实现了凝血酶的分离富集和高灵敏分析(Yanna Lin et al,Talanta,2020,207,120300)。Ru等人制备了一种海藻酸钠/聚乙烯亚胺微球，结合结肠癌病变组织中的Cu²⁺，从而杀灭肿瘤细胞(Xu Ru et al,Materials(Basel,Switzerland),2019,12(9).)。可见，海藻酸钠水凝胶在化学、生物学、医学等领域可作为良好的载体。

量子点作为一种新型的荧光纳米材料，由于其具有优异的光学和化学性能，如斯托克斯位移大、吸收范围宽、发射光谱可调、抗光漂能力强、量子产率高、生物相容性好等受到了诸多关注(I.L.Medintz et al,Nat.Mater.2005,4,435)。Ma等人设计了一种量子点信标，对HIV病毒的单个RNA进行了标记和成像(Yingxin Ma et al,J.Am.Chem.Soc.2019,141,13454-13458)。Petryayeva等人制备了三种不同发射波长的量子点探针，基于荧光共振能量转移(FRET)原理，实现了三种蛋白质的同时检测(Eleonora Petryayeva et al,Anal.Chem.2014,86,3195-3202)。Mao等人设计了一种Rox-DNA功能化的双色量子点探针，成功应用于血清中葡萄糖(Guobin Mao et al,Anal.Chem.2017,89,11628-11635)和鱼精蛋白、胰蛋白酶等的高灵敏可视化检测(Guobin Mao et al,SensorsActuators:B.Chemical 283(2019)755–760)。

近年来，随着智能手机的发展和手机应用APP的开发，量子点与手机检测相结合，成功应用于裸眼可视化检测和现场快速检测(Shuang Li et al,SensorsActuators:B.Chemical 297(2019)126811)。但是，量子点在对复杂样本进行分析检测时，复杂样本基质对检测结果影响严重，极大地限制了量子点在检测方面的发展。因此，构建一种能够使量子点应用于复杂基质检测的方法就显得尤为重要。

发明内容