[发明专利]基于嵌段大分子链单体的敏感性蛋白印迹材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于嵌段大分子链单体的敏感性蛋白印迹材料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1，将O‑乙基‑S‑(1‑苯乙基)二硫代碳酸酯和敏感性单体溶于有机溶剂中，无氧条件下，反应得到嵌段大分子链前驱体1；步骤2，在有机溶剂中分别加入嵌段大分子链前驱体1、丙烯酸羟乙酯、两性离子单体和引发剂，在无氧条件下反应，得到嵌段共聚大分子链前驱体2；步骤3，将所得的嵌段共聚大分子链前驱体2与丙烯酰氯进行反应，获得大分子功能单体；步骤4，将蛋白质和大分子功能单体置于磷酸缓冲溶液中组装，加入过硫酸铵和四甲基乙二胺，得到蛋白质印迹水凝胶。大分子链单体在分子印迹材料中能够获得具有高特异性相互作用的印迹孔穴结构。

技术领域

本发明属于高分子材料术领域，涉及基于嵌段大分子链单体的敏感性蛋白印迹材料的制备方法。

背景技术

蛋白质组学是研究蛋白质在不同尺度上的特征，包括蛋白质的表达、蛋白质的翻译以及蛋白质与蛋白质的相互作用，近年来受到了广泛的关注。通过对健康个体和病理性个体的蛋白质组进行比较，发现了一些与病理性相关的蛋白质生物标志物。这些蛋白可作为药物设计的新的分子靶点或疾病早期诊断的分子标记。为了实现目标蛋白质的分离或分析，基于抗原—抗体特异性识别作用的免疫分析法被认为是最有效的方法。然而，由于抗体的筛选与生产十分复杂，成本较高，稳定性差，不易贮存，已难以满足现代生物产业对蛋白质制剂产量和纯度的高要求。因此，有必要开发一种有效的策略，从复杂的样品中选择性地分离蛋白质

以高分子聚合物与模板分子通过共价键或非共价键作用制备的分子印迹聚合物材料(Molecularly Imprinted Polymers,MIPs)的出现，使得这一目标的实现成为可能。分子印迹聚合物材料对于模板分子的智能性识别作用，主要是源于聚合物中存在与模板分子的形状、大小以及官能团具有相互匹配功能的印迹孔穴，此技术的提出受到了国内外学者的关注。与以小分子为模板的印迹技术相比，由于蛋白质具有体积大、结构易变性和表面官能团丰富等特点蛋白质印迹仍然面临诸多挑战。针对蛋白质体积大所导致的传质困难，相关研究表明，利用刺激响应型的印迹聚合物作为MIPs可以有效提高蛋白质的转移效率。Xie等人通过表面印迹方法来制备具有光子和磁性双重响应能力的蛋白质印迹聚合物，用于BHb的特异性识别。实验结果表明，MIPs对BHb具有良好的结合行为，结合动力学快，吸附容量大，选择性好。在365和440nm的交替照射下，MIPs被证实对模板蛋白BHb有良好的光控作用:在365nm时，31.4％的BHb从MIPs中释放出来，在440nm时，67.2％的BHb结合到MIPs中。因此，MIPs成功地应用于从实际生物样品中提取模板蛋白(Xie X,Hu Q,Ke R,et al.Facilepreparation of photonic and magnetic dual responsive protein imprintednanomaterial for specific recognition of bovine hemoglobin[J].ChemicalEngineering Journal,2019,371:130-137.)。Y.Kitayama等人首次成功地合成了具有分子识别能力的新型气体刺激响应型核壳层微粒子。通过引入具有选择性结合特性的气体来控制对目标蛋白的亲和力，与N₂处理相比，MIP粒子在CO₂处理的水介质中对目标蛋白表现出更高的亲和力，同时对模板蛋白保持较好的选择性(Kitayama,Yukiya,Isomura,et.Gas-stimuli-responsive molecularly imprinted polymer particles with switchableaffinity for target protein[J].Chemical Communications,2018.)。Qin等人将热响应特性引入到表面印迹位点，从而通过温度变化调节蛋白印迹聚合物的“吸附和释放”行为，从而制备了一种新型的热敏蛋白印迹水凝胶，通过与螯合单体和铜离子的自组装来选择性识别溶菌酶，结果表明印迹水凝胶对溶菌酶的识别能力，印迹因子可达7.87(Qin L,He XW,Zhang W,et al.Macroporous Thermosensitive Imprinted Hydrogel forRecognition of Protein by Metal Coordinate Interaction[J].AnalyticalChemistry,2009,81(17):7206-7216.)。另外，Krysico认为蛋白质在印迹过程中的结构破坏现象主要是由于功能单体和交联剂的破坏而引起的(Kryscio D R,Fleming M Q,PeppasN A.Protein conformational studies for macromolecularly imprinted polymers[J].Macromolecular Bioscience,2012,12(8):1137-1144)，传统功能单体和交联剂相对于蛋白质较小的分子体积赋予了它们很强的灵活性，使其较为容易地渗透到蛋白质内部，因而破坏了蛋白质内部维持结构和构象稳定的氢键，造成蛋白质结构的改变。另一方面蛋白质结构复杂，表面富含多种性质的氨基酸残基，因而不可避免的能与印迹孔穴之外的材料表面产生作用，造成非特异性吸附，引起印迹材料识别性的降低。两性离子材料是一类新型的蛋白“惰性”作用材料，这类材料通过两性离子官能团与水分子的水合作用，在材料表面形成水壳层，能够有效阻碍了蛋白与材料之间的相互作用。