一种用木质素原位修饰金芯片的方法技术

本发明专利技术涉及木质素原位修饰金芯片的方法。石英晶体微天平(QCM)和表面等离子体共振仪(SPR)技术是实时、原位研究生物大分子在固体界面的吸附是重要工具，前者同时检测石英晶体频率的变化(对应感应器上的重量)和吸附层的能量耗散值(对应感应器上薄膜的结构)的变化，后者只研究“干物质”的变化。传统的木质素修饰金芯片的方法是通过溶解木质素然后旋涂的方法得到，其缺点是粗糙度较高。本发明专利技术采用先在金芯片上预先修饰牛血清蛋白或者纤维素酶的方法，然后再在其表面原位吸附一层木质素以制备木质素传感器，制备所得芯片更加平滑。

A method of in situ modification of gold chips with lignin

The invention relates to a method for lignin in situ modification of gold chips. Quartz crystal microbalance (QCM) and surface plasmon resonance (SPR) technology are important tools for real-time and in-situ study of the adsorption of biological macromolecules on solid interfaces. The former detects the changes of quartz crystal frequency (corresponding to the weight of the sensor) and energy dissipation of the adsorption layer (corresponding to the structure of the film on the sensor), while the latter only studies the changes of \dry matter\. The traditional method of lignin modification of gold chips is to dissolve lignin and then spin coating, which has the disadvantage of high roughness. The invention adopts the method of pre-modifying bovine serum albumin or cellulase on a gold chip, then adsorbing a layer of lignin on its surface in situ to prepare a lignin sensor, and the prepared chip is more smooth.

【技术实现步骤摘要】
一种用木质素原位修饰金芯片的方法
本专利技术涉及木质素原位修饰金芯片的方法，属于仪器分析领域。
技术介绍
木质素是产量仅次于纤维素的第二大可再生资源，也是最丰富的天然芳香族高分子化合物。在诸如造纸制浆、生物质乙醇、纺织等以植物纤维为核心原料的相关产业中，木质素主要作为副产物排出，其中以造纸制浆过程产生的碱木质素数量最大，每年产量约为4000-5000万吨。近年来，随着人们对可再生资源的日益重视，有关木质素的应用和基础研究都取得蓬勃发展。木质素是由对羟基、愈创木基和紫丁香基三种苯丙烷基本结构单元组成的具有三维网状结构的高分子化合物。在碱法制浆过程中，伴随着木质素结构的断裂，在最终生成的碱木质素中引入了一定量的羟基和羧基等活性基团。基于其结构特征，木质素可以通过化学降解或热裂解制备生物质化学品和生物燃料，通过共混制备高分子材料，经化学改性制备重金属吸附剂、碳纤维、纳米材料以及各类工业分散剂。有研究发现，可溶性木质素添加到酶解液里面甚至能够提高酶解效率。木质素的广泛应用也迫切地需要人们针对其开展更为深入的基础研究。通过不断完善有关木质素的理论研究体系，可以逐步加深人们对木质素微结构及物理化学性质的认识，从而进一步推动木质素的开发和应用。石英晶体微天平(QCM)和表面等离子体共振仪(SPR)技术是研究生物大分子在固体界面的吸附是非常有利的工具，前者同时检测石英晶体频率的变化(对应感应器上的重量)和吸附层的能量耗散值(对应感应器上薄膜的结构)的变化，后者只研究“干物质”的变化。传统的研究木质素与其他高分子的相互作用的方法是把木质素溶液通过旋涂的方法固定在QCM或SPR芯片上，然后把其他高分子作为流动相来研究木质素与其他高分子的相互作用。本专利技术涉及一种木质素修饰金芯片的方法，先固定牛血清蛋白在芯片上，然后通过木质素与牛血清蛋白的特异性吸附可以把可溶性木质素原位、在线固定在QCM或SPR芯片上，从而制备得到木质素传感器，然后应用到其他高分子与木质素的相互作用研究中。
技术实现思路
1。一种木质素原位修饰金芯片的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)：所用芯片为金表面的QCM或SPR芯片，实验前将金芯片清洗后用氮气吹干，然后放入紫外-臭氧清洗机照射10-30min；步骤(2)：用75％乙醇为溶剂配制40mM的11-巯基十一烷酸(MUA)与3-巯基丙酸(MPA)：步骤(3)：用pH为7.4的0.05mM的磷酸盐缓冲溶液配制2mM的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和5mM的N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐(NHSS)的溶液，和50μg/ml的牛血清蛋白液体、纤维素酶液体和木质素磺酸盐液体；步骤(4)：将步骤(1)清洗并照射后的芯片放置在QCM或SPR流动池内；步骤(5)：首先以0.1ml/min的流速通入75％的乙醇溶液把基线走平；步骤(6)：待平稳后，把步骤(2)中配制的MPA和MUA溶液按体积比10∶1的比例混合后，以0.1ml/min的流速通入QCM或SPR流动池，待检测信号平衡后通入75％乙醇冲洗；步骤(7)：接下来把步骤(3)中配制的EDC和NHSS溶液以体积比1∶1混合，然后以0.1ml/min的流速通入系统，15min后停止通液体；步骤(8)：一小时后重新启动泵，以0.1ml/min的流速通入pH为7.4的0.05mM的磷酸盐缓冲溶液；步骤(9)：待信号平稳后以0.1ml/min的流速通入步骤(3)配制的牛血清蛋白溶液或者纤维素酶溶液，待吸附平衡后通入磷酸盐缓冲溶液冲洗去未牢固结合的牛血清蛋白或纤维素酶；步骤(10)：以0.1ml/min的流速通入步骤(3)配制的木质素磺酸盐液体，最后得到木质素原位修饰的金芯片。具体实施方式实验温度设置为25℃，流速均设置为0.1ml/min。所用芯片为金表面的QCM或SPR芯片，实验前将金芯片清洗后用氮气吹干，然后放入紫外-臭氧清洗机照射10-30min。溶液配制：用75％乙醇为溶剂配制40mM的11-巯基十一烷酸(MUA)与3-巯基丙酸(MPA)；用pH7.4的0.05mM的磷酸盐缓冲溶液配制2mM的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和5mM的N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐(NHSS)的溶液，和50μg/ml的牛血清蛋白溶液和木质素溶液。修饰程序：将清洗并照射后的芯片放置在QCM或SPR流动池内；首先通入75％的乙醇溶液把基线走平；待平稳后，通入MPA/MUA混合溶液对芯片就行修饰，待检测信号平衡后通入75％乙醇冲洗；接下来通入EDC和NHSS溶液对MPA/MUA进行活化，活化后通入磷酸盐缓冲溶液进行冲洗；接着通入牛血清蛋白或者纤维素酶溶液，牛血清蛋白或纤维素酶与活化的MPA/MUA相互作用，吸附到芯片上；待吸附平衡后通入磷酸盐缓冲溶液冲洗去未牢固结合的牛血清蛋白或纤维素酶，最后通入配制的木质素磺酸盐液体，由于木质素与纤维素酶的吸附域或牛血清蛋白中有特异性吸附，得到木质素原位修饰的金芯片。下面结合实施实例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1所用芯片为金表面的QCM芯片。首先是金芯片的准备：将金芯片清洗后用氮气吹干，放入紫外-臭氧清洗机照射10-30min，然后将芯片放置在QCM流动池内。然后开始原位修饰程序：首先以0.1ml/min的速率通入75％的乙醇溶液，直到基线走稳。然后以0.1ml/min的速率通入按10∶1(V∶V)的比例混合的40mM的11-巯基十一烷酸(MPA)与40mM的3-巯基丙酸(MUA)的混合溶液。QCM频率下降到大约-6Hz，。平衡后，通入75％乙醇冲洗，频率恢复到-4Hz左右。整个过程能量耗散值(D)几乎不便。按照Sauerbrey方程计算，MPA/MUA在金芯片上的吸附量大约1.1mg/m2，膜的厚度大约为0.6nm。接下来通入以体积比为1∶1混合的2mM的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和5mM的N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐(NHSS)的混合溶液15min。然后停止通液体，静止1h使活化充分；QCM监测频率上升到大约150Hz，而相对应的能量耗散值降低到-55×10-6。这个QCM的频率和能量耗散变化主要是由于溶剂体系从乙醇体系转化到了磷酸缓冲液体系导致的。活化一小时后通入磷酸盐缓冲溶液进行冲洗。然后是纤维素酶的修饰：待平衡后通入浓度为50μg/ml的纤维素酶，平衡后再通入磷酸盐缓冲溶液冲洗去未牢固结合的纤维素酶，最后得到原位纤维素酶修饰的金芯片。由于木质素的吸附，QCM监测的频率相应的从约150Hz下降到100Hz左右，按照Sauerbrey方程计算，纤维素酶在金芯片上的吸附量大约8mg/m2，膜的厚度大约为5nm。最后是木质素的修饰：待平衡后通入浓度为50μg/ml的木质素磺酸盐，最后得到原位木质素修饰的金芯片。由于木质素对纤维素酶的吸附域有特异性吸附，QCM监测的频率变化不大，只是略有降低，但能量耗散值急剧从-55×10-6上升到大约-40×10-6。从信号可以得知吸附的木质素膜非常柔软，完全不能满足Sauerbrey方程的计算要求。整个木质素原位修饰QCM金芯片的QCM监测信号如附图1。实施例2所用芯片为金表面的SPR芯片。首先是金芯片的准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质素原位修饰金芯片的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)：所用芯片为金表面的QCM或SPR芯片，实验前将金芯片清洗后用氮气吹干，然后放入紫外‑臭氧清洗机照射10‑30min；步骤(2)：用75％乙醇为溶剂配制40mM的11‑巯基十一烷酸(MUA)与3‑巯基丙酸(MPA)；步骤(3)：用pH为7.4的0.05mM的磷酸盐缓冲溶液配制2mM的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和5mM的N‑羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐(NHSS)的溶腋，和50μg/ml的牛血清蛋白液体、纤维素酶液体和木质素磺酸盐液体；步骤(4)：将步骤(1)清洗并照射后的芯片放置在QCM或SPR流动池内；步骤(5)：首先以0.1ml/min的流速通入75％的乙醇溶液把基线走平；步骤(6)：待平稳后，把步骤(2)中配制的MPA利MUA溶液按体积比10∶1的比例混合后，以0.1ml/min的流速通入QCM或SPR流动池，待检测信号平衡后通入75％乙醇冲洗；步骤(7)：接下来把步骤(3)中配制的EDC和NHSS溶液以体积比1∶1混合，然后以0.1ml/min的流速通入系统，15min后停止通液体；步骤(8)：一小时后重新启动泵，以0.1ml/min的流速通入pH为7.4的0.05mM的磷酸盐缓冲溶液；步骤(9)：待信号平稳后以0.1ml/min的流速通入步骤(3)配制的牛血清蛋白溶液或者纤维素酶溶液，待吸附平衡后通入磷酸盐缓冲溶液冲洗去未牢固结合的牛血清蛋白或纤维素酶；步骤(10)：以0.1ml/min的流速通入步骤(3)配制的木质素磺酸盐液体，最后得到木质素原位修饰的金芯片。...

【技术特征摘要】
1.一种木质素原位修饰金芯片的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)：所用芯片为金表面的QCM或SPR芯片，实验前将金芯片清洗后用氮气吹干，然后放入紫外-臭氧清洗机照射10-30min；步骤(2)：用75％乙醇为溶剂配制40mM的11-巯基十一烷酸(MUA)与3-巯基丙酸(MPA)；步骤(3)：用pH为7.4的0.05mM的磷酸盐缓冲溶液配制2mM的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和5mM的N-羟基硫代琥珀酰亚胺钠盐(NHSS)的溶腋，和50μg/ml的牛血清蛋白液体、纤维素酶液体和木质素磺酸盐液体；步骤(4)：将步骤(1)清洗并照射后的芯片放置在QCM或SPR流动池内；步骤(5)：首先以0.1ml/min的流速通入75％的乙醇溶液把基线走平；步骤(6)：待...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋君龙，王沛沛，杨益琴，吴淑芳，王志国，任浩，金永灿，戴红旗，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32