一种不同亲和配基功能化的金基萃取材料及其在表面等离激元光学亲和夹心分析中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种不同亲和配基功能化的金基萃取材料及其在表面等离激元光学亲和夹心分析中的应用。该萃取材料表面修饰有金薄层，金薄层表面修饰有抗体、分子印迹聚合物或核酸等亲和识别配基或材料。利用不同亲和配基功能化的金基萃取材料将待测样品中目标分析物专一性萃取至萃取材料表面，将修饰了能识别该目标分析物的亲和配基的银基纳米拉曼探针对目标分析物进行标记，得到由萃取材料‑目标化合物‑拉曼探针构成的三明治型复合物，通过检测拉曼信号即可测定目标分析物的含量。本发明专利技术萃取材料专一性高，可有效除去复杂样品基体的干扰；检测灵敏度高，可达单分子水平；方法简单，分析速度快；用于活体单细胞分析、活体动物分析、免疫生化分析等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生化分析、功能化材料、亲和识别和光谱检测领域，具体涉及一种不同亲和配基功能化的金基萃取材料及其在表面等离激元光学亲和夹心分析中的应用。
技术介绍
生命科学研究及临床诊断等领域中经常面临对复杂生物样品的分析。生物样品的组成复杂，结构类似物大量存在，目标分析物的浓度通常极低，而样品基体干扰严重，这些因素为生命分析化学提出了重要的挑战。复杂生物样品分析中面临两个关键问题：一、目标物的专一富集，二、高灵敏检测。免疫分析，尤其是酶联免疫分析，是目前最常见的复杂样品分析手段。该方法采用抗体对目标物进行专一富集，采用化学发光、荧光和放射性同位素检测等实现高灵敏检测。但是，通常的免疫分析法存在着分析时间长、样品需要量大和容易受工作环境和样品环境干扰等缺点，而且不适用于单细胞和活体动物分析。此外，通常的免疫分析法采用抗体和酶等生物分子实现专一识别和信号放大等作用，而这些生物分子的稳定性较差、价格昂贵，不仅对分析结果的可靠性存在影响而且使得分析成本较高。因此，能克服常规免疫分析法的弊端且能适用更宽样品范围的新颖分析方法将具有重要的价值和应用前景。随着分子识别、功能化材料和光学检测等领域的发展，各种各样的可应用于复杂生物样品的新颖分析方法不断出现。一方面，分子印迹聚合物(MIP)[G.Wulff，A.Sarhan，Angew.Chem.Int.Ed.《应用化学》1972，11，341-345；G.Vlatakis，L.I.Andersson，R.Müller，K.Mosbach，Nature《自然》1993，361，645-647]和核酸适配体[A.B.Iliuk，L.H.Hu，W.A.Tao，Anal.Chem.《分析化学》2011，83，4440-4452]等能专一识别特定化合物的材料和分子逐渐发展成为抗体的重要补充和替代。另一方面，表面等离激元光学[N.P.W.Pieczonka，R.F.Aroca，RF.Chem.Soc.Rev.《化学学会评论》37，946-954]等新兴的检测手段无需酶反应和聚合酶链式反应等步骤繁琐的信号放大方式，可以实现单分子水平的超高检测灵敏度。我们已经利用分子印迹聚合物和表面增强拉曼散射(SERS)构建了免酶、免抗体的新颖免疫分析法，成功应用于人血清中痕量的糖蛋白疾病标志物的检测(刘震，叶金，一种基于分子印迹技术和拉曼光谱的快速，高灵敏度，专一识别糖蛋白的检测方法的应用，中国专利技术专利，申请号201410255065.0，申请日期：2014年6月11日)。但该方法的检测限为10-12摩尔/升，不能胜任浓度更低的样品，同时也不能应用于单细胞和活体动物分析。细胞是生命体结构和生命活动的基本单位。基于细胞的研究是生命科学研究的基础。通常的生命科学研究主要以大量细胞为研究对象。但是，由于同种细胞的不同个体间存在着显著的微观不均一性，基于大量细胞的实验结果难以精准反映生命活动的本质和规律。基于单细胞的生命科学研究将能在更深的层次上揭示生命活动的本质和规律，为探究重大疾病的起因、发展和治疗提供更可靠的科学依据。2015年，美国政府推出“精准医学计划”。精准诊断是精准医学的关键，而精准诊断离不开单细胞分析技术。活体单细胞分析技术在很多应用领域中是至关重要的，如神经科学、干细胞生物学、发育生物学、癌症诊断和个性化药物筛选等等。然而，活体单细胞分析技术面临着巨大的挑战。哺乳动物细胞一般较小(直径通常为10-30微米)，体积为10-13-10-11升，所测组分含量常在10-18-10-15摩尔水平，有时甚至低至10-21摩尔，一些对细胞起关键作用的生物分子的含量更低，使得检测与分析变得非常困难。另一方面，活体单细胞分析要求细胞在分析后仍保持存活，目前的大多数的单细胞分析技术均难以胜任。已有的单细胞分析技术主要分为以下六类：一、微分离技术，二、微流控芯片，三、光学成像，四、质谱分析，五、流式细胞术，六、单细胞测序。这些技术中，目前只有基于激光诱导荧光检测的微分离技术、微流控芯片和光学成像分析能适用于单细胞中低拷贝数(拷贝数≤1000/细胞)蛋白质的分析，但是这些分析技术在进行单细胞分析时，要么需要将被测细胞进行破碎，要么需要在细胞内引入标记试剂从而很难保证细胞的内部组成和状态不受影响。活体动物分析是生命科学研究的重要研究手段之一。在活体层面原位地获取与生物功能和疾病相关的生物/化学信息，对于准确地阐述疾病发生发展的规律和机制以及实现疾病的早期诊断与治疗等具有十分重要的意义。目前用于活体动物分析的主要有以下几类：一、活体动物成像分析技术，二、选择性光、电、生物传感技术，三、基于活体取样的联用分析技术。这些方法通常需要使用体积较大或结构较复杂的仪器设备，主要用于实验室内的分析，难以应用于床旁检测和现场分析。
技术实现思路
针对活体单细胞、活体动物、血液、尿液等复杂样品体系中痕量组分分析存在的样品前处理与检测方法瓶颈问题，本专利技术的目的在于提供一种不同亲和配基功能化的金基萃取材料以及基于该金基萃取材料的表面等离激元光学亲和夹心分析法，利用该萃取材料及方法在活体单细胞、活体动物、血清、尿液中的蛋白质、核酸和糖类等生物分子分析检测中的应用，以及在其它具有重要检测意义的可通过金基萃取材料萃取识别的化合物中的应用。该技术包括萃取材料(含萃取阵列和萃取探针)和纳米拉曼探针的制备。萃取材料、目标分析物和纳米拉曼探针间通过免疫或亲和作用形成三明治型复合物。萃取材料和纳米拉曼探针表面的抗体、核酸或人工抗体的专一性、表面等离激元光学的高灵敏度使得该方法可以实现对复杂环境中痕量分析物进行快速识别和专一性检测。为了解决
技术实现思路
中的技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种不同亲和配基功能化的金基萃取材料，包括萃取材料，在萃取材料的表面修饰有金薄层形成基础萃取材料，在基础萃取材料的表面修饰有抗体、分子印迹聚合物或核酸等亲和识别配基或材料。金基萃取材料能专一识别待测化合物，且在激光照射下能产生表面等离子波，该表面等离子波能显著增强标记到萃取材料表面的银基纳米拉曼探针的表面增强拉曼散射信号。萃取材料形式主要有萃取探针和萃取阵列两种形式。萃取探针分为微探针和一般探针两种。上述不同亲和配基功能化萃取材料的制备方法，所述萃取材料的表面通过化学还原的方法修饰有金薄层，还原温度为35-55℃，还原时间为4-5小时，得到修饰有金薄层的萃取材料为基础萃取材料，然后在基础萃取材料的表面修饰分子印迹聚合物(MIP)、抗体、核酸或者硼酸等具有识别特定目标分析物作用的亲和配基。所述的不同亲和配基功能化的金基萃取材料在表面等离激元光学和亲和夹心分析中的应用。该应用又称为表面等离激元光学亲和夹心分析法，原理及特征如下：利用上述不同亲和配基功能化的金基萃取材料直接从待测样品中萃取特定的目标分析物，随后与修饰了能识别所述目标分析物的亲和配基的银基纳米拉曼探针温育，从而形成萃取材料-目标分析物-拉曼探针三明治型复合物结构，再当激光光束照射在所述三明治型复合物结构表面时会发生表面等离激元光学效应，银基拉曼探针产生表面增强拉曼散射，金基萃取材料产生表面等离子波，该表面等离子波进一步增强银基拉曼探针的表面增强拉曼散射信号，从而大大增强检测灵敏度，检测限可达单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不同亲和配基功能化的金基萃取材料，其特征在于，包括萃取材料，在萃取材料的表面修饰有金薄层形成基础萃取材料，在基础萃取材料的表面修饰有抗体、分子印迹聚合物或核酸等亲和识别配基或材料。

【技术特征摘要】
1.一种不同亲和配基功能化的金基萃取材料，其特征在于，包括萃取材料，在萃取材料的表面修饰有金薄层形成基础萃取材料，在基础萃取材料的表面修饰有抗体、分子印迹聚合物或核酸等亲和识别配基或材料。2.根据权利要求1所述不同亲和配基功能化的金基萃取材料，其特征在于，萃取材料形式主要有萃取探针和萃取阵列两种形式。3.根据权利要求1所述不同亲和配基功能化的萃取材料的制备方法，其特征在于，在萃取材料的表面通过化学还原的方法修饰有金薄层，还原温度为35-55℃，还原时间为4-5小时，得到修饰有金薄层的萃取材料为基础萃取材料，然后在基础萃取材料的表面修饰分子印迹聚合物、抗体或核酸等具有专一识别作用的亲和配基或材料。4.根据权利要求1所述的不同亲和配基功能化的金基萃取材料在表面等离激元光学和亲和夹心分析中的应用。5.根据权利要求4所述的不同亲和配基功能化的金基萃取材料在表面等离激元光学和亲和夹心分析中的应用，其特征在于，所述的不同亲和配基功能化的金基萃取材料直接将待测样品中目标分析物专一性萃取至金基萃取材料表面，随后与修饰了能识别所述目标分析物的亲和配基的银基纳米拉曼探针温育，从而形成萃取材料-目标分析物-拉曼探针三明治型复合物结构，再当激光光束照射在所述三明治型复合物结构表面时会发生表面等离激元光学效应：银基纳米拉曼探针产生表面增强拉曼散射；同时，金基萃取材料表面产生等离子波，等离子波进一步增强银基纳米拉曼探针的表面增强拉曼散射信号，通过检测拉曼信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震，刘佳，尹丹阳，涂雪莹，皮耶·木合马徳，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32