以胶体晶体为模板的蛋白质传感敏感膜的制备方法技术

以胶体晶体为模板的蛋白质传感敏感膜的制备方法是利用胶体晶体的周期性结构来控制固相表面蛋白质分子的间距，并以胶体晶体与基体界面接触的小面积位置固定蛋白质分子，而以胶体晶体与基体未接触的相对大面积位置为空间间隔，从而防止固定的蛋白之间的重叠、包埋与阻挡以提高蛋白传感敏感膜上有效蛋白质分子的密度及数量，从而使提高蛋白质传感器件的灵敏度并降低生产成本。蛋白传感敏感膜位于基片（１）上，基片（１）上非蛋白连接部位为无偶联功能的弱蛋白吸附材料（３），基片上蛋白连接部位为具偶联功能的试剂（４），基片（１）上蛋白（５）点之间的距离约等于胶体晶体中微球（２）的粒径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种高效、高密度蛋白质传感敏感膜的制备方法，特别是作为一种免疫传感器，以提高抗体在固相表面反应的有效性的高密度蛋白质微阵列及其制备方法。
技术介绍
人类基因组计划(HGP)的提前完成是科学发展史上的重要里程碑，它标志着人类对自身的认识上升到了一个新的层次。然而基因芯片虽然可以在mRNA水平上分析整个基因组的表达情况，并得到了迅猛发展，但是生命活动的主体是人体内存在的10万种以上的蛋白质-几乎所有的生化反应都发生在复杂的蛋白质分子之间，因此发展包括蛋白质芯片在内的高效蛋白质传感器件已经成为蛋白组学领域的挑战性课题。基于蛋白质的传感器件主要通过物理吸附或者共价交联的方式来制备蛋白质敏感膜。然而目前为止基于蛋白质的固定技术的传感技术仍然存在诸多问题。如蛋白的吸附变性问题、蛋白的堆积问题使得通过常规的蛋白固定所获得的传感器的效率低下，其所固定的传感蛋白分子能够发挥作用的占总的固定量的比例不足百分之五，这使得一方面非常难以获得的蛋白分子常常被浪费在无用的蛋白堆积或者变性上，而另一方面由于蛋白堆积及变性使得只有极少量的蛋白质能够用于蛋白传感，所以传感的灵敏度大大下降，由此带来的高成本及灵敏度低的问题在很大程度上限制了蛋白传感器的应用范围。导致蛋白堆积失效的主要原因是蛋白通常通过其特定的功能位点发挥作用，而目前常用的通过物理吸附或者共价交联的蛋白质常常会由于变性或者密度过高而将蛋白质的功能位点包埋或者阻挡，从而使蛋白质材料失去功效。对于这个问题，人们主要寄希望于通过取向性固定蛋白质材料的方法来解决，然而研究表明取向性蛋白的固定与非取向性蛋白的固定在蛋白传感器件上的表现并没有明显的差异，这可能主要由于蛋白的固定仍然高密度过高的，因此非顶端的蛋白传感位点仍然被包埋或者阻挡，结果大部分蛋白材料仍然不能发挥作用。另外一种可能的解决办法是疏散蛋白材料的固定位点，从而降低固定密度，再结合取向蛋白固定技术，从而尽最大可能减少蛋白间的重叠、包埋与阻挡。然而蛋白的大小一般在几纳米至一百多纳米，特别地免疫蛋白及亲和素等绝大多数蛋白材料其大小在几十纳米以下，通过常规的微电子刻蚀技术难以达到这样的精度，结果人们由于不能精确控制蛋白的固定间隔使得相应的实验不能有效地实现预期的目的，因此蛋白材料的固定中所存在的重叠、包埋与阻挡仍然是蛋白传感器件中尚未解决的问题。胶体晶体是一种胶体晶体，它是一种由大小均一的单分散的球形粒子的(粒子的直径一般在几纳米到几百纳米之间，粒径的分散度要求在5％以内)颗粒所构成的如晶体一样的有序结构材料。自从上个世纪八十年代被加拿大与美国科学家发现以来，胶体晶体由于其在包括信息传输等领域的重要的潜在应用价值，从而引起了人们的广泛关注。目前在胶体晶体的制备及应用研究方面人们已经取得了长足的进展，开发了多种胶体晶体制备方法并将其应用于传感、自然刻蚀、光信息存储等领域。本专利技术以数纳米至数百纳米的胶体晶体为模板，一方面利用胶体晶体便捷且能够大范围制备的特点，另一方面利用颗粒与基体界面接触的较小区域及基体上颗粒间较大空白区域可以依次选择性处理的特点将蛋白材料固定在胶体晶体颗粒与基体界面接触的位置而将接触点之外的周围区域作为空间间隔，从而使得单个固定点固定的蛋白尽可能减少甚至消除蛋白之间的重叠、包埋与阻挡最终提高蛋白材料的使用效率及蛋白传感器件的传感功能。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种以胶体晶体为模板的蛋白质敏感膜的制备方法，该方法防止固定的蛋白之间的重叠、包埋与阻挡以提高蛋白传感敏感膜上有效蛋白质分子的密度及数量，从而使提高蛋白质传感器件的灵敏度并降低生产成本。技术方案本专利技术的在于，蛋白传感敏感膜位于基片1上，基片1上非蛋白连接部位为无偶联功能的弱蛋白吸附材料3，基片上蛋白连接部位为具偶联功能的试剂4，基片1上蛋白5点之间的距离约等于胶体晶体中微球2的粒径，其特征在于制备的方法为1)、首先选取蛋白传感敏感膜的支持基片，2)、据基片及单分散颗粒的性质选用甩膜法、LB膜法(单分子膜)、提拉法或者溶剂挥发法在基片上制备胶体晶体，单分散微球粒径为20纳米～100微米，3)、通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等偶联试剂在玻璃片、硅片、金属材料片上进行偶联反应或者反应单体在高分子材料片上接枝反应来将载有胶体晶体的基片上未接触胶体晶体的部分连接无偶联功能的弱蛋白吸附材料，4)、通过超声、清洗、机械剥离等物理方法及溶解、分解等化学方法将基片上胶体晶体颗粒去除，5)、通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等偶联试剂在玻璃片、硅片、金属材料片上进行偶联反应或者反应单体在高分子材料片上接枝反应来将基片上原先与胶体晶体接触部分连接具偶联功能的蛋白固定材料，6)、需要固定的蛋白分子通过具偶联功能的蛋白固定材料固定在基片上，7)、洗去除未偶联固定的蛋白分子即可获得基于胶体晶体模板的蛋白传感敏感膜。以胶体晶体为模板蛋白质传感敏感膜的基片包括玻璃、硅片、金属、陶瓷、高分子材料。制作胶体晶体的单分散微球包括有机微球以及无机微球。有益效果在本方法中，我们通过在选取的基片表面沉积胶体晶体，并以胶体晶体与基片接触的部分固定蛋白分子而以胶体晶体与基片未接触部分作为固定蛋白分子之间的空间间隔来制备蛋白传感敏感膜。本方法简单可行，成本低廉，大大提高了蛋白传感敏感膜的蛋白质分子的使用效率、反应速度及灵敏度。该方法利用胶体晶体的周期性结构来控制固相表面蛋白质分子的间距，并以胶体晶体与基体界面接触位置固定蛋白质分子，而以胶体晶体与基体未接触的位置为空间间隔，从而防止固定的蛋白之间的重叠、包埋与阻挡以提高蛋白传感敏感膜上有效蛋白质分子的密度及数量，从而使提高蛋白质传感器件的灵敏度并降低生产成本。附图说明图1是以胶体晶体为模板蛋白质敏感膜的俯视示意图。图2是胶体晶体单分散微球在基片表面的排列的示意图。图3是去除胶体晶体后无偶联官能团偶联试剂分子的排列的示意图。图4是通过胶体晶体模板在基片上交替连接无偶联功能的偶联试剂、具偶联功能的偶联试剂及蛋白敏感材料后的效果图。以上的图中有基片1、微球2、弱蛋白吸附材料3、具偶联功能的试剂4、蛋白5。具体实施例方式本专利技术所述的以胶体晶体为模板的蛋白质敏感膜的制备包括如下步骤首先选取蛋白传感敏感膜的支持基片。蛋白传感敏感膜的支持基片可以根据需要选用玻璃片、高分子材料片、硅片、金属材料片。根据基片及单分散颗粒的性质选用甩膜法、LB膜法(单分子膜)、提拉法或者溶剂挥发法在基片上制备胶体晶体。通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等偶联试剂在玻璃片、硅片、金属材料片上进行偶联反应或者反应单体在高分子材料片上接枝反应来将载有胶体晶体的基片上未接触胶体晶体的部分连接无偶联功能的弱蛋白吸附材料。通过超声、清洗、机械剥离等物理方法及溶解、分解等化学方法将基片上胶体晶体颗粒去除。通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等偶联试剂在玻璃片、硅片、金属材料片上进行偶联反应或者反应单体在高分子材料片上接枝反应来将基片上原先与胶体晶体接触部分连接具偶联功能的蛋白固定材料。将需要固定的蛋白分子通过具偶联功能的蛋白固定材料固定在基片上。清洗去除未偶联固定的蛋白分子即可获得基于胶体晶体模板的蛋白传感敏感膜。蛋白传感敏感膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以胶体晶体为模板的蛋白质传感敏感膜的制备方法，其特征在于蛋白传感敏感膜位于基片（１）上，基片（１）上非蛋白连接部位为无偶联功能的弱蛋白吸附材料（３），基片上蛋白连接部位为具偶联功能的试剂（４），基片（１）上蛋白（５）点之间的距离约等于胶体晶体中微球（２）的粒径，其制备的步骤为：１）、首先选取蛋白传感敏感膜的支持基片，２）、据基片及单分散颗粒的性质选用甩膜法、ＬＢ膜法、提拉法或者溶剂挥发法在基片上制备胶体晶体，单分散微球粒径为２０纳米～１００微米，３ ）、通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等偶联试剂在玻璃片、硅片、金属材料片上进行偶联反应或者反应单体在高分子材料片上接枝反应来将载有胶体晶体的基片上未接触胶体晶体的部分连接无偶联功能的弱蛋白吸附材料，４）、通过超声、清洗、机 械剥离等物理方法及溶解、分解等化学方法将基片上胶体晶体颗粒去除，５）、通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等偶联试剂在玻璃片、硅片、金属材料片上进行偶联反应或者反应单体在高分子材料片上接枝反应来将基片上原先与胶体晶体接触部分连 接具偶联功能的蛋白固定材料，６）、需要固定的蛋白分子通过具偶联功能的蛋白固定材料固定在基片上，７）、洗去除未偶联固定的蛋白分子即可获得基于胶体晶体模板的蛋白传感敏感膜。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张继中，顾忠泽，赵祥伟，陆祖宏，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]