一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片及其制备方法和用途技术

本申请涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片及其制备方法和用途。一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片，该纸芯片由纸基和沉积在纸基上的疏水材料构成；所述纸基采用色谱纸，经过表面改性后接枝有纳米晶材料，并进一步合成有蛋白质印迹壳层；所述纳米晶材料的纳米晶分子式为：Na

The invention relates to a protein imprinting paper chip based on nanocrystalline material and a preparation method and application thereof

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片及其制备方法和用途
本申请涉及微流控芯片
，尤其涉及一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片及其制备方法和用途。
技术介绍
纸芯片微流控或微流控纸基分析设备简称纸芯片，是微流控芯片中的最新发展领域，由Whitesides研究组在2007年首次提出。纸芯片是以纸代替传统的石英、玻璃、硅、高聚物等材料，在纸的表面加工出具有一定结构的微流体通道的微型分析器件，结合了微流控技术和纸的优点。与传统的微流控芯片相比，纸芯片具有以下优势：1.纸来源丰富，可进行批量生产；2.不需要外接泵，纸的主要成分是纤维素，流体在纸上通过毛细作用流动；3.试样消耗量更低；4.检测背景低，有利于光度法检测；5.生物兼容性好，可通过化学修饰改变纸的性质；6.一次性便携式分析，操作简便，甚至不需要专业的操作人员。纸芯片为临床诊断、环境监控以及食品安全分析中需要的便携式检测和现场实时监测提供了一个广阔的平台。此外，对于医护人员和医疗设备紧缺的欠发达地区，纸芯片是低成本、检测迅速的即时诊断（POCT）的有力工具。目前，将荧光纳米晶材料用于高选择性、高特异性标记细胞和生物分子的技术上，对非特异性背景进行弱化等，取得了巨大的进步。将其作为具有良好荧光效果的信号材料，与纸芯片作为微管路系统相结合形成荧光型微流控纸芯片，用于快速识别和测定蛋白质一种巨大的应用潜力。在蛋白质分析技术中，蛋白质芯片是一种高通量、微型化和自动化的新型分析手段。目前蛋白质芯片主要分两种：一种是微流控电泳芯片，通过在玻璃片或硅片上设置各种微泵、微阀、微电泳以及微流路，可将生化实验室的分析功能浓缩固化在蛋白质芯片上，然后在电场的作用下，样品中的蛋白质通过芯片上的孔道分离开来，经喷雾直接进入质谱仪中进行检测，以确定样品中蛋白质的分子量及种类；另一种就是通过在固相支持物表面高密度排列的探针蛋白点阵，特异地捕获样品中的靶蛋白，然后通过检测器对靶蛋白进行定性或定量分析。通过纸芯片将蛋白质富集在待测区，蛋白质通过共振能量转移、表面吸附、电荷转移等方式可以实现对纳米晶荧光的猝灭，同时通过结合分子印迹技术对其进行选择性识别，因此可以通过荧光的变化实现对蛋白质的选择性识别和定量检测。因此，具有良好的荧光效果的纳米晶和具有优异选择性的印迹材料相结合，在纳米技术、生物医疗技术和环境监测等领域都有着广阔的应用前景。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片，在紫外光的激发条件下，该纸芯片接枝的纳米晶材料能够发出明亮的下转换发光，当加入甲胎蛋白后，纸芯片的分子印迹层与甲胎蛋白特异性结合，引起纳米晶的荧光猝灭，实现了甲胎蛋白的选择性定量检测。这种检测芯片具有响应快、操作简便、选择性高以及准确度高的优势，具有很好的应用前景。为了实现上述的目的，本申请采用了以下的技术方案：一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片，该纸芯片由纸基和沉积在纸基上的疏水材料构成；所述纸基采用色谱纸，经过表面改性后接枝有纳米晶材料，并进一步合成有蛋白质印迹壳层；所述纳米晶材料的纳米晶分子式为：Na5Lu9F32@Ce/Sm:NaGdF4；所述疏水材料采用蜡。优选，所述纳米晶材料为水溶性纳米晶材料，由柠檬酸配体包覆Na5Lu9F32@Ce/Sm:NaGdF4纳米晶构成；所述Na5Lu9F32@Ce/Sm:NaGdF4纳米晶为Na5Lu9F32@20Ce/8Sm:NaGdF4。优选，所述纳米晶的制备方法包括以下的步骤：1）3毫摩尔三氟乙酸镥，2毫摩尔三氟乙酸钠，10毫升油酸与30毫升十八烯加入到三口烧瓶中，在120℃保温40分钟，然后迅速升温至310℃并保温60分钟；2）产物用乙醇和环己烷的混合液洗涤3-5次，所得核纳米晶存于4毫升环己烷备用；3）4毫升含有Na5Lu9F32核纳米晶的环己烷溶液，10毫升油酸与30毫升十八烯加入到三口烧瓶中，在120℃保温10分钟，然后加入0.72毫摩尔三氟乙酸钆，0.2毫摩尔三氟乙酸铈，0.08毫摩尔三氟乙酸钐与1毫摩尔三氟乙酸钠，在120℃保温40分钟，然后迅速升温至310℃并保温60分钟；4）产物用乙醇和环己烷的混合液洗涤3-5次，所得核壳纳米晶存于4毫升环己烷备用；5）表面处理步骤：将4毫升含有核壳纳米晶的环己烷溶液加入到1-3mL乙醇与0.2mol/LHCl0.5-1mL的混合液中，将混合液超声5-10min，加入0.5毫摩尔柠檬酸，室温下搅拌24-48小时，然后加入乙醇洗涤、离心以及烘干等处理后即可获得柠檬酸包覆的纳米晶。进一步，本申请提供了一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片的制备方法，该方法包括以下的步骤：1）纸基的表面改性：将色谱纸分散在乙醇和水的混合溶液中，然后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷，充分振荡反应，用二次水进行清洗，待用；2）纸基的表面接枝：将步骤1）改性后的纸基缓慢加入柠檬酸配体包覆的纳米晶，室温搅拌反应，使纳米晶接枝到纸基表面；3）印迹壳层制备：将步骤2）接枝纳米晶的纸基浸泡至过量的磷酸盐缓冲液中，加入模板分子甲胎蛋白和功能单体3-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌使其充分结合，之后加入催化剂和交联剂四乙氧基硅烷，室温反应、洗涤，形成印迹壳层，去除模板分子后，再用二次水漂洗；4）固定芯片：将步骤3）制备的纸芯片修剪后固定在经喷蜡疏水处理含有流路通道的纸芯片中，含有流路通道的纸芯片可以进行试剂的引入和样品运输，最终得到蛋白质印迹纸芯片。进一步，本申请提供了所述的纸芯片和所述的制备方法在甲胎蛋白检测中的应用。本申请首先是对纸芯片的纸基表面进行氨基改性，同时将热分解法制备得到的立方相Na5Lu9F32@Ce/Sm:NaGdF4下转换核壳纳米晶通过盐酸去除油酸配体，再采用柠檬酸配体修饰，使其表面带有大量羧基，从而能够牢固的接枝到氨基改性的纸基表面。然后以甲胎蛋白为模板分子，通过溶胶凝胶法在经过纳米晶接枝的纸芯片表面进行印迹。将该含有分子印迹改性功能的纸芯片固定在喷蜡疏水处理含有流路通道的纸芯片中，含有流路通道的纸芯片可以进行试剂的引入和样品运输，当纸芯片上引入甲胎蛋白后，会特异性结合蛋白质印迹层。由于表面吸附和电子转移作用，纳米晶的荧光随甲胎蛋白的浓度增加而减弱，通过拟合Sm3+离子的荧光强度与甲胎蛋白的关系曲线，能够很好地应用于甲胎蛋白的定量检测。本申请提供的纸芯片能够用于蛋白的高效识别与高灵敏荧光检测，具有快速、便携、经济、高灵敏等优势，提供了一种甲胎蛋白检测的新策略，丰富了纸芯片的相关研究。附图说明图1（a）和（b）分别为产物的XRD图谱和透射电子显微镜图。图2（a）Na5Lu9F32@Ce/Sm:NaGdF4纳米晶在紫外光激发条件下的下转换发射谱，（b）产物的发光强度随敏化离子Ce3+浓度变化的关系曲线，（c）产物的发光强度随激活离子Sm3+浓度变化的关系曲线。图3蛋白质印迹纸芯片同一批次10张纸的稳定性。图4蛋白质印迹纸芯片同一张纸上1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片，其特征在于，该纸芯片由纸基和沉积在纸基上的疏水材料构成；所述纸基采用色谱纸，经过表面改性后接枝有纳米晶材料，并进一步合成有蛋白质印迹壳层；所述纳米晶材料的纳米晶分子式为：Na

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片，其特征在于，该纸芯片由纸基和沉积在纸基上的疏水材料构成；所述纸基采用色谱纸，经过表面改性后接枝有纳米晶材料，并进一步合成有蛋白质印迹壳层；所述纳米晶材料的纳米晶分子式为：Na5Lu9F32@Ce/Sm:NaGdF4；所述疏水材料采用蜡。


2.根据权利要求1所述的一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片，其特征在于，所述纳米晶材料为水溶性纳米晶材料，由柠檬酸配体包覆Na5Lu9F32@Ce/Sm:NaGdF4纳米晶构成；所述Na5Lu9F32@Ce/Sm:NaGdF4纳米晶为Na5Lu9F32@20Ce/8Sm:NaGdF4。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于纳米晶材料的蛋白质印迹纸芯片，其特征在于，所述纳米晶的制备方法包括以下的步骤：
3毫摩尔三氟乙酸镥，2毫摩尔三氟乙酸钠，10毫升油酸与30毫升十八烯加入到三口烧瓶中，在120℃保温40分钟，然后迅速升温至310℃并保温60分钟；
产物用乙醇和环己烷的混合液洗涤3-5次，所得核纳米晶存于4毫升环己烷备用；
4毫升含有Na5Lu9F32核纳米晶的环己烷溶液，10毫升油酸与30毫升十八烯加入到三口烧瓶中，在120℃保温10分钟，然后加入0.72毫摩尔三氟乙酸钆，0.2毫摩尔三氟乙酸铈，0.08毫摩尔三氟乙酸钐与1毫摩尔三氟乙酸钠，在120℃保温40分钟，然后迅速升温至310℃并保温6...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐佳辉，周凤梅，朱梅英，
申请(专利权)人：杭州腾亮新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33