一种纳米级生物复合物及其应用制造技术

一种纳米级生物复合物，其特征在于：纳米级生物复合物为0.02微克/毫升—10微克/毫升的纳米级氧化石墨烯?低分子量壳聚糖复合物溶液和0.001毫克/毫升—10毫克/毫升的带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白溶液共混于PBS溶液。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于生物技术，具体涉及一种纳米级生物复合物及其应用。纳米级生物复合物为0.02微克/毫升—10微克/毫升纳米级氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物溶液和0.001毫克/毫升—10毫克/毫升重组别藻蓝蛋白溶液共混于PBS溶液。所述纳米级生物复合物作为生物传感器。本专利技术复合物具有高特异性，纳米级，高敏感性同时应用广泛。【专利说明】一种纳米级生物复合物及其应用
本专利技术属于生物技术，具体涉及一种纳米级生物复合物及其应用。
技术介绍
葡萄糖，作为主要碳源和能源，在我们日常生活相关的各个方面起到了重要的作用。缺乏葡萄糖会抑制细胞的生长和分裂，或限制食品工业生物过程中产品的产量。但是，过多的葡萄糖也可以通过糖酵解途径诱发乳酸的形成。因此，监测和控制血糖水平，不仅对健康的细胞的生长十分必要，也可作为糖尿病的临床指标，同时对于监控工业中生物过程的最大产量有着十分显着的作用。一直以来寻找“理想”的葡萄糖传感器，是许多研究者的一个长期目标，现今已经开发了大量的葡萄糖传感器。然而，这些葡萄糖传感系统有一些内在的不足，如:传感器的制作再现性低，生物相容性较低，贮存稳定性较弱以及传感器信号的不可逆。因此，可靠的葡萄糖传感器特别是能被植入体内，长时间监测葡萄糖的生理水平的传感器仍然是非常必要的。带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白结合一个色基，由来自于Synechocystis sp.PCC6803基因组a亚基基因通过在N末端依次添加组氨酸标签和麦芽糖结合蛋白标签，并在大肠杆菌宿主中表达。融合的His6_标签提供了一种简便的方法，易于大规模的从细胞裂解物中纯化重组的别藻蓝蛋白。同时也顺利完成了大规模发酵生产重组别藻蓝蛋白。最近，石墨烯作为一种新型的荧光淬灭基团以及碳纳米管的替代品，获得了越来越多的研究。壳聚糖修饰的石墨烯片材的表面上含有大量的羧基，羟基，和环氧基团，使材料具有更好的水溶性，也使其更易于与其它分子形成共价键。带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签并结合一个色基的重组别藻蓝蛋白a亚基可以与壳聚糖修饰的石墨烯通过麦芽糖结合蛋白标签相结合。这种结合在体外可以引起重组别藻蓝蛋白a亚基的荧光淬灭。然而在葡萄糖存在的条件下，通过竞争性结合，在葡萄糖与麦芽糖结合蛋白标签更强的结合亲和力作用下，对壳聚糖修饰的石墨烯进行替换使荧光信号得以恢复。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种纳米级生物复合物及其应用。为实现上述目的本专利技术采用技术方案为:一种纳米级生物复合物，纳米级生物复合物为0.02微克/毫升一 10微克/毫升的纳米级氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物溶液和0.001毫克/毫升一 10毫克/毫升的带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白溶液共混于PBS溶液。所述纳米级氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物溶液为将片状石墨加入到纯硫酸、过硫酸钾和五氧化二磷混合液于60-100°C温育3-10小时得预氧化石墨；于0-4°C下将上述预氧化石墨加入纯硫酸中，并在10-25°c恒温下边搅拌边逐渐加入高锰酸钾，加入后在15-45°C搅拌1-5小时，而后加入蒸馏水用以终止反应，反应终止后加入过氧化氢，待反应液变为亮黄色进行离心，而后经HCl溶液洗涤沉淀，离心所得沉淀经蒸馏水洗涤并离心，沉淀再用蒸馏洗涤，重复多次直至洗涤沉淀的蒸馏水的PH值变为中性；将上述洗涤至中性混浊液经超声处理并离心，上清液再经超声处理即得纳米级(20-20000纳米粒径)氧化石墨的片层，所得片层经Tris-HCl缓冲液溶解并加入1_乙基-3 (3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)于室温下搅拌混匀加入低分子量(分子量为9X 103-7X 105)壳聚糖，即得到纳米级氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物溶液。所述重组别藻蓝蛋白溶液为带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白α亚基溶液。纳米级生物复合物的应用，所述纳米级生物复合物作为生物传感器。所述纳米级生物复合物作为检测单糖的生物传感器。所述纳米级生物复合物作为检测葡萄糖的生物传感器。所述生物传感器可用于血液中生化指标或食品药品中的葡萄糖含量的检测。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点:1.采用本专利技术纳米级生物复合物作为传感器进行血糖浓度监测。其制作再现性高，生物相容性较高，贮存稳定性较强并且传感器信号具有可逆性。本专利技术纳米级生物复合物是可靠的葡萄糖传感器，特别是能被植入体内长期监测葡萄糖的生理水平。2.本专利技术纳米级生物复合物中带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白α亚基结合一个色基，具有生物相容性，无毒，长期稳定和640nm近红外荧光发射等特性。纳米级生物复合物含有组织吸收极低的发色团，进而将发射光通过两厘米厚的组织传播，更加便于检测其荧光信号，配合高度敏感的检测技术，可以提供更深入的实时组织的监测。3.本专利技术纳米级生物复合物是将氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物与重组别藻蓝蛋白α亚基的结合，在体外可以引起重组别藻蓝蛋白α亚基的荧光淬灭。然而在葡萄糖存在的条件下，通过竞争性结合，在葡萄糖与麦芽糖结合蛋白标签更强的结合亲和力作用下，对壳聚糖修饰的石墨烯进行替换使荧光信号得以恢复。4.本专利技术纳米级生物复合物中得重组别藻蓝蛋白三聚体利用大肠杆菌生产重组荧光探针蛋白，规模化发酵生产，易于培养，生长快，可以大大缩短生产周期，易于纯化，生产过程可以节约能源并且生产效率高。得到的重组蛋白含有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签标记，通过离子螯合色谱一步纯化便可获得目的蛋白，且纯度较高。同时麦芽糖结合蛋白标签标记便于与葡萄糖底物的特异性结合。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例提供的纳米级生物复合物作为葡萄糖检测的新型纳米级生物传感器工作原理不意图；图2为本专利技术实施例提供的氧化石墨烯(GO)纳米材料和低分子量壳聚糖(CS)的共价结合形成氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物示意图；图3为本专利技术实施例提供的重组别藻蓝蛋白表达载体pHPC和pHMPC的示意图；图4为本专利技术实施例提供的氧化石墨烯(GO)纳米材料，低分子量壳聚糖(CS)以及它们共价结合形成的氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物的紫外吸收光谱图；图5为本专利技术实施例提供的添加了氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物后的重组别藻蓝蛋白荧光光谱以及不同添加量影响效果图；图6为本专利技术实施例提供的添加了葡萄糖后的重组别藻蓝蛋白荧光光谱以及不同添加量影响效果图。【具体实施方式】下面通过实施实例具体说明本专利技术:纳米级生物复合物具体为，氧化石墨烯(GO)纳米材料和低分子量壳聚糖(CS)的共价结合形成氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物，氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物与带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白共混于PBS溶液。将上述纳米级生物复合物于葡萄糖存在下，葡萄糖同带有麦芽糖结合蛋白标签标记的重组别藻蓝蛋白竞争性结合；通过竞争性结合，使淬灭的荧光信号得以恢复，使在低浓度水平下检测不同浓度的葡萄糖。实施实例1:纳米级生物复合物的合成:I)氧化石墨烯-低分子量壳聚糖复合物的合成:将2g片状石墨与1.5毫升纯硫酸、0.8克过硫酸钾和0.5克五氧化二磷混合，混合后于80°C温育6小时，即得预氧化石墨。将预氧化石墨粉末用蒸馏水洗涤至中性，过滤后在空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米级生物复合物，其特征在于：纳米级生物复合物为0.02微克/毫升—10微克/毫升的纳米级氧化石墨烯?低分子量壳聚糖复合物溶液和0.001毫克/毫升—10毫克/毫升的带有麦芽糖结合蛋白标签和组氨酸标签的重组别藻蓝蛋白溶液共混于PBS溶液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江婷婷，蒲洋，秦松，崔玉琳，王寅初，
申请(专利权)人：中国科学院烟台海岸带研究所，
类型：发明
国别省市：