糖微阵列及纳米传感器制备新方法与分析应用

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mimistart
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分析和研究糖分子的生物学功能,对于认识生物体的基本生理过程,揭示疾病产生机理有着重大意义,已成为现代生物分析领域的重要组成部分。但这一领域面临着方法学的巨大挑战,目前的前沿思路是发展高通量、低消耗量的分析新方法,比如糖微阵列芯片技术。糖芯片技术具有强大的理论优势,但在应用上很缺乏行之有效的制备技术,其中的核心困难是糖的固定。现有固定策略和方法往往存在着过程复杂繁琐、普适性差等问题,特别是可能降低固定糖生物活性,影响分析结果的可靠性,这已成为糖芯片发展和推广应用的瓶颈。为此,我们提出了一种新的化学固定策略,并以糖芯片和纳米传感器制备为主攻方向,展开了研究,取得了如下进展:   建立基于氯三嗪的糖的化学偶联新方法。该方法利用氯三嗪的温度控制逐步取代反应的特性,实现了糖羟基与预先固定在含羟基基底上的氯三嗪的化学反应,形成了羟基-三嗪-糖结构。我们据此建立了糖微阵列芯片的制备新方法,该方法操作简便、通用,能保持所固定糖的识别活性。经水汽成像、表面等离子体共振成像(SPRi)、X射线光电子能谱等手段表征,证明所建方法能将不同种类、不同分子量的非衍生糖分子直接共价固定在固体表面上。以伴刀豆凝集素和花生凝集素进行的固定糖识别能力的SPRi和荧光成像研究表明,所固定的糖分子特别是小分子糖,能展现预期的生物亲和能力,这是其它方法尚难做到的。我们还提出了解释这种生物活性保持的机理:首先是固定糖分子基本结构在偶联之后不被破坏,这已得到质谱和核磁共振数据的支持;其次是氯三嗪分子本身的环状结构可以为被偶联的糖基提供一定的旋转自由度,使糖基能方便地调整到识别所需的空间位置上,有利于糖基展示“糖簇效应”以增强糖和受体之间的作用强度。   以氯三嗪为桥联剂建立纳米颗粒糖基化新方法。我们利用实验室合成的纳米金,经羟基化步骤,以氯三嗪为桥联剂,实现了不同种类天然糖在纳米金上的直接固定。这种糖基化纳米金能与凝集素产生特异性传感响应,并能通过目视或紫外光谱法进行检测,检测限可达到10 nmol/L的伴刀豆凝集素。此研究表明,本论文所提出糖化学偶联方法具有较好的可扩展特点,有进一步研究发展的前景。
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