高特异性病毒分子印迹光化学传感器的构建与应用研究

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近年来,全世界已经进入了病毒爆发频繁的时期,例如COVID-19的连续不断爆发。因此,病毒的高度灵敏的检测和特异性识别引起了人们的广泛关注。受生物发现过程(例如酶-底物和抗体-抗原相互作用)的启发,病毒分子印迹传技术是近15年来发展起来的一种能够特异性鉴定病毒的有效的手段。然而,由于病毒体积较大,自组装结构脆弱以及不同亚种之间的相似性,而该技术制备的印迹聚合物对病毒的特异性识别能力远远达不到小分子识别水平。如何提高病毒分子印迹生物传感器的生物相容性,特异性以及灵敏度成为病毒检测应用的重中之重。对于解决此问题突破固有的相关的病毒印迹策略以及合成病毒印迹材料的关键障碍。因此,我们构建了两种肝炎病毒分子印迹生物传感器去解决以上问题,主要研究工作如下:1.设计了一种基于沸石咪唑酯材料(ZIF-8)的气体响应型病毒印迹生物传感器。以ZIF-8为载体,甲基丙烯酸二甲氨基乙酯作为气体响应功能单体,丙烯酰胺为共聚单体,过硫酸铵和亚硫酸氢钠引发聚合,制备了印迹聚合物。可以通过在CO2和N2之间切换来改变印迹空腔中胺的电化学性质。因此,印迹位点与靶病毒的结合能发生显著变化,实现了靶病毒的快速结合和释放,并且在传感器水溶液中,无需添加任何额外试剂即可有效地原位去除再结合病毒。同时,印迹腔内电荷性质的变化也大大促进了对目标病毒的特异性和敏感性识别,获得了令人满意的印迹因子6.7,以及检测限低至9.1 pm。值得注意的是,循环实验表明,这种气体响应传感器具有良好的稳定性和良好的重复性,易于回收利用。该策略有望为病毒感染的简单快速筛查和病毒流行的控制提供一种新的绿色方法。2.基于磁性微球作为新型的固体载体材料,通过模板改性固体载体合成了两种HAV-nanoMIP和HBV-nanoMIP纳米颗粒,由此生长的纳米颗粒可以粘附到载体材料的表面上。合成后,可以通过原位亲和纯化颗粒,从而产生两种无模板形式的高亲和力受体。此外合成了两种不同染料作为不同信号的输出源,从而可以实现对两种肝炎病毒的同时检测。最终,此项工作获得了令人满意的选择性,选择因子均大于5,高于以往报道的病毒分子印迹传感器的工作。而且模板去除和结合测试也不需要重复洗涤/离心或透析等冗长的步骤。这对于解决传统的大分子目标检测方法亲和力不足的问题具有重要的意义。
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