一种三维生物表面及其制备方法和一种三维生物芯片及其用图_3

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均匀铺在链霉亲和素修饰的基底上。
[0112] 作为优选,步骤(2"')中所述的物质提纯技术可以使用本领域人员已知的所 有方式,常见的提纯技术主要有萃取,重结晶,透析,冻干,高效液相色谱提纯和液质联用提 纯。
[0113] 在具体的实施方案中,将步骤(1〃 所得物质旋蒸,旋蒸温度为10~l〇〇°C, 优选地为10~50°C,更优选45°C ;再将旋蒸产物用有机试剂萃取,优选地有机试剂为二 氯甲烷,乙醚,乙酸乙酯,更优选地为二氯甲烷;将萃取产物旋蒸干溶剂,旋蒸温度为10~ l〇〇°C,优选地为10~50°C,更优选30°C ;将旋蒸后的产物用透析袋透析,优选地透析袋规 格为1000~10000,优选地为1000~5000,更优选3500 ;进一步优选,透析液为水,醋酸铵 溶液,乙醇胺溶液,更优选水;进一步优选,透析时间为1~10天,优选地为1~5天,更优 选3天。将透析产物冻干,作为优选,冻干时间为1~20h,优选1~10h,更优选8h。
[0114] 作为表征手段,将步骤(2"')中所述提纯后的生物素化的高分子进行凝胶渗透 色谱(GPC)表征分子量。
[0115] 作为优选,步骤(2〃 中所述提纯后的生物素化的高分子溶液浓度为0.1~ 50mM,优选0? 1~10mM,更优选ImM。
[0116] 在优选的实施方案中,所述生物素化的高分子溶液的浓度为0. lmM、lmM、2mM、5mM、 10mM、20mM、30mM、40mM、50mM。
[0117] 作为优选,步骤(2〃 中生物素溶液浓度与生物素化的高分子溶液浓度相同且 各为0? 1~50mM、优选0? ImM~10mM,更优选ImM。
[0118] 作为优选,步骤(2〃 ')中生物素化的高分子溶液与生物素溶液比例为1 :(0~ 12500),优选 1 :(0 ~5000),更优选 1 :1000。
[0119] 在具体的实施方案中,步骤(2"')中所述生物素化的高分子溶液和生物素的乙 醇溶液浓度相同,且均为0.1 mM、ImM、2mM、5mM、10mM、20mM、30mM、40mM、50mM,二者的体积比 为 1 :10、1:100、1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000、1:12500。
[0120] 上述制备方法中,使所述抗非特异性吸附材料功能化的步骤可在将支链带有羟基 末端的高分子接在链霉亲和素包被的基底上之后进行,也可在溶液中先将支链带有羟基末 端的高分子功能化,再将其固定在链霉亲和素包被的基底上。同时,使所述抗非特异性吸附 材料功能化包括但不限于以下两种:
[0121] (1"")将酸酐类酸化剂和碱性催化剂溶解在有机溶剂中,铺在所述抗非特异性 吸附材料的表面上,室温反应1~50h。
[0122] (2"")将带羧基末端和可光交联官能团的小分子光交联剂通过酯化反应键合 到所述带羟基末端的抗非特异性吸附材料上。
[0123] 作为优选,方法(1"")中所述酸酐类酸化剂为马来酸酐或者丁二酸酐,优选地, 为马来酸酐。
[0124] 作为优选,方法(1〃 ")中所述碱性催化剂剂为4-二甲氨基吡啶,1-乙基_(3_二 甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐或三乙胺;优选地,为4-二甲氨基吡啶。
[0125] 作为优选,方法(1"")中所述酸酐类酸化剂和碱性催化剂的质量比为(0~ 50) :1,优选地为(0~10) :1,更优选1. 5:1。
[0126] 作为优选,方法(1"")中所述酸酐类酸化剂的质量浓度为(1~100) g/L,优选 地为(1~50)g/L,更优选10g/L。
[0127] 作为优选,方法(1〃 ")中反应时间为1~50h,优选地为1~20h,更优选16h。
[0128] 作为优选,方法(2〃 ")中,所述可光交联官能团选自乙酰苯、苯甲酮、醌蒽类、芳 香叠氮化物和芳香吖丙因,优选为芳香吖丙因。
[0129] 优选地,方法(2"")具体包括:将固定了抗非特异性吸附材料的链霉亲和素包 被的基底放入含所述小分子光交联剂、有机碱类催化剂和脱水剂的溶液中,18~32°C下、 优选22~28°C下、更优选25°C下反应1~40小时、优选1~20小时、更优选18小时而得。
[0130] 进一步优选地,所述溶液的溶剂为有机溶剂;更优选地,所述有机溶剂选自二氯甲 烧、四氢呋喃和N, N-二甲基甲酰胺。
[0131] 进一步优选地,所述有机碱类催化剂选自4-二甲氨基吡啶、N,N-二异丙基乙胺和 三乙胺。
[0132] 进一步优选地,所述脱水剂选自1- (3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和二环己 基碳二亚胺。
[0133] 进一步优选地,所述溶液中,小分子光交联剂的末端羧基与脱水剂、有机碱类催化 剂的摩尔比为1 : (1~3) : (1~3),进一步优选为1 : (1~2) : (1~2),更进一步优选为 1: L 5: L 5〇
[0134] 进一步优选地,所述溶液中,小分子光交联剂的末端羧基含量为InM~100mM、优 选为ImM~lOOmM、更优选为10mM。
[0135] 根据本发明的第三方面,提供了一种三维生物芯片,所述三维生物芯片包括上述 三维生物表面和与所述三维生物表面结合的配体。
[0136] 本文所述的"配体"是指可共价结合在经过化学、物理或者生物修饰过的芯片表面 上的任何分子都称为配体。
[0137] 优选地,所述配体为生物大分子或者药物小分子。
[0138] 根据本发明的第四方面,提供了上述三维生物芯片在靶标垂钓中的用途。
[0139] 本文所述的"靶标"是指可以与某种或者某类配体进行特异性结合的生物分子,比 如抗体,抗原,核酸等。
[0140] 本文所述的"靶标垂钓"是指通过配体与靶标间的相互作用,设计覆盖有不同配体 的生物表面,从而可以实现特异性地捕获某种或者某类靶标的目的,叫做靶标垂钓。
[0141] 优选地,所述靶标是抗原、抗体和核酸。
[0142] 本发明利用生物素与链霉亲和素的特异性相互作用将功能化的抗非特异性吸附 材料固定在SA基底上,与传统的生物表面相比,根据本发明的三维生物表面的优点在于:
[0143] 1)利用抗非特异性吸附材料提高了生物大分子的固定量。如图6所示,在本发明 的三维生物表面上模式蛋白H-IgG固定量为19170RU;而对于传统的二维SA表面,模式蛋 白H-IgG的固定量仅为8257RU。相对于传统SA基底,经过三维抗非特异性吸附材料修饰, 生物大分子的固定量提高了 132%。这是由于本发明的三维生物表面对蛋白的固定不再局 限于二维平面内,而是可以在三维空间内固定蛋白,因此可以大幅度地提高蛋白的固定量。
[0144] 2)利用SA基底上的结合了功能化的抗非特异性吸附材料的生物素和未结合功能 化的抗非特异性吸附材料的生物素的比例不同,控制功能化的抗非特异性吸附材料的链间 距的大小,从而保证有足够的空间使配体与靶标发生相互作用;
[0145] 3)利用抗非特异性吸附材料的抗非特异性吸附能力降低生物大分子相互作用的 信号背景;
[0146] 4)利用抗非特异性吸附材料的多种功能化来达到不仅能够固定生物大分子,还能 固定药物小分子的目的;
[0147] 5)由于本发明的三维生物表面利用生物素来固定功能化的抗非特异性吸附材料, 因此,可以使用任何商业化的SA基底。
【附图说明】
[0148] 图1是本发明的三维生物芯片制备方法的示意图;
[0149] 图2是本发明所合成的生物素化的引发剂的质谱图;
[0150] 图3是本发明所制备的生物素化的高分子的凝胶色谱图;
[0151] 图4是SA基底上依次固定功能化的高分子时在表面等离子基元共振成像生物传 感器上的共振角度变化;以及检测模式蛋白H-IgG时在表面等离子基元共振成像生物传感 器上的共振角度变化;
[0152] 图5是本发明所制备的三维生物表面固定模式蛋白在表面等离子基元共振成像 生物传感器上检测时的检测信号和背景强度。
[0153] 图6是通过表面等离子基元成像(SPRi)技术,测量本发明三维表面与传统二维表 面对H-IgG的不同固定量。
[0154] 图7是利用表面等离子基元成像(SPRi)技术,来表征使用实施例1所得三维生物 表面对药物小分子雷帕霉素的成功固定。
【具体实施方式】
[0155] 为便于理解本发明,本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了,所述实施 例仅仅用于帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
[0156] 实施例1表面接枝-刷状PEG三维生物表面(生物素化高分子与生物素比例为 1:100)的制备
[0157] 具体步骤:
[0158] (1)生物素化引发剂的制备:配制混合溶液30mL,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,其中 包括生物素0. 2M,N,N' -二琥珀酰亚胺基碳酸酯0. 2M,三乙胺1毫升,室温搅拌反应8小时。
[0159] (2)往上述液体中加入1.5克N-叔丁氧羰基-2-[2-(2-氨基-乙氧基)-乙氧 基]-乙醇胺,继续室温搅拌反应12小时。
[0160] (3)将上述溶液旋蒸干溶剂,加入200毫升二氯甲烷,并过滤。
[0161] (4)将上述滤渣溶解到50毫升含有30%三氟乙酸的二氯甲烷溶液中,室温搅拌反 应3小时。
[0162] (5)将上述溶液旋蒸干溶剂。
[0163] (6)配制10毫升混合溶液,溶剂为N,N_二甲基甲酰胺,其中包括溴代异丁酸 0. 18M,N,N' -二琥珀酰亚胺基碳0. 18M,三乙胺300微升,并室温搅拌8小时。
[0164] (7)将步骤(5)的产物加入步骤(6)溶液中,室温搅拌12小时。
[0165] (8)将上述溶液旋干溶剂,用60~100目硅胶进行柱层析提纯。洗脱液为三氯甲 烷:甲醇(7:1)。
[0166] (9)旋干溶液,可得生物素化的引发剂。
[0167] (10)配制单体溶液:单体溶液供20毫升,其中包括单体丙烯酸聚乙二醇酯(分子 量516)0. 5M,丙烯酸聚乙二醇酯(130)0. 5M,抗坏血酸8mM、氯化亚铜4mM,二联吡啶4mM,溶 剂为1:1的甲醇/水。
[0168] (11)将上述溶液用氮气脱气30分钟,加入0.6毫克步骤(9)制备的引发剂,放置 在无氧环境下生长高分子,生长时间18小时。
[0169] (12)达到预定生长时间后,将溶剂旋蒸干,透析。透析袋规格为3500,透析时间为 3天。
[0170] (13)透析完毕,将溶液冻干,可得支链为羟基末端的高分子。
[0171] (14)高分子的功能化:将150毫克上述高分子加入10毫升N,N-二甲基甲酰胺溶 液中,溶液内还含有150毫克丁二酸酐,150毫克4-二甲氨基吡啶,室温搅拌反应16小时。
[0172] (15)在上述溶液中加入冰乙醚萃取,过滤。取滤渣,烘干,可得功能化的高分子。
[0173] (16)取Plexera公司提供的PlexArray?裸金传感芯片,用超纯水和乙醇 分别清洗三次后,氮气吹干,然后用表面等离子清洗仪(PDG-MG,Chengdu Mingheng Science&technology CO.,Ltd,China)清洗表面,作为三维生物表面的基底。
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