基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾表面的等離子共振儀芯片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振儀芯片及其制備方法，屬于表面等離子共振譜儀抗污染芯片的設(shè)計(jì)和制備方法，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療檢測(cè)、環(huán)境科學(xué)，食品安全等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]表面污染是醫(yī)學(xué)診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、器官移植等行業(yè)亟待解決的一個(gè)重大難題，尤其在生物傳感檢測(cè)領(lǐng)域。在SPR傳感檢測(cè)中，隨著檢測(cè)體系的不斷復(fù)雜，待檢測(cè)物溶液中的非待測(cè)物在芯片的表面產(chǎn)生非特異性吸附，不僅會(huì)降低診斷儀器的性能，同時(shí)造成檢測(cè)結(jié)果呈“假陽(yáng)性”。因此，開發(fā)出具有優(yōu)良抗污染性能表面的生物傳感芯片成為了材料以及生物芯片領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003]迄今為止，兩性離子化合物、聚乙二醇類及多糖類物質(zhì)被廣泛運(yùn)用于抗污染材料的表面。多糖類物質(zhì)，因來源豐富，價(jià)格低廉得到廣泛運(yùn)用。通常人們通過共價(jià)結(jié)合的方式將抗污染材料連接到裸金芯片表面，從而形成具有抗污染性能的SPR傳感芯片。如羧甲基葡聚糖類傳感芯片修飾過程中，操作繁瑣、耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)(12h以上)、使用強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)(溴乙酸)、效率低。因此尋求綠色、經(jīng)濟(jì)、高效的修飾方法得到人們的關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種多巴胺輔助透明質(zhì)酸制備表面等離子共振儀芯片。
[0005]多巴胺在弱堿性條件下，極易發(fā)生氧化聚合反應(yīng)形成聚多巴胺；在強(qiáng)堿性條件下(pH ^ 13)發(fā)生解聚反應(yīng)。同時(shí)，聚多巴胺易于附著于不同基底表面(如裸金，二氧化硅，其他金屬等)。透明質(zhì)酸因具有良好的親水性，容易在表面形成“水合層”，因此具有很好的抗非特異性蛋白吸附的性能，尤其對(duì)于單一蛋白(牛血清白蛋白等)。與此同時(shí)，該芯片制備成本低、操作簡(jiǎn)單。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明提供了一種基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振儀芯片。
[0008]本發(fā)明的芯片的結(jié)構(gòu)依次為玻璃層、鉻層、傳感層、聚多巴胺與透明質(zhì)酸混合層。
[0009]所述的傳感層是金膜、銀膜或銀/金復(fù)合膜。
[0010]所述鉻層厚度優(yōu)選為2-3納米。所述傳感層厚度優(yōu)選為45-50納米。所述聚多巴胺與透明質(zhì)酸混合層優(yōu)選為8-30納米。
[0011]本發(fā)明一種基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振儀芯片的制備方法，包括以下步驟:
[0012]a)傳感芯片制備
[0013]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆2-3納米厚鉻層，再涂覆45-50納米厚傳感層，獲得了傳感芯片；將傳感芯片浸入濃硫酸與雙氧水的混合溶液中，常溫下浸泡l_6h ;然后取出用去離子水清洗直至表面無硫酸及雙氧水殘留，再用氮?dú)獯蹈桑?br>[0014]b)形成聚多巴胺與透明質(zhì)酸混合層
[0015](I)用NaOH調(diào)節(jié)pH，配置pH為7.5-8.5的三(羥甲基)氨基甲烷溶液；加入透明質(zhì)酸溶獲得透明質(zhì)酸最終的濃度為l-10mg/ml ；
[0016](2)將多巴胺單體溶解于步驟⑴獲得的溶液中，使得多巴胺的最終濃度為2_4mg/ml ；
[0017](3)將傳感芯片完全浸潤(rùn)于步驟(2)所獲得的溶液中，敞口放置并振蕩l_6h后取出，在傳感層表面形成了多巴胺與透明質(zhì)酸混合層。
[0018](4)再依次用乙醇和去離子水清洗直至未結(jié)合到傳感層表面的多巴胺、聚多巴胺和透明質(zhì)酸被清洗干凈，再用氮?dú)獯蹈伞?br>[0019]所述的透明質(zhì)酸分子量為10_2000kDa。但不局限其分子類型和來源。
[0020]所述濃硫酸與雙氧水體積比1: 0.4-1:1。
[0021]所述的聚多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾后的共振傳感芯片在強(qiáng)堿性pH ^ 13下，聚多巴胺發(fā)生解聚反應(yīng)，使得透明質(zhì)酸等物質(zhì)從芯片脫落，獲得可以重新利用的傳感芯片。
[0022]本發(fā)明的方法制備的透明質(zhì)酸/聚多巴胺修飾的傳感芯片，且具有良好的抗蛋白吸附性能，到目前為止是沒有人報(bào)道過的。該制備過程操作簡(jiǎn)單，耗時(shí)較短(少于6h)且易于進(jìn)行芯片的回收再利用，芯片的利用率提高，具有良好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
[0023]本發(fā)明的有益效果:
[0024]I)本發(fā)明研制的基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振儀芯片，表面親水性有了很大地提高。當(dāng)聚合時(shí)間為2h，聚合比例為1:1 (即多巴胺2mg/ml，透明質(zhì)酸2mg/ml)時(shí)，芯片的水接觸角?30°，見附圖2，芯片的水接觸角從85° (圖2A)降低到25° (圖2C).
[0025]2)本發(fā)明研制的基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振傳感芯片。其中聚多巴胺與透明質(zhì)酸的混合層厚度受多巴胺聚合時(shí)間(見附圖3)、多巴胺與透明質(zhì)酸的質(zhì)量比(見附圖4)影響。且當(dāng)聚合時(shí)間為2h，聚合比例為1:1(即多巴胺2mg/ml，透明質(zhì)酸2mg/ml)時(shí)，我們制備的芯片對(duì)牛血清白蛋白溶液的吸附量最低。
[0026]3)本發(fā)明研制的基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振傳感芯片具有很好的抗污染性能，當(dāng)聚合時(shí)間為2h，聚合比例為1:1(即多巴胺2mg/ml，透明質(zhì)酸2mg/ml)時(shí)，我們制備的芯片對(duì)溶菌酶(lmg/ml)、牛血清蛋白溶液(lmg/ml)等單一蛋白溶液非特性吸附量均低于lOng/cm2;在豆?jié){、100%血清中的非特性吸附量分別為31.67ng/cm2，87.08ng/cm2，見附圖 5。
[0027]4)本發(fā)明研制的基于透明質(zhì)酸的表面等離子共振傳感芯片具有高穩(wěn)定性，干燥狀態(tài)下儲(chǔ)存4個(gè)月或pH 7.4磷酸鹽緩沖液中儲(chǔ)存7天后，抗污染性能無變化。
[0028]5)本發(fā)明研制的基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振傳感芯片可進(jìn)行回收再利用，經(jīng)過十次回收后，依然保持良好的抗污染效果，見附圖6。
【附圖說明】
[0029]圖1多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振儀芯片；其中，1-多巴胺與透明質(zhì)酸混合層，2-傳感層，3-鉻層，4-玻璃片基底。
[0030]圖2不同芯片的水接觸角圖；其中，A-傳感芯片，B-多巴胺修飾后芯片，C-多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾后芯片。
[0031]圖3當(dāng)透明質(zhì)酸與多巴胺的質(zhì)量比為1:1(即多巴胺21^/1111，透明質(zhì)酸21^/1111)時(shí)，修飾后芯片對(duì)表面蛋白(牛血清白蛋白)吸附量隨多巴胺聚合時(shí)間的變化。
[0032]圖4當(dāng)多巴胺的聚合時(shí)間一定(2小時(shí))時(shí)，修飾后芯片表面蛋白(牛血清白蛋白，lmg/mL)吸附量隨透明質(zhì)酸與多巴胺的質(zhì)量比的變化。
[0033]圖5多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾后芯片對(duì)豆楽(7mg/mL)、血清(62mg/mL)、纖維蛋白原(lmg/mL)、乳球蛋白(lmg/mL)、牛血清白蛋白(lmg/mL)以及溶菌酶(lmg/mL)的非特異性吸附量分別為 31.67ng/cm2，87.08ng/cm2，23.33ng/cm2，7.5ng/cm2，8ng/cm2和 6.5ng/cm2。
[0034]圖6對(duì)多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾芯片進(jìn)行回收后再利用，再修飾后的芯片對(duì)牛血清白蛋白(lmg/mL)的吸附量(回收10次)。
[0035]圖7本發(fā)明基于多巴胺輔助透明質(zhì)酸修飾的表面等離子共振傳感芯片制備、非特異性吸附測(cè)試、回收再利用循環(huán)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]實(shí)施例1
[0037]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層45納米金膜，獲得了裸金芯片。
[0038]實(shí)施例2
[0039]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層48納米金膜，獲得了裸金芯片。
[0040]實(shí)施例3
[0041]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層50納米金膜，獲得了裸金芯片。
[0042]實(shí)施例4
[0043]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層3納米厚鉻層，再涂覆一層45納米金膜，獲得了裸金芯片。
[0044]實(shí)施例5
[0045]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層5納米厚鉻層，再涂覆一層45納米金膜，獲得了裸金芯片。
[0046]實(shí)施例6
[0047]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層45納米銀膜，獲得了裸銀芯片。
[0048]實(shí)施例7
[0049]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層48納米銀膜，獲得了裸銀芯片。
[0050]實(shí)施例8
[0051]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層50納米銀膜，獲得了裸銀芯片。
[0052]實(shí)施例9
[0053]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層3納米厚鉻層，再涂覆一層45納米銀膜，獲得了裸銀芯片。
[0054]實(shí)施例10
[0055]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層5納米厚鉻層，再涂覆一層45納米銀膜，獲得了裸銀芯片。
[0056]實(shí)施例11
[0057]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層45納米金/銀混合膜，獲得了裸金/銀混合芯片。
[0058]實(shí)施例12
[0059]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層48納米金/銀混合膜，獲得了裸金/銀混合芯片。
[0060]實(shí)施例13
[0061]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層2納米厚鉻層，再涂覆一層50納米金/銀混合膜，獲得了裸金/銀混合芯片。
[0062]實(shí)施例14
[0063]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層3納米厚鉻層，再涂覆一層45納米金/銀混合膜，獲得了裸金/銀混合芯片。
[0064]實(shí)施例15
[0065]通過真空濺射在BK7玻璃基底上先涂覆一層5納米厚鉻層，再涂覆一層45納米金/銀混合膜，獲得了裸金/銀混合芯片。
[0066]實(shí)施例16
[0067]將實(shí)施例1得到的傳感芯片浸入濃硫酸與雙氧水(體積比1: 0.4)混合溶液中，常溫下浸泡3h。然后取出用去離子水清洗再用氮?dú)獯蹈伞?br>[0068]實(shí)施例17<