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新方法预测极低蛋白量
日期:2019/1/31 江苏化工网
      “采用原子力显微镜这一表征方法,通过测试相互作用力,就可以预测蛋白分子在材料表面吸附性能的大小,这种方法操作简便,对材料性质没有特殊要求。”董依慧博士说,日前,南京工业大学陆小华教授课题组的这一创新性成果,发表在生物材料领域顶级期刊biomaterial上。这一成果将有助于实现对于痕量(极低量)蛋白的检测,例如癌症分子检测,糖尿病中糖化血红蛋白分子的检测等。

据论文第一作者、南京工业大学化工学院董依慧博士介绍,在前期工作中,课题组通过AFM(原子力显微镜)力学测试和理论模型的结合,首次开发了一种基于AFM定量化获得从团簇分解出来的单分子蛋白与固体表面的相互作用力的新方法,研究发现单分子蛋白与固体表面的相互作用力为固定值,不受材料表面形貌的影响。

课题组基于这一定量化方法,采用AFM的力学定量化,分别选择细胞色素cTiO2纳米管阵列作为蛋白质和固体膜电极表面的实例,获得了细胞色素CTiO2基底的单分子作用力,由于该单分子作用力具有整体效应,采用该单分子作用力获得了宏观有效吸附性能,成功预测获得了细胞色素C在一系列不同粗糙度、不同管径大小的膜状电极TiO2纳米管表面的有效吸附量,范围在5.5~7.0×10-3 nmol/cm2,与电化学方法的文献结果相当,证明了其可靠性。

同时,该工作还测试了细胞色素C在该系列TiO2纳米管表面的表面拉曼增强(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS。表面拉曼增强,即用激光激发吸附在基底上的蛋白分子,来检测蛋白在基底上的信号强度),带入的预测的有效吸附量,成功计算了细胞色素CTiO2纳米管表面的增强因子(enhancement factor, EF),由此可判断基底性能的好坏,将来就可以用好的基底去做更难的检测。

    该研究工作首次通过AFM表征的相互作用,定量研究了蛋白在固体表面的有效吸附性能,解决了蛋白低量吸附准确获取的问题。从相互作用这一本质问题出发,获得的有效作用吸附量,对于研究蛋白与固体表面的界面行为(即蛋白与表面相互作用所呈现出的各种不同的现象)具有更强的可靠性,有望广泛应用到蛋白分离、酶的固定化、防治生物污染等多种场景。同时,该方法操作简便,对材料性质无要求,未来有望实现对于极低量蛋白的检测,例如癌症分子检测,糖尿病中糖化血红蛋白分子的检测等,同样,有望拓展到其他痕量体系,例如废水中痕量重金属离子检测等等。
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