[发明专利]基于纳米模拟酶的可视化快速检测生物酶、蛋白质及其抑制剂的方法

说明书

本发明公开了一种含有纳米模拟酶的检测试剂。本发明还公开了基于纳米模拟酶技术对生物酶或者蛋白质及其抑制剂活性的可视化检测方法。该方法基于某些能够模拟天然氧化酶的纳米材料对许多显色剂的氧化反应呈现出良好的pH依赖性，以及许多天然酶或者蛋白质在发生生物催化的过程中能够释放/消耗H⁺的特性，利用反应体系pH的原位变化，影响该纳米材料的催化氧化能力，从而使检测试剂产生不同程度颜色变化，实现对生物酶或者蛋白质活性的可视化检测，并进而实现其对应抑制剂的可视化检测。本发明检测方法所输出的物理信号对待测体系中生物酶/蛋白质活性在一定浓度范围内呈现非常好的线性关系，从而实现对待测目标的高灵敏检测。

技术领域

本发明属于生物分析领域，具体涉及基于纳米模拟酶的可视化快速检测生物酶、蛋白质及其抑制剂的方法。

背景技术

生物体内一系列的生化反应中无不具有相应的生物酶的参与。正是这些具有高选择性、高催化活性的生物酶的调节，生物体才能完成复杂的高级生命活动。例如，乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)是中枢神经系统中非常重要的一种生物酶，能够催化脑内的乙酰胆碱水解生成醋酸和胆碱。研究表明，中枢神经系统中乙酰胆碱酯酶的活性过低会导致乙酰胆碱的大量累积，从而造成器官损伤甚至死亡。而乙酰胆碱酯酶的活性如果过高，又会造成中枢神经系统内乙酰胆碱含量过低，容易引起阿尔茨海默病以及脑硬化。因此，检测乙酰胆碱酯酶在生理学上和医学上有着极为重要的意义。此外，有机磷类的农药是现代农业中常用的一种高毒性的农药试剂，它们虽然能够有效杀灭农业害虫，但是同样对人体有着剧烈的毒性，因此检测残留在果蔬中的有机磷类的农药对于人们健康极为重要。研究表明，有机磷类农药是乙酰胆碱酯酶的抑制剂，它们能够高效地抑制其活性，因此，对乙酰胆碱酯酶活性的检测也能被用于有机磷类农药的检测。除了能够产生H⁺的生物酶，还有一些酶能够在生物催化过程中消耗H⁺。例如脲酶(urease)，它通过催化尿素水解产生氨气和二氧化碳。在临床上，细菌导致的脲酶活性上升往往是许多疾病的发病机制，如肝炎、肝昏迷，感染性结石和消化性溃疡等。因此，检测脲酶的活性在临床上同样具有极为重要的生理意义。而脲酶的许多抑制剂多是具有环境毒性的物质，对人体健康亦有伤害，因此对脲酶活性的检测方法同样可以用于这些高毒性物质的检测。综上所述，对生物酶/蛋白质的检测不仅可以帮助人们对于从分子水平探索某些生理病理过程、信号传导过程以及某些疾病的发病机制，而且对于治疗相关疾病的药物研究和开发也极具指导和参考价值，也为某些具有环境毒性的物质的检测提供了新的方法和平台。

传统检测生物酶/蛋白质活性的方法主要集中在高效液相色谱(Highperformance liquid chromatography,HPLC)、毛细管电泳(Capillary electrophoresis，CE)、质谱(mass spectrum)、荧光成像(Fluorescence imaging,FI)等。然而这些经典方法在检测生物酶/蛋白质活性时存在许多不足之处。首先，这些方法大多需要昂贵而复杂的仪器，需要专业化的仪器操作员进行操作，因此难以实现现场分析。其次，生物样品需要复杂的前处理、预富集和分离等步骤，分析时间长，无法实现生物样品中待测物的快速分析，时间分辨率也较差。此外，生理环境异常复杂，许多生物酶/蛋白质在体内的浓度又很低，许多常规检测手段难以实现其快速测定。因此，十分需要发展一种新型的检测技术用于生物酶/蛋白质活性的快速、高灵敏、高选择性检测。

发明内容

发明目的：本发明针对目前一些生物酶/蛋白质活性检测方法存在的操作复杂、耗时长、灵敏度较差等现状，通过利用某些可以模拟天然酶活性的纳米材料，发展新原理实现对相关生物酶/蛋白质活性的快速、高选择性、高灵敏性检测。