[发明专利]检测胰蛋白酶的生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种检测胰蛋白酶的生物传感器及其制备方法和在检测胰蛋白酶中的应用，该生物传感器包括磁性金电极、磁纳米颗粒、多肽链1和多肽链2，磁纳米颗粒的表面修饰有羧基，多肽链2的表面加载有银纳米颗粒，多肽链1和多肽链2的一个末端序列均为VIA，多肽链1中含有精氨酸残基；磁性金电极的检测端表面通过磁性吸附磁纳米颗粒，多肽链1通过末端的氨基与磁纳米颗粒表面修饰的羧基反应固定在磁纳米颗粒上，所多肽链2通过末端序列VIA自组装在多肽链1上。制备方法为：合成多肽链1‑磁纳米复合材料；合成加载有银纳米颗粒的多肽链2溶液；组装生物传感器。本发明可实现对胰蛋白酶的特异性定性或定量检测，且检测限低，线性范围宽。

技术领域

本发明属于生物生物传感器技术领域，具体涉及一种检测胰蛋白酶的生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

胰蛋白酶是特异性最强的一种蛋白酶，在胰脏中是胰蛋白酶的前体胰蛋白酶原被合成后，作为胰液的成分而分泌，受肠激酶，或胰蛋白酶的限制分解成为活化胰蛋白酶，是肽链内切酶，它能把多肽链中赖氨酸和精氨酸残基中的羧基侧切断。胰蛋白酶有着消化酶的功能，并且能够起活化的作用，例如限制分解一些酶的前体，磷脂酶原、糜蛋白酶原、羧肽酶原等。测定血清胰蛋白酶对诊断急性胰腺炎有一定意义。

随着纳米技术的快速发展，纳米材料特别是磁性纳米颗粒(magneticnanoparticles,MNPs)在生物医学领域引起了人们极大的研究兴趣。磁性纳米颗粒是一类智能型的纳米磁性材料，既具有纳米材料所特有的性质如粒径小、比表面积大、偶连容量高，又具有磁响应性及超顺磁性，可以在恒定磁场下聚集和定位、在交变磁场下吸收电磁波产热。利用这些特性磁性纳米颗粒被应用于生物标记与分离、核磁共振成像(MRI)、组织修复、药物载体以及疾病诊断与治疗等方面。

多肽是涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质，是介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物，由多种氨基酸按照一定的排列顺序通过肽键结合而成。由于多肽链段上氨基酸残基具有不同的化学结构，多肽可以利用其肽键间氢键作用以及氨基酸残基之间的氢键作用、静电作用、疏水性作用以及π-π堆积作用等有效实现分子自组装，通过非共价作用形成具有特定排列顺序的多肽聚集体。

由于胰蛋白酶的特异性，可以针对蛋白质的序列中的某个片段进行定位切割，在实验中起着举足轻重的作用。因此，有望利用胰蛋白酶的上述特异性，构建多肽-磁性纳米颗粒生物生物传感器，检测血清中胰蛋白酶。但是目前还没有相关报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于多肽-磁性纳米颗粒检测胰蛋白酶的生物生物传感器及其制备方法和应用，可实现对目标物胰蛋白酶的特异性定性或定量检测，且检测限低，线性范围宽。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种检测胰蛋白酶的生物传感器，包括磁性金电极、磁纳米颗粒、多肽链1和多肽链2，所述磁纳米颗粒的表面修饰有羧基，所述多肽链2的表面加载有银纳米颗粒，所述多肽链1和多肽链2的一个末端序列均为VIA，所述多肽链1中含有精氨酸残基；所述磁性金电极的检测端表面通过磁性吸附所述磁纳米颗粒，所述多肽链1通过末端的氨基与磁纳米颗粒表面修饰的羧基反应固定在磁纳米颗粒上，所述多肽链2通过末端序列VIA自组装在多肽链1上。

本发明检测胰蛋白酶的原理为：

当体系中没有目标物胰蛋白酶时，表面加载有银纳米颗粒的多肽链2可以与固定在磁性金电极表面的修饰有磁纳米颗粒(MNPs)的多肽链1通过末端序列VIA自组装连接，进而有很强的电化学信号。当体系中存在胰蛋白酶时，胰蛋白酶可以催化裂解多肽链1中的精氨酸残基的C端，使多肽链1含末端序列VIA的一段连同表面加载有银纳米颗粒的多肽链2一起脱离电极表面，电极上只剩下了经过切割后的多肽链1的部分序列，因而得到的电化学信号就降低了很多，且随着目标物浓度的增加，电化学信号逐渐降低。因此采用这样一个“信号降低”的方式可以实现胰蛋白酶的精确检测。