[发明专利]用于检测糖蛋白的基于分子印记聚合物的表面增强拉曼光谱传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于检测糖蛋白的基于分子印记聚合物的表面增强拉曼光谱传感器及其制备方法和应用，该传感器的建立在于对糖蛋白特异性亲和及选择性捕获的分子印记聚合物层和具有糖蛋白特异性亲和作用的SERS探针的组合。该方法采用硼酸亲和MIPs与硼酸亲和SERS探针的组合来进行目标捕获和SERS信号产生，使用硼酸特异性亲和基表面印记方法制备MIPs层，用于选择性捕获痕量目标物；根据对数剂量反应关系实现人血清中糖蛋白的超敏感和定量检测，可快速和超灵敏地测定生物样品中痕量糖蛋白。本发明制备的传感器可以直接和非破坏性地检测大分子样品，可以检测实际生物样品中的许多临床生物标志物。

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种用于检测糖蛋白的基于分子印记聚合物的表面增强拉曼光谱传感器及其制备方法和应用。

背景技术

糖蛋白是共轭碳水化合物的一种，生物界种类繁多的糖蛋白有着千差万别的生物学功能。如分子识别，信号转换，细胞粘连，免疫反应和细胞发展的管理，糖蛋白的异常结构改变和表达，与各种疾病的存在和发展相关，许多糖蛋白已经应用为疾病生物标记。通常以酶或信号分子的形式出现的糖蛋白被认为在各种代谢过程(如分子识别和免疫应答)中起到信号转导作用。该功能使糖蛋白作为临床生物标志物，广泛应用于疾病的诊断和治疗。酸性磷酸酶(ACP)是一种在磷酸酶清除过程中起重要作用的糖蛋白。人体中ACP通常检测到为低浓度，但是ACP的异常升高往往预示着一些疾病的发生，例如前列腺癌，戈谢病和其他与静脉，肾脏和骨骼相关的疾病。因此，ACP被认为是血清学和组织学疾病生物标志物，可用于相关的病理生理学研究。前列腺酸性磷酸酶(ACP家族的成员)将在前列腺功能障碍例如前列腺肿瘤发生中快速释放到血液中，这可以被监测，并且反映这种疾病的进展。由于ACP通常自疾病开始以来被释放，所以早期快速和准确地检测ACP在许多疾病的早期诊断中是很有必要的。

生物样品中重要糖蛋白生物标志物的浓度很低，而且样品基质中有大量共存物质的高度干扰，因此很难直接在生物样品中鉴定痕量糖蛋白。从针对其靶标的特异性高的抗体获得的免疫测定一直是许多领域蛋白质分析的重要分析工具，如生物化学研究和临床诊断。然而，抗体的固有特性，如储存稳定性和环境敏感性差，极大地阻碍了其临床应用，更不用说它们的高价格和有限的来源。因此，非抗性免疫测定法的分析方法是非常需要的。

分子印记技术是一种有效识别和分离复杂基质中目标分析物的方法。分子印记聚合物(Molecularly imprinted polymers，MIPs)作为具有类似抗体样结合特征的经济和稳定的合成受体已被广泛应用于催化，传感器和分离领域。虽然这种技术在小分子检测方面已经获得了广泛的普及，但对于蛋白质的印记仍然面临很大的挑战。大多数障碍源于蛋白质的固有特性，包括分子尺寸大，传质差，构象灵活易变和溶解度受限。通常，蛋白质在常规聚合条件下容易变性。为了克服这些困难，已经提出了几种印记蛋白质的策略，如金属配位，表位印记和表面印记等。最近，基于硼酸和糖蛋白糖基之间的可逆共价结合来制备MIPs的温和简便的印记方法被提出。

硼酸可以与含有顺式二醇的分子(例如糖)产生共价相互作用以在碱性水溶液中构建稳定的环酯，并在酸性条件下可逆解离。这种开/关功保证了硼酸作为建立糖蛋白印记通用技术的亲和配体。可逆共价复合物的形成使得能够容易地洗脱和重新结合靶糖蛋白。在MIPs中产生的印记孔穴不仅可以与模板分子的形状互补，硼酸基团对模板糖蛋白具有特异性亲和力。因此，硼酸亲和修饰的MIPs表现出高特异性，高亲和力，和对干扰的极好耐受性，使得它们成为免疫测定应用中抗体的替代品。

近年来，MIPs和表面增强拉曼散射光谱(SERS)的结合已被应用于微量浓度化合物的检测。与其他检测程序相比，SERS显示了几个显著的优点，包括超高灵敏度，独特的光谱指纹，防紫外线和无损数据采集，快速读出速度和现场检测的可能性。MIP与SERS的组合可以创造出超越常规免疫测定的先进分析方法。然而，它们大多集中在小分子上，很少应用于检测大分子疾病生物标志物。

作为进一步的扩展，在这里，我们提出一种硼酸亲和的基于MIPs的SERS传感器，用于复杂生物样品中痕量糖蛋白的特异和灵敏测定。