[发明专利]一种提高酶驱动微纳米马达驱动力的方法

说明书

本发明公开了一种提高酶驱动微纳米马达驱动力的方法，该方法是通过酶在三维空间上组装扩展以增加酶含量，从而提高酶驱动微纳米马达的驱动力，进一步为通过链霉亲和素与生物素的特异性结合，将生物素化酶组装到所述生物素化粒子上，得到酶驱动微纳米马达。具体为：1)以微纳米粒子为模板，在其表面非对称包覆金属Au层，形成双面神粒子，再利用Au‑S键将Biotin‑HPDP修饰于双面神粒子表面；2)利用巯基与马来酰亚胺之间的键合，将生物素化试剂修饰于生物酶表面；3)利用链霉亲和素与生物素的特异性结合，将生物素化酶通过层层自组装固定于生物素化双面神粒子表面。该方法普适性强，所制备的马达的酶含量高、驱动力强，能够在模拟血液粘度条件下运动。

技术领域

本发明涉及微纳器件制备技术领域，尤其涉及一种提高酶驱动微纳米马达驱动力的方法。

背景技术

酶驱动微纳米马达是一种以酶催化反应将化学能转化成机械能的微纳米器件。目前以脲酶/葡萄糖氧化酶驱动的酶驱动马达的研究已经取得了众多研究者的兴趣。美国《美国化学学会》杂志(ACS Nano.2016年，第10卷，3597页)报道了一种运动可控的脲酶驱动微纳米马达，运动速度可达10μm/s。英国《化学通讯》杂志(Chem.Commun.2013年，第49卷，2397页)报道了一种生物素化蛋白网状组装放大信号的方法。脲酶/葡萄糖氧化酶驱动马达以尿素/葡萄糖为燃料，生物相容性好且燃料可取自生物介质中；酶作为催化剂寿命长；并且通过引入磁性介质实现运动方向的精确控制；脲酶/葡萄糖氧化酶驱动马达将有望应用于生物医药领域。但是目前酶驱动微纳米马达的驱动力较弱，因此不能够在高盐和高粘度条件运动。这限制酶驱动微纳米马达在生物传感、靶向给药和微创手术等领域的应用。

因此，本发明利用蛋白质自组装技术实现酶在三维空间上组装扩展制备得到酶驱动微纳米马达，马达的酶含量高，因此其驱动力得到显著提高，并且能够在模拟血液粘度燃料中自主运动。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种提高酶驱动微纳米马达驱动力的制备方法，该方法普适性强，所制备的微纳米马达的酶含量高、驱动力强，运动速度可达21.0±0.8μm/s，极大地提高了酶驱动马达的运动速率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种提高酶驱动微纳米马达驱动力的制备方法，通过酶在三维空间上组装扩展以增加酶含量，从而提高酶驱动微纳米马达的驱动力，进一步为通过链霉亲和素与生物素的特异性结合，将生物素化酶组装到所述生物素化粒子上，得到酶驱动微纳米马达。

作为上述技术方案的优选，本发明提供的提高酶驱动微纳米马达驱动力的制备方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：

作为上述技术方案的改进，使用三步法制备：

1)制备生物素化双面神粒子：以微纳米粒子为模板，在其表面非对称包覆金属Au层，形成双面神粒子，再利用Au-S键将N-(6-[生物素胺]己基)-3'-(2'-吡啶二硫)丙酰胺(Biotin-HPDP)修饰于双面神粒子表面；

2)制备生物素化酶：利用巯基与马来酰亚胺之间的键合，将生物素化试剂Na-(3-maleimidylpropionyl)biocytin修饰于生物酶表面；

3)制备酶驱动微纳米马达：利用链霉亲和素与生物素的特异性结合，将生物素化酶通过层层自组装固定于生物素化双面神粒子表面。

作为上述技术方案的改进，所制备的酶驱动微纳米马达能够在模拟血液粘度(4～5mPa·s)条件下自主运动，可以应用于生物医药领域。