[发明专利]用于筛选酶或微生物的基于纳米粒子的方法

说明书

披露了一种纳米粒子，其包含不溶于水的聚合物基质和一种或多种指示剂成分，其中仅当该聚合物基质被降解或破坏时才从该纳米粒子中释放该一种或多种指示剂成分，然后触发或增强指示效果。还披露了一种用于筛选生物活性物质的基于纳米粒子的方法和一种基于微流体的筛选系统。

技术领域

本发明涉及含有一种或多种指示剂成分的聚合物纳米粒子，此类纳米粒子可用于筛选聚合物降解酶或降解微生物。

背景技术

天然环境中存在大量可以降解塑料等聚合物的微生物种类。近期研究发现，细菌、真菌和放线菌是自然界中主要的塑料分解者。

通过酶水解产生荧光的模拟底物通常用于高度敏感的筛选系统中。基于此，微流体芯片技术可以实现对单细胞的精确控制和分析，从而能够以自动化、高通量和多参数的方式同时检测、分离和提取来自群体细胞的特定细胞个体。

自2009年以来已发布了荧光激活的液滴分选(FADS)技术。近期出现的基于液滴微流体技术的单细胞分选技术可以准确地将个体细胞包装在液滴中，并进行孵育、聚结、分选等复杂的自动流操作，从而为开发高通量且低成本的创新菌株筛选设备提供了新思路。近年来，美国、法国和其他国家/地区的科学家报告了β-半乳糖苷酶、辣根过氧化物酶、纤维素酶、α-淀粉酶和二磷酸果糖的FADS分选。

然而，因为PET和其他塑料均为不溶于水的聚合物，所以很难找到一种可溶的微分子单体作为可与聚合物性能完全匹配的荧光模拟底物。而且，由于不同聚合物的结构不同，开发一种常用的模拟底物则更加困难。

随着纳米技术的快速发展，具有优异特性的功能性荧光纳米材料不断涌现，与传统荧光探针相比，荧光纳米材料具有光学稳定性高、形状和尺寸易于控制、多功能等优点，并且现已广泛用于生物学、化学和医学领域。

因此，迫切需要开发一种高通量且低成本的基于纳米材料的筛选方法，以提高筛选降解不同种类聚合物的微生物资源或生物酶的效率。

发明内容

本发明的发明人发现，含有一种或多种指示剂成分的不溶于水的聚合物纳米粒子可用于筛选能够降解这种聚合物的酶或降解微生物。当不溶于水的聚合物被降解或破坏时，可以释放指示剂成分(如荧光底物)，并直接或间接激发该指示剂成分以发出荧光。基于此，可以开发针对能够降解不同种类聚合物的微生物资源或生物酶的基于聚合物纳米材料的不同筛选系统，例如，基于纳米粒子的荧光激活的液滴分选系统。

本发明涉及一种纳米粒子，其包含不溶于水的聚合物基质和一种或多种指示剂成分，其中仅当该聚合物基质被降解或破坏时才从该纳米粒子中释放该一种或多种指示剂成分，优选地，其中该指示剂成分被包封在该不溶于水的聚合物基质中。

通常，包封在本发明的所述纳米粒子中的指示剂成分的量足以筛选能够降解或辅助降解不溶于水的聚合物的文库中的生物活性物质。

在一个优选实施例中，不溶于水的聚合物基质的质量浓度为约50％-99.99％，优选约80％-99.99％，例如约90％-99.99％，更优选约95％-99.99％，并且指示剂成分的质量浓度为约0.01％-50％，优选约0.01％-20％，例如约0.01％-10％，更优选约0.01％-5％。

在一个优选实施例中，当所述不溶于水的聚合物基质被降解或破坏时，可以从其中释放指示剂成分，然后触发或增强指示效果。

在一个优选实施例中，其中所述不溶于水的聚合物基质包含酶底物或由其组成，优选地，该不溶于水的聚合物选自聚酯、淀粉、糖类、脂类、木质素、蛋白质、核酸、直链淀粉、纤维素、果胶、几丁质、脂肪酸、木质素、海藻酸、透明质酸、琼脂、甘露聚糖、黄原胶、阿拉伯胶、蛋白质、DNA或RNA，优选地，该聚酯是例如聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯、四亚甲基对苯二甲酸酯(PTMT)、聚乙烯-4-氧基苯甲酸酯、聚乙二醇、聚氯乙烯、聚乙醇酸、聚乳酸、聚酐、聚己内酯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯醇。