[发明专利]基于病毒衣壳蛋白纳米结构的化学信号放大倍增器及制备方法和应用

说明书

基于病毒衣壳蛋白纳米结构的化学信号放大倍增器及制备方法和应用。所述基于病毒衣壳蛋白纳米结构的化学信号放大倍增器是由组装有靶向基团和信号报告基团的病毒衣壳蛋白组成。通过靶向基团对目标分子的特异性识别，利用组装在病毒衣壳蛋白表面的多个报告分子即可实现显著的信号放大和倍增。本发明的基于病毒衣壳蛋白纳米结构的化学信号放大倍增器制备简单快捷，靶向基团和信号报告基团数目明确，可实现目标生物分子的高灵敏和高选择性定量分析，为极低含量的关键生物标志物和病变细胞以及致病细菌和病毒的分析检测提供新的解决方案，在生物医学分析领域具有广泛的应用价值。

技术领域

本发明涉及生化试剂设计制备和生物分析化学领域，尤其涉及基于病毒衣壳蛋白纳米结构的化学信号放大倍增器及制备方法和应用。

背景技术

基于病毒衣壳蛋白纳米结构的软信号放大倍增器是一种可进行化学调控的“软”化学信号放大倍增器。不同于传统的物理光电信号放大机理，该软信号放大倍增器可实现对复杂生物体系中极低含量目标分子的特异性高灵敏检测和精确含量测定。

质谱是生物医学分析的重要工具之一。其中，电感耦合等离子体质谱(ICPMS)，因近年来化学选择性和生物特异性元素标记技术和方法的快速发展，可以通过对所标记的元素的同位素稀释检测实现多个目标生物分子、病变细胞、致病细菌和病毒的高选择、高灵敏度同时定量分析，克服了光学标记方法的光谱重叠和荧光背景干扰等不足。ICPMS所具有的多元素同时检测，宽至九个数量级的动态范围，特别是，同位素稀释绝对定量的特点，在定量生物医学分析领域展现了独特的优势。精准生物信息的获得对于更深入和更加全面地理解相关生物学过程和机制、疾病诊断以及相关治疗药物的发现和设计等都有重要意义。

然而，针对极低含量的生物标志物分子、病变细胞、致病细菌和病毒的定量分析检测，特别是单细胞分析，现有质谱技术的灵敏度稍显不足。现有基于无机纳米颗粒和带有金属螯合配体的聚合物的信号放大方法存在所含原子数目难以精准确定或是合成繁冗或是生物相容性有待提高等问题，且成本极高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，从颗粒尺寸、生物毒性、精确组装数目及合成方法等关键问题出发，提供基于病毒衣壳蛋白纳米结构的化学信号放大倍增器及制备方法和应用，这种天然生物纳米颗粒尺寸均一且形态规整，表面的官能团具有确定的数目，可实现精准调控，同时这种生物纳米颗粒具有良好的生物相容性，制备方法简单快捷。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于病毒衣壳蛋白纳米结构的化学信号放大倍增器，包括病毒衣壳蛋白、靶向基团和信号报告基团；所述靶向基团和信号报告基团通过化学共价链接分别组装在病毒衣壳蛋白表面。

基于病毒衣壳蛋白纳米结构的化学信号放大倍增器的制备方法，包括以下步骤：

1)制备并纯化病毒衣壳蛋白；

2)将纯化的病毒衣壳蛋白表面的氨基转化为巯基，得到巯基修饰的病毒衣壳蛋白；

3)通过病毒衣壳蛋白表面的巯基与马来酰亚胺进行亲核加成反应，分别将靶向基团和信号报告基团组装到到病毒衣壳蛋白上。

本发明步骤2)的方法如下：

将纯化好的病毒衣壳蛋白置于超滤管中，离心脱盐，溶于含有乙二胺四乙酸(EDTA)的NaHCO₃缓冲液中，振荡混匀；加入过量2-亚氨基硫烷盐酸盐(Traut’s)试剂，室温振荡过夜反应；取反应液于超滤管中离心，加入超纯水重悬离心，取出并溶于含有三(2-羧乙基)膦(TCEP)的4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)缓冲液中，即得巯基修饰的病毒衣壳蛋白；