[发明专利]一种石墨烯诱导的能量转移量化生物分子的结构和动力学的方法和装置

权利要求书

1.一种制造具有支撑层和在该支撑层上的生物功能化石墨烯层的装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)将石墨烯层转移到所述支撑层，以形成在顶部具有石墨烯层的支撑层；

(b)将两亲性涂层施加到步骤(a)的石墨烯层上，以在该石墨烯层上形成非共价表面涂层；和

(c)获得具有支撑层和在该支撑层上的生物功能化石墨烯层的装置。

其中，所述两亲性涂层包含具有疏水基团和亲水基团的两亲性分子，所述疏水基团和亲水基团通过连接基团连接。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

(i)所述亲水基团包含亲和力捕获部分，和/或

(ii)所述疏水基团包括以下中的任一种：多环芳烃衍生物，优选为芘；环炔烃，优选为环辛炔衍生物，更优选为苯并稠合的环辛炔衍生物；表面粘附蛋白，优选为牛血清白蛋白；和/或脂族胺，优选为脂肪胺衍生物，更优选为十八烷基胺衍生物。

3.根据权利要求2的方法，其中所述亲和力捕获部分为目标分析物捕获部分，并且其中该目标分析物为生物分子，该生物分子包括肽或蛋白质、适体、核酸、脂质和碳水化合物中的任一种，其中该目标分析物优选为蛋白原性分子或核酸分子，更优选为蛋白质、DNA或RNA；

优选的，所述亲和力捕获部分为：

(a)蛋白质捕获配体，其中该蛋白质捕获配体优选为卤代烷衍生物，更优选为氯代烷衍生物；或

(b)核酸捕获配体，其中该核酸捕获配体优选为互补核酸序列、亲和素或链霉亲和素或结合蛋白；或

(c)螯合剂，优选为基于羧酸的螯合剂，更优选为基于二乙酸或三乙酸的螯合剂，其中该螯合剂优选为多价螯合剂。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述疏水基团和该亲水基团通过连接基团连接，其中该连接基团优选为聚合物，其中该连接基团更优选为聚(乙二醇)(PEG)；

优选的，所述两亲性涂层包含不具有亲和力捕获部分的两亲性分子。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括以下步骤：将目标分析物固定到步骤(c)的所述石墨烯层的非共价修饰的表面的步骤；

优选的，其中所述目标分析物通过靶向或连接到所述一种或多种两亲性分子的功能性部分固定到所述石墨烯层的非共价表面，优选其中所述功能性部分靶向或连接至所述一种或多种两亲性分子的亲水基团。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述支撑层包括二氧化硅类材料、UV可固化塑性材料、玻璃、硅和/或热塑性材料中的任一种，其中所述支撑层优选包括二氧化硅类基底，更优选包括二氧化硅玻璃。

7.一种石墨烯诱导的能量转移(GIET)装置，其具有支撑层和在所述支撑层上的生物功能化的石墨烯层，该装置可通过权利要求1至6中任一项的方法获得的。

8.一种确定目标分析物的结构和/或动力学的方法，包括将所述目标分析物固定到权利要求7所述的GIET装置，并测定其与距离相关的GIET效率，优选通过荧光猝灭；

优选的，所述方法用于测定目标分析物的轴向尺寸和/或轴向构象变化。

9.根据权利要求7所述的GIET装置或者根据权利要求8所述的方法，其中，所述可检测GIET区域的下限为0.3nm、0.5nm、0.7nm、0.8nm、0.9nm、1nm、1.5nm、2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、4nm、4.5nm或5nm；优选的，所述可检测GIET区域为大约1-50nm，优选地3-40nm，更优选地5-30nm。

10.权利要求7的GIET装置在筛选、分析和/或诊断应用中的用途。