[发明专利]一种可控、通用的定向表面印迹方法以及所得分子印迹聚合物的应用

说明书

技术领域

本发明涉及分子印迹功能化材料领域，具体说是一种可控、通用的定向表面印迹方法以及所得分子印迹聚合物在糖蛋白的专一性识别、富集、分离和检测方面的应用。

背景技术

糖蛋白是一类具有重要生物学功能和临床意义的蛋白质。它们在生物体内广泛存在，例如，哺乳动物体内的总蛋白的一半以上为糖蛋白。糖蛋白在生理过程中发挥着重要作用，如分子识别、免疫应答、细胞内/间信号及发育调控等。此外，糖蛋白在重大疾病的早期诊断上也具有重要意义，如感染、肿瘤、心血管病、肝病、肾病及糖尿病等等。在美国食品药物管理局（FDA）批准的疾病标志物中绝大多数是糖蛋白，如癌胚抗原（CEA）、甲胎蛋白（AFP）和前列腺特异抗原（PSA）等。再者，人类绒毛膜促性腺激素（hCG）和促红细胞生成素（EPO）等糖蛋白兴奋剂是体育运动中的禁用物质，这些兴奋剂的快速灵敏检测也具有很强的挑战性[F.Lasne,J.de Geaurriz,Nature2000,405,635；何坚刚，刘震，刘晶，窦鹏，陈洪渊，色谱2008,28,402-407]。

凝集素和抗体是糖蛋白识别、纯化和分离的重要工具，但是，它们均存在着价格昂贵、稳定性差以及目标糖蛋白结合后洗脱困难等缺点。因此，能专一识别糖蛋白的价廉、稳定和洗脱方便的凝集素和抗体的替代品具有重要的应用前景。分子印迹（molecular imprinting）技术是先将模板分子与功能单体按一定比例形成配合物，再加入交联剂形成聚合物从而将模板分子固定并包裹在聚合物中，然后采用合适的方法将模板分子去除，从而在聚合物中留下形状与模板分子互补的空腔及选择性的结合位点。分子印迹技术具有如下特点：一、专一性，通过分子印迹制备的功能材料具有专一性识别模板分子的能力，能与模板分子形成类似于抗原-抗体间的相互作用，因此，分子印迹材料也被称为“塑料抗体”或“人工抗体”；二、预见性，可以根据不同目的而制备不同的印迹材料；三、实用性，分子印迹材料可通过化学合成进行批量的大规模生产，价格低廉，能适用于不同的条件，且稳定性好、寿命长。分子印迹材料已被广泛用于色谱分离、化学传感、药物运输及生物催化等领域。

尽管分子印迹技术已广泛应用于生物分子的印迹，但生物大分子尤其是蛋白质的分子印迹仍具有极大的挑战性，这是因为：①绝大部分蛋白均是水溶性的，而分子印迹往往在有机相中进行，这样的聚合条件下蛋白质容易变性；②蛋白质分子量大，模板蛋白质在高分子聚合物网络中难以除去。为了解决这些问题，已发展出多种适用于蛋白质的分子印迹技术，例如表面印迹法[Kempe,M.;Glad.M.;Mosbach,K.J.Mol.Recognit.1995,8,35-39]、抗原决定基印迹法[Nishino,N.;Huang,C.S.;Shea,K.J.Angew.Chem.Int.Ed.2006,45,2392-2396]、金属配位印迹法[Qin,L.;He,X.W.;Zhang,W.;Li,W.-Y.;Zhang,Y.-K.Anal.Chem.2009,81,7206-7216]、分层印迹法[Nematollahzadeh,A.;Sun,W.;Aureliano,C.S.A.;Lütkemeyer,D.;Stute,J.;Abdekhodaie,M.J.;Shojaei,A.;Sellergren,B.Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,495-498]、皮克林乳液印迹法[Shen,X.T.;Ye L.Chem.Commun.2011,47,10359-10361]及纳米技术印迹[Cai,D.;Ren,L.;Zhao,H.Z.;Xu,C.J.;Zhang,L.;Yu,Y.;Wang,H.Z.;Lan,Y.C.;Roberts,M.F.;Chuang,J.H.;Naughton,M.J.;Ren,Z.F.;Chiles,T.C.Nat.Nanotechnol.2010,5,597-601]等等。然而，目前蛋白质印迹方法和技术主要是针对单个蛋白质设计，能对一类蛋白质进行印迹的通用方法和技术很有限。最近，一种能高效、便捷地印迹糖蛋白的普适性方法—光刻硼亲和分子印迹法已经出现，通过引入取代硼酸功能单体以提供能识别糖蛋白分子中糖链的结合位点，所得分子印迹聚合物展现出多个超出预期的优异性能：高专一性、高亲和力和超高抗干扰能力[Li,L.;Lu,Y.;Bie,Z.J.;Chen,H.Y.;Liu,Z.Angew.Chem.Int.Ed.,2013，52，7451-7455]。但是，该方法采用的是紫外光引发聚合，只适用于在基体材料开放表面上的印迹。

发明内容