聚合物表面辐射接枝光敏化修饰及蛋白质微图案化固定研究

蛋白质在材料表面的微图案化固定，是蛋白质芯片制备的基础，也是目前生物材料研究的热点。本项目提出一条新的路线，即用预辐射接枝法在生物芯片基材表面引入光敏基团，构建微图案化的活性微区，再将蛋白质以生物缀合法固定在活性微区。具体为：通过预辐射接枝在聚苯乙烯薄膜表面引入光敏基团-邻硝基苯甲酯，在微图案化光掩模的遮蔽下进行紫外辐照，使选定区域光敏基团的酯键断裂转化为羧基，从而构建特定大小和几何图形的含羧基活性微区；随后以生物缀合（EDC/NHS法）将蛋白质与活性微区的羧基以共价键连接，实现蛋白质在材料表面的微图案化固定。本项目使用辐射接枝法，避免了常规的偶联剂法不适用于高分子基材、光接枝法需添加光敏剂等杂质而影响蛋白质活性的缺点。通过本项目对辐射接枝、紫外辐照微图案化、生物缀合反应动力学的系统研究，深入理解反应机制，优化反应条件，为将来制备高质量蛋白质芯片提供新的合成路线和理论指导。

蛋白质在基材表面的微图案化固定是制备蛋白质芯片关键步骤，直接影响蛋白质芯片的性能。本项目提出一种新的使用三步法在高分子材料表面实现蛋白质微图案化固定的路线：1.利用辐射接枝法在高分子基材表面引入光敏基团二甲氧基邻硝基苯甲酯；2.在微图案化光掩模的遮蔽下进行紫外辐照，使选定区域中二甲氧基邻硝基苯甲酯的酯键分解转化为羧基，从而构建特定大小和几何图形的含羧基活性微区；3.以生物缀合法将蛋白质中的氨基与活性微区的羧基发生酰胺化反应从而将蛋白质通过共价键微图案化固定在材料表面。在项目执行期间，成功利用预辐照接枝法将含光敏基团的单体DMNBMA接枝到聚乙烯（PE）薄膜表面，系统研究了接枝动力学。对光敏基团在紫外光辐照下的分解反应进行了研究，并在光掩模的遮蔽下进行紫外辐照，成功制备了微图案化的含羧基活性微区的功能膜。利用生物缀合反应（EDC/NHS法）将蛋白质以共价键固定在基膜表面，实现了蛋白质的微图案化固定，完成了本项目的设计目标。本项目的优点是使用辐射接枝法，避免了常规的偶联剂法不适用于高分子基材、光接枝法需添加光敏剂等杂质而影响蛋白质活性的缺点，同时生物缀合法反应条件温和，也有利于蛋白质的固定。通过本项目的研究，为将来制备高质量蛋白质芯片提供了新的合成路线和理论指导。