电化学调控ATRP方法制备嵌入石墨烯的蛋白质印迹聚合物

The molecular imprinting is a novel high-performance technique for separation, and has been the hot research for molecular recognition and related fields. The key to molecular imprinting is the preparation of molecularly imprinted polymer (MIP), and the imprinting technique of small-molecule has been more and more mature. Compared with small-molecule imprinting, the study on protein imprinted polymers are more important. For example, protein imprinted polymer can be used for proteomics studies to employ the separation and enrichment of low-abundance protein from high-abundance protein. They also display high recognition just like antibodies or receptor to be fabricated biomimetic sensors for trace analysis of protein. However, the large molecular size, conformational flexibility, complexity as well as the denaturation and insolubility in non-aqueous solution of the protein make their imprinting face great challenges. In this project, hemoglobin imprinted polymer embedded with graphene，which has good recognition，will be designed and prepared by eATRP in aqueous solution, and the novel electrochemical biomimetic sensor based on the imprinted polymer will be fabricated for sensitive and accurate detection of protein as well as the evaluatation of the MIP. The study of this project has important science value for the develop of protein imprinting technique and great application prospect in the fields of life sciences, clinical diagnosis, environmental monitoring and so on.

分子印迹技术是一种新型的高效分离技术, 已成为许多与分子识别相关领域的研究热点，其核心是分子印迹聚合物（MIP）的制备。目前，小分子的印迹技术日趋成熟，与此相比，研究蛋白质印迹意义更为重要。蛋白质MIP可用于蛋白质组学，实现从高丰度蛋白中分离富集低丰度蛋白，而且，蛋白质MIP具有类似于抗体或受体的高特异识别性，可构建高灵敏度仿生传感器，对蛋白质进行痕量分析。然而，由于蛋白质体积大、构象灵活以及在非水溶液中容易变性等制约因素，蛋白质印迹的相关报道较少。本项目将利用电化学调控的原子转移自由基聚合（eATRP）新方法，以血红蛋白为模板，在水相中制备一种嵌入石墨烯的具有良好识别功能的新型蛋白质MIP，并在此基础上制备一种灵敏、准确检测蛋白质的新型电化学仿生传感器，对制备的MIP性能进行评价。该项研究对蛋白质印迹技术的发展具有重要科学价值，在生命科学、临床诊断、环境监测等领域具有广阔的应用前景。

分子印迹技术是一种新型的高效分离技术, 已成为许多与分子识别相关领域的研究热点，其核心是印迹聚合物（MIP）的制备。研究蛋白质印迹意义重大，蛋白质MIP可用于蛋白质组学，实现从高丰度蛋白中分离富集低丰度蛋白，而且，蛋白质MIP具有类似于抗体或受体的高特异识别性，可构建高灵敏度仿生传感器，对蛋白质进行痕量分析。然而，由于蛋白质体积大、构象灵活以及在非水溶液中容易变性等制约因素，蛋白质印迹的相关报道较少。本项目针对前述问题，利用电化学调控的原子转移自由基聚合（eATRP）新方法，以血红蛋白为模板，在水相中制备嵌入石墨烯的具有良好识别功能的新型蛋白质MIP，探讨了eATRP的实施条件，考察了电场对脱除蛋白质的辅助作用，并在此基础上制备了一种灵敏、准确检测蛋白质的新型电化学仿生传感器，对制备的MIP性能进行了评价。.本项目完成了既定的项目目标，同时也取得了其他较好的研究成果，主要是：1. 血红蛋白既作为模板分子又作为催化剂，制备印迹聚合物，构建新型电化学传感器。尽管eATRP的过渡金属催化剂用量只有几十ppm，但对蛋白质的影响仍然存在，为了解决这一问题，我们提出了蛋白质催化eATRP方法制备蛋白质印迹聚合物的新方法。该方法以血红蛋白模板分子作为催化剂，不需要过渡金属，省去了脱除印迹聚合物中催化剂的复杂步骤，消除了过渡金属催化剂对蛋白质的毒性影响。拟利用电场辅助还原血红蛋白中的高价铁，使其成为催化剂，不使用抗坏血酸等还原剂，节约试剂的同时，也避免了还原剂对印迹聚合物性能的影响。2. 改变蛋白质自催化eATRP实施方式，使其他含金属蛋白催化eATRP成为可能。含金属蛋白是一大类蛋白质，具有重要的生理功能，很多疾病与含金属蛋白有关，如，家族性肌萎缩性脊髓侧索硬化症、老年痴呆症、帕金森疾病，等，灵敏准确的检测含金属蛋白在病理生理学等领域具有重要意义。为了检测含金属蛋白制备其印迹聚合物，我们改变了蛋白质催化eATRP的实施方式，不使用传统的金属电极作为eATRP的阴极，而是使用纳米粒子修饰电极，从而使其他含金属蛋白催化eATRP成为可能。本项目研究成果对蛋白质印迹技术的发展具有重要重要意义，对eATRP的实施方式具有重要科学价值，在生命科学、临床诊断、环境监测等领域具有广阔的应用前景。