基于可逆反应的蛋白质分子印迹膜的构建与压电传感分析新方法

Analysis of proteins in life system is essential in analytical chemistry. Molecularly imprinted polymers (MIPs) is a kind of man-made material for highly selective molecular recognition. It has merits such as tailor-made structure, chemical and physical stability and low cost. However, challenges still remained in MIPs based protein recognition and detection. The high rate and irreversibility nature of polymerization reaction may lead to the formation of thermodynamically unstable complex between MIPs and template. Heterogeneity of imprinted sites can lead to low recognition efficiency. In this proposal, a collaborative strategy based on dynamic reversible reaction and oriented surface imprinting is proposed for the fabrication of thermodynamically stable and homogeneous protein recognition polymer. Assisted with the kinetic, thermodynamic information, the relationship between MIPs structure and recognition performance can be investigated. A highly specific sensing method can be developed for cancer biomarkers. These studies will provide ideas for developing new specific recognition elements for proteins, and developing biosensing methods for target proteins in complex life system.

生命体系中，蛋白质的分析检测至关重要。分子印迹聚合物（MIPs）作为一种人工合成的高选择性识别材料，具有可设计性强、稳定性好、价廉等优点。然而目前基于分子印迹技术的蛋白质识别与检测仍然存在一些困难与挑战，例如由于聚合反应速度快且不可逆，导致聚合物与模板之间的识别作用并非热力学稳定的，聚合物可能存在内应力；此外，还存在印迹位点均一度低，有效识别位点少等问题。本项目提出通过动态可逆反应以及取向可控模板固定法的协同策略，构建热力学稳定的、识别位点均一度高的蛋白质分子印迹聚合物。利用动力学、热力学、粘弹性等参数，探测MIPs结构与识别性能的关系，发展蛋白质分子印迹聚合物制备新方法，并探索针对肿瘤相关蛋白的高选择性传感分析新方法。本项目有望为发展新型蛋白质高效识别元件，建立生命体系中目标蛋白质的传感分析方法提供新思路。

复杂生命体系中，多肽、蛋白质的高选择性识别检测至关重要。基于分子印迹技术在分子识别领域的应用前景，以及当前多肽、蛋白质分子印迹存在的难点与挑战，本项目提出了通过动态可逆反应以及取向可控模板固定法来提高分子印迹聚合物（MIPs）识别性能的新思路。本项目深入开展了基于可逆化学反应的多肽、蛋白质表面取向分子印迹研究，以心房利尿肽、脑啡肽、细胞色素C等为识别对象，利用可逆腙键，将模板片段取向可控地修饰在纳米材料表面，进一步通过可控聚合方法，制备得到可逆腙键取向的表面分子印迹聚合物纳米识别材料。所制备的分子印迹材料具有识别位点均一度高、模板利用高的特点。实现了对目标多肽、蛋白质的高选择性、高亲和力识别，成功应用于复杂生物样品中目标物的选择性富集与检测。此外，我们还构建了基于可逆腙键的动态印迹聚合物化学库，并实现了目标蛋白质配体的高效筛选。进一步构建了压电生物传感器，实现了对糖蛋白的选择性、免标记传感分析。所建立的这种基于可逆化学反应的表面分子印迹聚合物制备方法可望为多肽、蛋白质识别材料的研制提供新的思路。