CN111487307B - 基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法 - Google Patents

基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法，检测方法包括如下步骤：步骤一，用玻璃拉制仪制备硼硅酸盐玻璃纳米孔道，并进行预处理；步骤二，具体包括：s1，配制金属有机框架材料的生长溶液；s2，在室温条件下，取生长溶液放置在磁力搅拌器上进行混合；s3，将步骤一中拉制好的硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入金属有机框架生长溶液中；s4，硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入混合溶液后，选择多个时间点利用离子电流数据观察晶体对纳米玻璃管的修饰情况。利用金属有机框架材料修饰玻璃纳米管，使其呈现“功能化”作用。该方法检测蛋白质方便快捷，通过电流变化程度即可判断出蛋白质浓度。

Description

基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白 质检测的方法
技术领域
本发明涉及蛋白质检测领域，特别是基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法。
背景技术
生物体系中的离子通道在细胞的物质交换、信号传递、能量转换、以及系统功能调控等诸多生命过程中发挥着极其重要的作用。但是，由于生物材料的不稳定性和不易操控性限制了它的发展和应用，这也激发了科学家利用各种无机，有机，复合材料制备了仿生纳米孔道。
为了使仿生纳米孔道更加的“功能化”，对其进一步的化学修饰是最佳选择之一。金属有机框架材料（Metal Organic Frameworks，MOFs）和其子集沸石咪唑酯骨架结构材料（ZeoliticImidazolate Frameworks，ZIFs）是由不同连接数的有机配体（联接桥）和金属离子结点组合而成的一种新兴功能性材料。随着对金属有机框架材料的深入研究，其对生物大分子的识别和连接功能也吸引了科学界的关注。
现阶段的蛋白质检测手段都需要用荧光标记物或生物试剂盒等昂贵的试剂材料，成本高，所需的检测仪器复杂，不利于普及，不符合社会发展的急切需要。
发明内容
本发明的目的是提供基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法，要解决传统蛋白质检测方法价格昂贵，操作繁琐，检测时间长的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法，检测方法包括如下步骤：
步骤一，用玻璃拉制仪制备硼硅酸盐玻璃纳米孔道，并进行预处理；
步骤二，具体包括：
s1，配制金属有机框架材料的生长溶液；
s2，在室温条件下，取生长溶液放置在磁力搅拌器上进行混合；
s3，将步骤一中拉制好的硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入金属有机框架生长溶液中；
s4，硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入混合溶液后，选择多个时间点利用离子电流数据观察晶体对纳米玻璃管的修饰情况；
步骤三，具体包括：
s1，将步骤二中生成的MOF晶体放入离心管中进行离心操作，析出沉淀物，烘干成粉末状；
s2，取等量MOF晶体粉末，分别与对照组和所检测的蛋白溶液混合12 h后离心，烘干，进行吸附实验和X射线能谱分析；
s3，取等量对照组MOF晶体分别与所检测蛋白溶液混合12 h后，测定各个混合溶液的圆二色谱；
步骤四，金属有机框架材料化学修饰的硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入在不同溶度的蛋白溶液中，通过电化学传感得到离子电流信号。
进一步，步骤一的预处理是指：将硼硅酸盐玻璃纳米孔道依次在纯水、乙醇和超纯水中分别超声清洗20 min后，再在100℃的烘箱中干燥8 h，再自然降温至室温。
进一步，玻璃拉制仪参数的拉制孔径为0.3-30 µm。
进一步，玻璃拉制仪参数的拉制孔径为0.5µm。
进一步，步骤二中，所述溶液为硝酸锌和2-甲基咪唑溶液的混合液；其中，硝酸锌溶液为0.056 mol/L的，2-甲基咪唑溶液为0.53 mol/L。
进一步，步骤二中，硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入混合溶液中的浸入长度为1-10mm。
进一步，步骤二中，硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入混合溶液中的浸入长度为2 mm。
进一步，磁力搅拌器的转速为400 rpm；在15 ml的硝酸锌和15ml的2-甲基咪唑溶液的混合液中搅拌混合1-30 min。
进一步，混合搅拌时间为10 min。
进一步，s4中，修饰时间点为2 min、5 min、10 min、20 min、30 min、60 min、120min。
进一步，步骤四，利用皮安计对连接不同浓度锌指蛋白的玻璃纳米管进行离子电流测试。
进一步，步骤四中，浸入在不同溶度的蛋白溶液的时间至少为30min。
本发明的有益效果体现在：
1，本发明提供的基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法，提供了一种简单快速的蛋白质检测方法，利用金属有机框架材料修饰玻璃纳米管，使其呈现“功能化”作用。该方法检测蛋白质方便快捷，通过电流变化程度即可判断出蛋白质浓度。
2，本发明提供的基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法，检测蛋白质速度快、成本低，操作简单。为更多“功能化”玻璃纳米管的制备和应用提出了一种新的研究方向。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1 在玻璃纳米孔道原位生长ZIF-8晶体示意图；
图2a、2b、2c证实ZIF-8晶体与所检测的锌指蛋白有结合作用：
图2a为X射线能谱分析；图2b吸附实验；图2c为圆二色谱；
图3a为扫描电子显微镜（scanning electron microscope， SEM）对空白玻璃纳米孔道表征；
图3b为金相显微镜（metalloscope）对空白玻璃纳米孔道表征；
图3c、3d分别为利用扫描电子显微镜和金相显微镜对ZIF-8晶体修饰后的的玻璃纳米孔道表征；
图4 为利用离子电流对修饰情况表征，选择修饰时间点2，5，10，20，30，60，120min，；
图5 修饰后的玻璃纳米孔道用于一系列浓度梯度的锌指蛋白检测应用。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
实施例1
本发明提供基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法，检测方法包括如下步骤：
步骤一，用玻璃拉制仪制备硼硅酸盐玻璃纳米孔道，并进行预处理；预处理是指：将硼硅酸盐玻璃纳米孔道依次在纯水、乙醇和超纯水中分别超声清洗20 min后，再在100℃的烘箱中干燥8h，再自然降温至室温。其中，玻璃拉制仪参数的拉制孔径为0.3-30 µm。可以为玻璃拉制仪参数的拉制孔径为0.5µm。如图3a、3b、3c、3d所示，将拉制好的空白玻璃纳米管进行扫描电子显微镜和金相显微镜表征。
步骤二，具体包括：
s1，配制金属有机框架材料的生长溶液；所述溶液为硝酸锌和2-甲基咪唑溶液的混合液；其中，硝酸锌溶液为0.056 mol/L，2-甲基咪唑溶液为0.53 mol/L。
s2，在室温条件下，取生长溶液放置在磁力搅拌器上进行混合；磁力搅拌器的转速为400 rpm；在15 ml的硝酸锌和15ml的2-甲基咪唑溶液的混合液中搅拌混合1-30 min。混合搅拌时间优选为10 min。
s3，将步骤一中拉制好的硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入金属有机框架生长溶液中；硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入混合溶液中的浸入长度为1-10 mm。优选长度为2 mm。如图1所示，玻璃纳米管原位修饰ZIF-8晶体。
s4，硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入混合溶液后，选择多个时间点利用离子电流数据观察晶体对纳米玻璃管的修饰情况；修饰时间点为2 min、5 min、10 min、20 min、30 min、60 min、120 min。如图4所示，随着修饰时间增加，晶体对玻璃纳米管的修饰程度加深，某时间点时达到极限不再变化。
步骤三，具体包括：
s1，将步骤二中生成的MOF晶体放入离心管中进行离心操作，析出沉淀物，60 ℃烘干成粉末状；
s2，取等量MOF晶体粉末，分别与对照组和所检测的蛋白溶液混合12 h后离心，烘干，进行吸附实验和X射线能谱分析；
s3，取等量对照组MOF晶体分别与所检测蛋白溶液混合12 h后，测定各个混合溶液的圆二色谱；
步骤四，金属有机框架材料化学修饰的硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入在不同溶度的蛋白溶液中，时间至少为30min。通过电化学传感得到离子电流信号。利用皮安计对连接不同浓度锌指蛋白的玻璃纳米管进行离子电流测试。
实施例2，基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法，同实施例1，不同之处在于：其中，步骤三包括如下步骤：
s1，将步骤二中生成的ZIF-8溶液放入离心管中进行离心操作，析出沉淀物，60 ℃烘干成粉末状；
s2，取等量ZIF-8晶体粉末，分别与锌指蛋白溶液，缓冲溶液混合12 h后离心，烘干，如图2a、2b所示，进行吸附实验和X射线能谱分析；
s3，用等量的ZIF-67，HKUST-1，ZIF-8粉末分别与锌指蛋白溶液混合12 h后，如图2c所示测定混合溶液的圆二色谱。
步骤四，包括如下步骤：
s1，将步骤二中ZIF-8化学修饰的玻璃纳米孔道浸入在不同溶度的锌指蛋白溶液中30 min；
s2，如图5所示，利用皮安计对连接不同浓度锌指蛋白的玻璃纳米管进行离子电流测试，结果表明此方法制备出的玻璃纳米孔道是一种有效的蛋白质检测方法。
本发明首先利用玻璃拉制仪制备硼硅酸盐玻璃纳米孔道，通过将拉制好的硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入在硝酸锌和2-甲基咪唑的混合溶液中，使硼硅酸盐玻璃纳米孔道化学修饰上ZIF-8晶体。同时，我们通过圆二色谱法和吸附实验证实ZIF-8对锌指蛋白有特异性选择。因此，ZIF-8化学修饰的硼硅酸盐玻璃纳米孔道可作为一种电化学传感平台用于蛋白质的检测。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于金属有机框架材料修饰硼硅酸盐玻璃纳米孔道进行蛋白质检测的方法，其特征在于：检测方法包括如下步骤：
步骤一，用玻璃拉制仪制备硼硅酸盐玻璃纳米孔道，并进行预处理；步骤一的预处理是指：将硼硅酸盐玻璃纳米孔道依次在纯水、乙醇和超纯水中分别超声清洗20 min后，再在100℃的烘箱中干燥8 h，再自然降温至室温；玻璃拉制仪参数的拉制孔径为0.5µm；
步骤二，具体包括：
s1，配制金属有机框架材料的生长溶液，硝酸锌溶液为0.056 mol/L，2-甲基咪唑溶液为0.53 mol/L；
s2，在室温条件下，取生长溶液放置在磁力搅拌器上进行混合；磁力搅拌器的转速为400 rpm；在15 ml的硝酸锌和15ml的2-甲基咪唑溶液的混合液中搅拌混合10 min，得到ZIF-8溶液；
s3，将步骤一中拉制好的硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入金属有机框架生长溶液中；硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入混合溶液中的浸入长度为3 mm；
s4，硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入混合溶液后，选择多个时间点利用离子电流数据观察晶体对纳米玻璃管的修饰情况；修饰时间点为2 min、5 min、10 min、20 min、30 min、60min、120 min；随着修饰时间增加，晶体对玻璃纳米管的修饰程度加深，某时间点时达到极限不再变化得到了ZIF-8硼硅酸盐玻璃纳米孔道；
步骤三，具体包括：
s1，将步骤二中生成的ZIF-8溶液放入离心管中进行离心操作，析出沉淀物，60 ℃烘干成粉末状；
s2，取等量ZIF-8晶体粉末，分别与对照组和锌指蛋白溶液混合12 h后离心，烘干，进行吸附实验和X射线能谱分析；
s3，取等量对照组MOF晶体分别与锌指蛋白溶液混合12 h后，测定各个混合溶液的圆二色谱；
步骤四，ZIF-8化学修饰的硼硅酸盐玻璃纳米孔道浸入在不同浓度的锌指蛋白溶液中，通过电化学传感得到离子电流信号；浸入在不同浓度的锌指蛋白溶液的时间至少为30min；玻璃拉制仪参数的拉制孔径为0.3-30 µm；利用皮安计对连接不同浓度锌指蛋白的玻璃纳米管进行离子电流测试。
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