CN111751415A - 一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于传感器技术领域，公开了一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法。本发明用紫外灯等方法诱导胰岛素淀粉样纤维化，以金电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，使用多通道数据采集器，进行实时采集开路电位数据。该方法实时追踪检测胰岛素淀粉样纤维化的过程：第一阶段开路电位变化较为缓慢；第二阶段开路电位迅速增大，第三阶段开路电位变得较为平稳。其纤维生长曲线呈“s”型，与透射电子显微镜的测试结果一致。该方法成本低廉、操作简便、数据处理简单、所需样品用量少，是一种对淀粉样蛋白纤维无损的实时高灵敏度检测，在生物传感的电化学检测领域有广阔的应用前景。

Description

一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法。
背景技术
蛋白质分子是细胞活动的基础，正确的空间结构是其发挥正常生理功能的先决条件。在某些条件下，蛋白质可发生错误折叠而导致淀粉样纤维化。淀粉样纤维沉积是很多人类疾病，如亨廷顿氏病、糖尿病、帕金森病以及阿尔兹海默症等的共同特征之一，所以探究影响蛋白质的结构稳定性及其淀粉样纤维化的环境条件具有重要意义。紫外光是日常引起蛋白质结构失稳的一个重要因素。而牛胰岛素一级结构简单、分子量小，和人胰岛素具有高度的相似性，且极易形成淀粉样纤维，通常将其作为研究多肽淀粉样纤维化、筛选抗纤维化药物以及纤维细胞毒性分子机制的模型分子。所以，通过紫外光诱导胰岛素纤维化，研究蛋白质淀粉样纤维形成的环境条件和分子机制对于探索相关疾病的病因和治疗方法具有重要的理论意义和实际应用价值。
目前，研究胰岛素淀粉样纤维形成有圆二色谱、荧光光谱、拉曼光谱、太赫兹时域光谱、电子显微镜、偏振光显微镜和相关性分析等常见方法，但这些方法普遍测试费用较高、数据分析较复杂、样品处理较麻烦。相比之下，电化学仪器成本低、灵敏度高且操作简便。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法。该方法是利用紫外灯等方法诱导胰岛素淀粉样纤维化，实时采集开路电位数据，实现对淀粉样蛋白纤维无损的实时高灵敏度检测，是一种操作快速简便、低廉环保、高效稳定的电化学方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法，包括以下步骤：
(1)配制三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液，并以此配制胰岛素溶液；
(2)诱导胰岛素溶液淀粉样纤维化，将金电极作为工作电极浸入胰岛素溶液中，以饱和甘汞电极为参比电极，分别与多通道数据采集器的2个电极接头连接，进行自动测试，实时采集开路电位数据；
(3)依据步骤(2)得到诱导处理不同时间的实时开路电位数据，绘制开路电位随诱导处理时间变化曲线。
优选地，步骤(1)所述胰岛素溶液的浓度为0.1～500μmol/L，更加优选为4μmol/L。
优选地，步骤(1)所述三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液的浓度为0.02mol/L，且pH值为2.0～9.0。
优选地，步骤(2)所述诱导胰岛素溶液淀粉样纤维化是使用紫外光进行诱导；步骤(3)所述诱导处理是指紫外光光照。
优选地，所述紫外光的光源波长为5～500nm。
优选地，步骤(3)所述诱导处理时间为1s～30d。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：本发明无需繁琐的样品处理以及复杂的电极修饰，可避免样品处理及修饰电极而导致的成本高、耗时长、操作繁琐。其不仅具有高灵敏度、高兼容性和低检出限等优点，而且能够对淀粉样纤维化过程进行无损实时监测；本发明在识别胰岛素纤维化的过程中，能快速读取电化学信号的数据，有利于实际样品中高效检测，具有一定的现实意义，在生物传感的电化学检测领域有广阔的应用前景。
附图说明
图1为浓度为4μmol/L的胰岛素溶液有无经紫外光辐照的不同时间与开路电位的关系曲线图，其中曲线1、2分别对应可见光和紫外光照射。
图2为胰岛素经紫外光辐照5小时后透射电子显微镜显示的形貌，标尺均为50nm。
图3为胰岛素经可见光辐照的透射电子显微镜显示的形貌，标尺为50nm。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例进一步说明本发明，但本发明的实施方式不限于此。
根据本发明设计目的，同类物质的简单替代以及尺寸形状的变化，例如改变电极外观(如改为正方形或其它形状)，改变蛋白质的种类，改变紫外光的类型，改变溶质的用量或者溶液的pH值等均应属于本发明的范围；下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为本技术领域现有的常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1：胰岛素溶液的配制
(1)使用酸度计配制pH 2.0～3.0的稀盐酸，并以此配制200μmol/L的胰岛素母液，母液按照单次使用剂量，分装冻存于冰箱中；
(2)使用酸度计配制pH 2.0～9.0的0.02mol·L-1三羟甲基氨基甲烷/0.1mol·L- 1NaCl缓冲溶液；
(3)用移液枪量取40μL胰岛素母液(200μmol/L)置于石英比色皿中，往石英比色皿中加入1960μL的步骤(2)得到的缓冲溶液，得到4μmol/L的胰岛素溶液。
实施例2：实时采集紫外光诱导胰岛素淀粉样纤维化的开路电位数据
将抛光处理完成的金电极作为工作电极浸入实施例1制备的4μmol/L的胰岛素溶液中，以饱和甘汞电极为参比电极，分别与多通道数据采集器的2个电极接头连接，进行自动测试，实时采集开路电位数据。记录紫外光照射不同时间的实时开路电位数据，绘制开路电位随光照时间变化曲线；
结果如图1中曲线2所示，随着紫外光照射时间的增加，开路电位具有显著变化。第一阶段开路电位变化较为缓慢；第二阶段开路电位迅速增大，第三阶段开路电位变得较为平稳。其纤维生长曲线呈“s”型。更重要的是如图1中曲线1所示，胰岛素溶液随着可见光照射时间的变化，并没有这种成核-延伸-形成纤维，呈“s”型的动力学特征，这表明可以通过紫外光诱导胰岛素溶液淀粉样纤维化，实时采集其开路电位数据，实现胰岛素淀粉样纤维化的实时电化学检测。
实施例3：胰岛素淀粉样纤维化的透射电子显微镜测试
用移液枪量取实施例1制备的200μL胰岛素母液(200μmol/L)置于石英比色皿中，往石英比色皿中加入1800μL去离子水，得到20μmol/L的胰岛素溶液。用实施例2同款紫外光对胰岛素溶液照射5小时。取照射后5μL胰岛素溶液于铜网上，隔夜自然晾干，再次滴加5μL胰岛素溶液于铜网上，自然晾干即于透射电子显微镜上检测纤维形态，如图2所示。将可见光照射的胰岛素溶液按照同样的浓度，同样的处理，进行透射电子显微镜测试，如图3所示。
结果如图3所示，可见光照射下，胰岛素为均匀且分散的颗粒状。而如图2所示，经过紫外光照射5小时，胰岛素团聚纠缠为淀粉样纤维结构。图2与3显著的结构差别，证明紫外光确实诱导胰岛素由自然状态变成淀粉样纤维，测试结果与实施例2一致，本发明可对淀粉样蛋白纤维进行无损的实时高灵敏度检测。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)配制三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液，并以此配制胰岛素溶液；
(2)诱导胰岛素溶液淀粉样纤维化，将金电极作为工作电极浸入胰岛素溶液中，以饱和甘汞电极为参比电极，分别与多通道数据采集器的2个电极接头连接，进行自动测试，实时采集开路电位数据；
(3)依据步骤(2)得到诱导处理不同时间的实时开路电位数据，绘制开路电位随诱导处理时间变化曲线。
2.根据权利要求1所述的一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法，其特征在于：步骤(1)所述胰岛素溶液的浓度为0.1～500μmol/L。
3.根据权利要求2所述的一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法，其特征在于：步骤(1)所述胰岛素溶液的浓度为4μmol/L。
4.根据权利要求1所述的一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法，其特征在于：步骤(1)所述三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液的浓度为0.02mol/L，且pH值为2.0～9.0。
5.根据权利要求1所述的一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法，其特征在于：步骤(2)所述诱导胰岛素溶液淀粉样纤维化是使用紫外光进行诱导；步骤(3)所述诱导处理是指紫外光光照。
6.根据权利要求5所述的一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法，其特征在于：所述紫外光的光源波长为5～500nm。
7.根据权利要求1所述的一种胰岛素淀粉样纤维化的电化学检测方法，其特征在于：步骤(3)所述诱导处理时间为1s～30d。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080003691A1 (en) * 2004-03-25 2008-01-03 Fuence Co., Ltd. Method of Detecting Conformational Change of an Amyloid Protein, a Method of Searching a Substance Having an Activity that Affects to Conformational Change of an Amyloid Protein, and Method of Searching a Therapeutic or Diagnostic Agent for Amyloid-Related Diseases
WO2012009322A1 (en) * 2010-07-12 2012-01-19 Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona, Acting For And On Behalf Of Arizona State University Methods and device for tuning multiplexed markers for disease assay
JP2016180662A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 学校法人甲南学園 アミロイドβペプチドを電気化学的に測定するためのバイオセンサ
CN108333232A (zh) * 2018-01-16 2018-07-27 吉林省吴太感康药业有限公司 一种人工牛黄的电化学指纹图谱的检测方法
CN108489941A (zh) * 2018-01-31 2018-09-04 吉林大学 溴酚蓝在作为检测牛胰岛素淀粉样纤维探针和作为牛胰岛素淀粉样纤维抑制剂方面的应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080003691A1 (en) * 2004-03-25 2008-01-03 Fuence Co., Ltd. Method of Detecting Conformational Change of an Amyloid Protein, a Method of Searching a Substance Having an Activity that Affects to Conformational Change of an Amyloid Protein, and Method of Searching a Therapeutic or Diagnostic Agent for Amyloid-Related Diseases
WO2012009322A1 (en) * 2010-07-12 2012-01-19 Arizona Board Of Regents, A Body Corporate Of The State Of Arizona, Acting For And On Behalf Of Arizona State University Methods and device for tuning multiplexed markers for disease assay
JP2016180662A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 学校法人甲南学園 アミロイドβペプチドを電気化学的に測定するためのバイオセンサ
CN108333232A (zh) * 2018-01-16 2018-07-27 吉林省吴太感康药业有限公司 一种人工牛黄的电化学指纹图谱的检测方法
CN108489941A (zh) * 2018-01-31 2018-09-04 吉林大学 溴酚蓝在作为检测牛胰岛素淀粉样纤维探针和作为牛胰岛素淀粉样纤维抑制剂方面的应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANNA LOKSZTEJN等: "Tyrosine side chains as an electrochemical probe of stacked β-sheet protein conformations", 《BIOELECTROCHEMISTRY》 *
RUI LIU等: "Photo-induced inhibition of insulin amyloid fibrillation on online laser measurement", 《BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS》 *

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