CN113588966B - 管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法及应用 - Google Patents

管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料与生物技术领域，涉及一种管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法及应用，包括：1)聚碳酸酯膜的处理；2)建立三电极电沉积体系；3)四步电沉积；4)制备微马达。本发明制备过程简单、容易操控，制备出的微马达具有良好生物相容性、成本低廉、荧光性好、检测灵敏度高等功能丰富的优点；同时微马达在酸性水溶液环境中自发运动，能用于对真实的细胞环境检测，尤其是细胞酸性环境检测时对蛋白的监测与递送。

Description

管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法及应用
技术领域
本发明属于材料与生物技术领域，涉及一种管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法及应用。
背景技术
自驱动微马达，是一种形貌小，尺度在微纳米级别，可以将环境中的化学能、电能、光能等转化成动能，进而实现运动的智能型器件，其中依赖于将化学能转化成动能的化学驱动型微马达是当前应用较为广泛且最具潜能的微马达之一。自驱动微马达技术作为当前微观科学领域中的一个重要方向，近年来发展非常迅猛，其外形、制备方法、驱动方式也越来越多，在环境监测、药物递送、水体净化等诸多应用中取得了巨大的成就。
分子印迹技术主要特点就是提高了对被检测物的选择识别能力，通过加入模板，去除模板，形成具有特定结合位点的印迹聚合物，从而对被检测物进行识别结合，达到检测的目的。该技术作为一项发展非常成熟的技术，其具有独特的优势，有效提高了检测的效率，目前已广泛应用于生物医药、环境检测、食品安全等领域。
藻蓝蛋白被视为蓝藻爆发的指示性蛋白，其在620nm左右具有较强的荧光信号，根据这一特征，通过对水样中的藻蓝蛋白实施荧光检测，即可间接地实现对水环境蓝藻水华的监测，从而起到一定的防范和预警作用。
当前大多数微马达常选用过氧化氢作为燃料，但此类微马达成本高，不宜大规模使用，并且反应需在高浓度过氧化氢溶液中进行，一定程度也限制了其应用范围。此外，分子印迹技术与微马达的结合能够大大提升其在检测、转运方面的效果，但目前将这两种技术相结合的报道非常的稀少。而且应用于环境受限，应用范围小，尤其不能应用于人体胃部环境检测中的监测与递送。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法，过程简单、容易操控，制备出的微马达具有良好生物相容性、成本低廉、荧光性好、检测灵敏度高等功能丰富的优点；同时微马达在酸性水溶液环境中自发运动，能用于对真实的细胞环境，尤其是细胞酸性环境中对蛋白的监测与递送。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法，包括以下步骤：
1)聚碳酸酯膜的处理
在室温下用离子溅射仪对直径25mm、孔径2μm的聚碳酸酯膜的磨砂面进行喷金200s处理；然后超声震荡3min去除空气，并放置于浓度为0.5mg/mL的藻蓝蛋白溶液中浸泡20min后在空气中静置干燥20min，最后用纯水洗涤2～3次，干燥后待用；
2)建立三电极电沉积体系
将步骤1)中聚碳酸酯膜的喷金面与铝箔纸相接连后作为工作电极，以Pt丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，建立得到三电极电解体系；
3)四步电沉积
在三电极电沉积体系中，依次加入聚乙烯二氧噻吩溶液、镀铂溶液、镀镍溶液以及镀锌溶液分别对应完成聚乙烯二氧噻吩电沉积、铂电沉积、镍电沉积和锌电沉积；
4)制备微马达
将电沉积完成的聚碳酸酯膜用水洗涤2～3次，用0.05μm的氧化铝浆进行手动抛光，除去聚碳酸酯膜磨砂面所喷的金以及光滑面上的沉积物，抛光后用二氯甲烷对聚碳酸酯膜进行震荡溶解20～40min，使微马达从膜上脱离出来，同时去除藻蓝蛋白模板，溶解后用二氯甲烷洗涤2～4次，以7000～10000r/min离心2～5min收集分散的微马达。
进一步的，步骤3)中，所述聚乙烯二氧噻吩沉积过程中，沉积电压为0.5～1.0V，电聚合电量为2～5C；所述铂沉积过程中，沉积电流为-(1～4)mA，沉积时间为150～250s；所述镍沉积过程中，沉积电压为-(1～2)V，电沉积电量为1～4C；所述锌沉积过程中，沉积电压为-(1～3)V，电沉积电量为3～7C。
进一步的，所述聚乙烯二氧噻吩溶液是由15～25mmol/L乙烯二氧噻吩和200～300mmol/L聚苯乙烯磺酸钠混合而成的。
进一步的，所述镀铂溶液是由25～40mmol/L氯铂酸、25～40μmol/L硝酸铅和0.2～0.7mol/L盐酸制成的混合溶液。
进一步的，所述镀镍溶液是由1.3～2.0mol/L氨基磺酸镍、60～100mmol/L氯化镍和300～350mmol/L硼酸制成的混合溶液。
进一步的，所述镀锌溶液是60～100g/L硫酸锌和10～30g/L硼酸混合后，并用硫酸溶液缓冲至pH＝2.0～3.0得到的溶液。
一种所述的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法制备的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达。
一种管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达在真实细胞环境检测中的应用。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用模板辅助电沉积法将以蛋白质分子为模板的印迹聚合物、提供磁性的金属镍，以及在酸性环境下可发生产气反应实现自驱动的金属锌结合，得到管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达，其荧光性好、检测灵敏度高、便于观察；微马达可在酸性水溶液环境中自发运动，用于蛋白质的选择识别，并在复杂真实的细胞环境中保持良好的性质。
2、本发明在分步电沉积时，选用掺杂了聚苯乙烯磺酸钠的聚乙烯二氧噻吩为电聚合材料，该复合物具有优良的成膜性和稳定性，能与蛋白质产生必要的相互作用，非常适合用于蛋白质靶点的印迹；以藻蓝蛋白为模板，将表面分子印迹技术与自驱动微马达技术相结合，赋予微马达一定的选择识别能力，其可对水样中的藻蓝蛋白进行自主吸附，从而对环境中的蓝藻起到监测作用；微马达内含金属镍，具有一定的磁性，相当于在微马达自驱动的同时可采用外界磁场来改变其运动方向，为微马达构建了人工导航系统；微马达最内层沉积了金属锌，其可在酸性燃料中发生产气反应，进而推动微马达的运动，是对过去常用的过氧化氢燃料驱动型微马达的补充；同时，微马达沉积的金属锌含量丰富，而锌作为人体必需微量元素之一，其生物相容性好，制作成本低廉，未来有望应用于人体胃部环境中。
3、本发明提供的微马达可以在酸性水溶液环境中自发运动，如人体胃部环境、工业酸性废水、实验室酸性环境等，相较于目前最常见且应用最多的铂催化型微马达来说，锌基酸驱动微马达的应用范围更加宽泛实用，拓展传统的铂催化型微马达只能在高浓度的双氧水环境中的限制，因此可作为铂催化型微马达的有益补充。
4、本发明提供的微马达，还具有对蛋白质进行识别结合的功能，可应用于蛋白的检测、筛选；还可在复杂真实的细胞环境中仍保持良好的性质，为体内药物递送奠定了基础。
附图说明
图1为管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备原理图；
图2为管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的扫描电镜图(A-D)；
图3为管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的能谱分析图；
图4为管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达对藻蓝蛋白的吸附效果图，其中(A)与(C)为印迹微马达，(B)与(D)为非印迹微马达；
图5为管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达在酸性环境中的显微图；
图6为管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达在复杂真实的细胞环境中的荧光照片。
具体实施方式
现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
参见图1，本发明提供的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法包括以下步骤：
1)聚碳酸酯膜的处理
在室温下用离子溅射仪对直径25mm、孔径2μm的聚碳酸酯膜的磨砂面进行喷金200s处理；然后超声震荡3min去除空气，并放置于浓度为0.5mg/mL的藻蓝蛋白溶液中浸泡20min后在空气中静置干燥20min，最后用纯水洗涤2～3次，干燥后待用；
本步骤主要是对聚碳酸酯膜进行处理，然后在其上吸附藻蓝蛋白；
2)建立三电极电沉积体系
将步骤1)中聚碳酸酯膜的喷金面与铝箔纸相接连后作为工作电极，以Pt丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，建立得到三电极电解体系；
3)四步电沉积
在三电极电沉积体系中，依次加入聚乙烯二氧噻吩溶液、镀铂溶液、镀镍溶液以及镀锌溶液分别对应完成聚乙烯二氧噻吩电沉积、铂电沉积、镍电沉积和锌电沉积；
具体的，在四个溶液中对应完成四步电沉积。每完成一次沉积，向电沉积体系中再加入下一个溶液，依次类推，直至四次沉积全部完成。
具体的，第一步电沉积：聚乙烯二氧噻吩电沉积过程中，沉积电压为0.5～1.0V，电聚合电量为2～5C；聚乙烯二氧噻吩溶液是由15～25mmol/L乙烯二氧噻吩和200～300mmol/L聚苯乙烯磺酸钠混合而成的。
第二步电沉积：铂电沉积过程中，沉积电流为-(1～4)mA，沉积时间为150～250s；镀铂溶液是由25～40mmol/L氯铂酸、25～40μmol/L硝酸铅和0.2～0.7mol/L盐酸制成的混合溶液
第三步电沉积：镍电沉积过程中，沉积电压为-(1～2)V，电沉积电量为1～4C；镀镍溶液是由1.3～2.0mol/L氨基磺酸镍、60～100mmol/L氯化镍和300～350mmol/L硼酸制成的混合溶液
第四步电沉积：锌电沉积过程中，沉积电压为-(1～3)V，电沉积电量为3～7C；镀锌溶液是60～100g/L硫酸锌和10～30g/L硼酸混合后，并用硫酸溶液缓冲至pH＝2.0～3.0得到的溶液。
4)制备出微马达(溶解膜、去蛋白)
将电沉积完成的聚碳酸酯膜用水洗涤2～3次，用0.05μm的氧化铝浆进行手动抛光，除去聚碳酸酯膜磨砂面所喷的金以及光滑面上的沉积物，抛光后用二氯甲烷对聚碳酸酯膜进行震荡溶解20～40min，使微马达从膜上脱离出来，同时去除藻蓝蛋白模板，溶解后用二氯甲烷洗涤2～4次，以7000～10000r/min离心2～5min收集分散的微马达。
下面以几组实施例对本发明的制备方法进行详细的说明，但本发明对微马达的制备不限于此。
实施例1
本实施例提供的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法包括如下步骤：
1)聚碳酸酯膜的处理
在室温下用离子溅射仪对直径25mm、孔径2μm的聚碳酸酯膜的磨砂面进行喷金200s处理；然后超声震荡3min去除其孔径内部的空气，将其放置于0.5mg/mL的藻蓝蛋白溶液中，浸泡20min后在空气中静置干燥20min，最后用纯水洗涤3次，干燥后待用；
2)组装电解池，将上述处理后的聚碳酸酯膜的喷金的一面与铝箔纸相连用作工作电极，以Pt丝为对电极，Ag/AgCl(饱和氯化钾)为参比电极，形成三电极电沉积体系；
3)进行四步电沉积
3.1)掺杂了聚苯乙烯磺酸钠的聚乙烯二氧噻吩电沉积：在电解池中加入6.5mL含20mmol/L乙烯二氧噻吩(EDOT)和250mmol/L聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)的混合溶液，采用恒电压法进行沉积，沉积电压为+0.8V，电聚合电量为4C；
3.2)铂电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含33mmol/L氯铂酸、33μmol/L硝酸铅和0.5mol/L盐酸的混合溶液，采用恒电流法进行沉积，沉积电流为-2mA，沉积时间为200s。
3.3)镍电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含1.6mol/L氨基磺酸镍、84mmol/L氯化镍和322mmol/L硼酸的混合溶液，采用恒电压法进行沉积，沉积电压为-1.3V，沉积电量为2C。
3.4)锌电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含80g/L硫酸锌和20g/L硼酸，并用硫酸溶液缓冲至pH＝2.5的混合溶液采用恒电压法进行沉积，沉积电压为-1.2V，沉积电量为5C。
本实施例中，在进行分步电沉积时，电解池中加入的溶液体积、与藻蓝蛋白和聚碳酸酯膜等原料之间并无准确的配比关系，为了能顺利地进行电沉积，加入电解溶液的体积只需保证充足，能够达到相应的电聚合电量即可。
4)微马达的收集：
将电沉积完成的聚碳酸酯膜用水洗涤3次，并用0.05μm的氧化铝浆对其正反面进行手动抛光，直至膜变得透明即可，此步是为了除去膜磨砂面所喷的金，以及光滑面上的沉积物；然后用二氯甲烷对抛光的聚碳酸酯膜进行震荡溶解30min，使微马达能够从膜上脱离出来，同时去除微马达表面结合的蛋白质模板，然后再用二氯甲烷洗涤2次，以8000r/min离心3min收集分散的微马达，最后用无水乙醇洗涤3次，于室温下储存于无水乙醇中，即可得到管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达。
实施例2
本实施例提供的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法包括如下步骤：
1)聚碳酸酯膜的处理
在室温下用离子溅射仪对直径25mm、孔径2μm的聚碳酸酯膜的磨砂面进行喷金200s处理；然后超声震荡3min去除其孔径内部的空气，将其放置于0.5mg/mL的藻蓝蛋白溶液中，浸泡20min后在空气中静置干燥20min，最后用纯水洗涤3次，干燥后待用；
2)组装电解池，将上述处理后的聚碳酸酯膜的喷金的一面与铝箔纸相连用作工作电极，以Pt丝为对电极，Ag/AgCl(饱和氯化钾)为参比电极，形成三电极电沉积体系；
3)进行四步电沉积
3.1)掺杂了聚苯乙烯磺酸钠的聚乙烯二氧噻吩电沉积：在电解池中加入6.5mL含15mmol/L乙烯二氧噻吩(EDOT)和300mmol/L聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)的混合溶液，采用恒电压法进行沉积，沉积电压为+0.85V，电聚合电量为2C；
3.2)铂电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含25mmol/L氯铂酸、40μmol/L硝酸铅和0.2mol/L盐酸的混合溶液，采用恒电流法进行沉积，沉积电流为-1mA，沉积时间为150s。
3.3)镍电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含1.3mol/L氨基磺酸镍、100mmol/L氯化镍和300mmol/L硼酸的混合溶液，采用恒电压法进行沉积，沉积电压为-1V，沉积电量为1C。
3.4)锌电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含60g/L硫酸锌和10g/L硼酸，并用硫酸溶液缓冲至pH＝2.0的混合溶液采用恒电压法进行沉积，沉积电压为-1.0V，沉积电量为3C；
4)微马达的收集：
将电沉积完成的聚碳酸酯膜用水洗涤2次，并用0.05μm的氧化铝浆对其正反面进行手动抛光，直至膜变得透明即可，此步是为了除去膜磨砂面所喷的金，以及光滑面上的沉积物；然后用二氯甲烷对抛光的聚碳酸酯膜进行震荡溶解20min，使微马达能够从膜上脱离出来，同时去除微马达表面结合的蛋白质模板，然后再用二氯甲烷洗涤2次，以7000r/min离心5min收集分散的微马达，最后用无水乙醇洗涤3次，于室温下储存于无水乙醇中，即可得到管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达。
实施例3
本实施例提供的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法包括如下步骤：
1)聚碳酸酯膜的处理
在室温下用离子溅射仪对直径25mm、孔径2μm的聚碳酸酯膜的磨砂面进行喷金200s处理；然后超声震荡3min去除其孔径内部的空气，将其放置于0.5mg/mL的藻蓝蛋白溶液中，浸泡20min后在空气中静置干燥20min，最后用纯水洗涤3次，干燥后待用；
2)组装电解池，将上述处理后的聚碳酸酯膜的喷金的一面与铝箔纸相连用作工作电极，以Pt丝为对电极，Ag/AgCl(饱和氯化钾)为参比电极，形成三电极电沉积体系；
3)进行四步电沉积
3.1)掺杂了聚苯乙烯磺酸钠的聚乙烯二氧噻吩电沉积：在电解池中加入6.5mL含25mmol/L乙烯二氧噻吩(EDOT)和200mmol/L聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)的混合溶液，采用恒电压法进行沉积，沉积电压为+0.7V，电聚合电量为3C；
3.2)铂电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含40mmol/L氯铂酸、25μmol/L硝酸铅和0.7mol/L盐酸的混合溶液，采用恒电流法进行沉积，沉积电流为-3mA，沉积时间为200s。
3.3)镍电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含2.0mol/L氨基磺酸镍、60mmol/L氯化镍和320mmol/L硼酸的混合溶液，采用恒电压法进行沉积，沉积电压为-1.5V，沉积电量为3C。
3.4)锌电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含75g/L硫酸锌和15g/L硼酸，并用硫酸溶液缓冲至pH＝2.5的混合溶液采用恒电压法进行沉积，沉积电压为-2.0V，沉积电量为4C；
4)微马达的收集：
将电沉积完成的聚碳酸酯膜用水洗涤3次，并用0.05μm的氧化铝浆对其正反面进行手动抛光，直至膜变得透明即可，此步是为了除去膜磨砂面所喷的金，以及光滑面上的沉积物；然后用二氯甲烷对抛光的聚碳酸酯膜进行震荡溶解30min，使微马达能够从膜上脱离出来，同时去除微马达表面结合的蛋白质模板，然后再用二氯甲烷洗涤3次，以9000r/min离心4min收集分散的微马达，最后用无水乙醇洗涤3次，于室温下储存于无水乙醇中，即可得到管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达。
实施例4
本实施例提供的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法包括如下步骤：
1)聚碳酸酯膜的处理
在室温下用离子溅射仪对直径25mm、孔径2μm的聚碳酸酯膜的磨砂面进行喷金200s处理；然后超声震荡3min去除其孔径内部的空气，将其放置于0.5mg/mL的藻蓝蛋白溶液中，浸泡20min后在空气中静置干燥20min，最后用纯水洗涤2次，干燥后待用；
2)组装电解池，将上述处理后的聚碳酸酯膜的喷金的一面与铝箔纸相连用作工作电极，以Pt丝为对电极，Ag/AgCl(饱和氯化钾)为参比电极，形成三电极电沉积体系；
3)进行四步电沉积
3.1)掺杂了聚苯乙烯磺酸钠的聚乙烯二氧噻吩电沉积：在电解池中加入6.5mL含18mmol/L乙烯二氧噻吩(EDOT)和260mmol/L聚苯乙烯磺酸钠(NaPSS)的混合溶液，采用恒电压法进行沉积，沉积电压为+1.0V，电聚合电量为5C；
3.2)铂电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含35mmol/L氯铂酸、30μmol/L硝酸铅和0.2mol/L盐酸的混合溶液，采用恒电流法进行沉积，沉积电流为-4mA，沉积时间为250s。
3.3)镍电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含1.5mol/L氨基磺酸镍、90mmol/L氯化镍和3250mmol/L硼酸的混合溶液，采用恒电压法进行沉积，沉积电压为-2.0V，沉积电量为4C；
3.4)锌电沉积：将上述溶液回收，加入6.5mL含100g/L硫酸锌和30g/L硼酸，并用硫酸溶液缓冲至pH＝3.0的混合溶液采用恒电压法进行沉积，沉积电压为-3.0V，沉积电量为7C；
4)微马达的收集：
将电沉积完成的聚碳酸酯膜用水洗涤2次，并用0.05μm的氧化铝浆对其正反面进行手动抛光，直至膜变得透明即可，此步是为了除去膜磨砂面所喷的金，以及光滑面上的沉积物；然后用二氯甲烷对抛光的聚碳酸酯膜进行震荡溶解40min，使微马达能够从膜上脱离出来，同时去除微马达表面结合的蛋白质模板，然后再用二氯甲烷洗涤4次，以10000r/min离心3min收集分散的微马达，最后用无水乙醇洗涤3次，于室温下储存于无水乙醇中，即可得到管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达。
进一步的，在实施例1～实施例4的基础上，对本发明制备的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的优越性进行试验验证。
试验1：扫描电镜
试验组：实施例1制备的微马达
试验过程：采用环境扫描电子显微镜(Quanta 200)仪器，在高真空条件下，选择加速电压为20.0kV，对实施例1制备的微马达进行扫描电镜，结果如图2所示。
参见图2，通过扫描电镜进行观察，可看到微马达呈长棒状，两端直径不一，内部为明显中空结构。
试验2能谱分析
试验组：实施例1制备的微马达
试验过程：采用环境扫描电子显微镜(Quanta 200)内自带的能谱分析仪器，在高真空条件下，对实施例1制备的微马达进行能谱测量，结果如图3所示。
从图3的能谱分析，可以得到微马达的组成，即微马达内部成功沉积了所需物质及元素，具体包括C、O、Ni、Au、Pt、Zn元素，微马达内含金属镍，由于镍具有一定的磁性，相当于在微马达自驱动的同时可采用外界磁场来改变其运动方向，为微马达构建了人工导航系统；微马达最内层沉积了金属锌，其可在酸性燃料中发生产气反应，进而推动微马达的运动，是对过去常用的过氧化氢燃料驱动型微马达的补充；同时，微马达沉积的金属锌含量丰富，而锌作为人体必需微量元素之一，其生物相容性好，制作成本低廉，确保其在酸性环境中有着较长的运动寿命。
试验3微马达的荧光性
试验组：实施例1制备的微马达(印迹微马达)
对照组：本组采用的是非印迹微马达，与实施例1制备的微马达的区别在于：非印迹微马达在进行聚碳酸酯膜处理时并未浸泡至藻蓝蛋白溶液中，其余制备步骤一致，使得制备的微马达表面未形成印迹层。
试验过程：将选取的试验组微马达加入至0.2mL、0.5mg/mL的藻蓝蛋白溶液中，浸泡20分钟后，去除上清液，加入0.1mL超纯水，并采用涡旋振荡器处理微马达溶液，使其分散均匀。采用激光共聚焦显微镜(FV1200)，选用荧光染料为“Alexa Fluor 633”，在放大倍数为20倍条件下(显微镜的试验参数)，观测微马达是否具有荧光，结果如图4所示。
将对照组选取的非印迹微马达，经过同样的处理，然后采用激光共聚焦显微镜观测微马达是否具有荧光，结果如图4所示。
其中：图4A为试验组的印迹微马达在暗场下的荧光照片；图4B为对照组的非印迹微马达在暗场下的荧光照片；图4C为试验组的印迹微马达在明场下的普通照片；图4D为对照组的非印迹微马达在明场下的普通照片。
从图4可以看出：实施例1制备的印迹微马达成功吸附了藻蓝蛋白，在暗场下可发出清晰的红色荧光(图4A)；而暗场下的非印迹微马达(图4B)并没有与明场相对应的红色荧光，体现出印迹微马达具有较好的识别结合能力。
试验5
为验证微马达在酸性环境中能否产生气泡，将其应用于酸性环境中。
试验组：实施例1制备的微马达
试验过程：
将浓度为0.64mol/L盐酸(内含2％曲拉通，用作表面活性剂)与等量微马达溶液混合，此时混合液的pH约为1.0，在放大倍数为10倍的显微镜下，观察溶液内部结构，参见图5。
从图5可见，本发明制备的印迹微马达瞬间产生许多气泡，说明锌已被成功电沉积在微马达内部，在酸性环境下，其可产生气泡，进而推动微马达运动。
试验6
为进一步拓展微马达的应用场景与领域，将微马达应用于细胞环境中。
试验组：实施例1制备的微马达
试验过程：
选用人体肝细胞，先对其进行培养、复苏，待到培养皿中细胞密度达到80％-90％左右时进行传代培养，制作细胞爬片，放置在培养箱中培养；将培养好的细胞爬片取出，滴入20uL吸附了藻蓝蛋白的微马达溶液，并加入1滴DAPI染色剂对细胞进行染色，然后在20倍的激光共聚焦显微镜下进行观察。
具体的，在荧光场和明场条件下，分别对吸附藻蓝蛋白的微马达溶液、加入DAPI染色剂的人体肝细胞以及人体肝细胞和吸附藻蓝蛋白的微马达两者的混合进行观察，结果如图6所示。
其中，图6第一行DAPI染色的人体肝细胞的荧光场是在测量前选用荧光染料“DAPI”进行单通道测量；第二行吸附藻蓝蛋白的微马达的荧光场是在测量前选用荧光染料“Alexa Fluor 633”进行单通道测量；第三行人体肝细胞和微马达的荧光场是在测量前同时选用荧光染料“DAPI”和“Alexa Fluor 633”进行双通道测量。所有的明场图是在打开照明、放大倍数为20倍的激光共聚焦显微镜下直接测量的。所有的混合场是荧光场和明场的叠加，是为了证明荧光物质确实是待测物质发出的。
从图6可以看出：人体肝细胞因其内部DNA与染色剂DAPI反应而呈现蓝色荧光，形状为圆形；微马达因吸附有藻蓝蛋白而呈现红色荧光，形状为长棒状；而将吸附有藻蓝蛋白的微马达与染色了的细胞混合在一起可成功看到两者各自的荧光，即微马达在充满细胞的环境中仍能发出红色荧光，代表微马达除了当前应用较为广泛的水环境，也可应用于复杂的细胞环境中，这有利于拓展微马达的应用场景与领域，为日后进行体内药物递送等奠定了一定的基础。
上述试验验证是通过实施例1制备的微马达进行说明，实际应用时，对其余实施例制备的微马达也进行了分析验证，微马达的结构均为与实施例1制备的微马达结构相似，均呈长棒状，两端直径不一，内部为明显中空结构；制备的微马达内部也成功沉积C、O、Ni、Au、Pt、Zn元素，微马达具有荧光性，被视为蓝藻爆发的指示性蛋白的藻蓝蛋白为目标物，其检测灵敏度高，便于观察，还具有对蛋白质进行识别结合的功能，可应用于蛋白的检测、筛选，尤其能用于真实的细胞环境中，特别是用于酸性环境细胞检测中，对于蛋白的检测和筛选。

Claims (8)

1.一种管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)聚碳酸酯膜的处理
在室温下用离子溅射仪对直径25mm、孔径2μm的聚碳酸酯膜的磨砂面进行喷金200s处理；然后超声震荡3min去除空气，并放置于浓度为0.5mg/mL的藻蓝蛋白溶液中浸泡20min后在空气中静置干燥20min，最后用纯水洗涤2～3次，干燥后待用；
2)建立三电极电沉积体系
将步骤1)中聚碳酸酯膜的喷金面与铝箔纸相接连后作为工作电极，以Pt丝为对电极，Ag/AgCl为参比电极，建立得到三电极电解体系；
3)四步电沉积
在三电极电沉积体系中，依次加入聚乙烯二氧噻吩溶液、镀铂溶液、镀镍溶液以及镀锌溶液分别对应完成聚乙烯二氧噻吩电沉积、铂电沉积、镍电沉积和锌电沉积；
4)制备微马达
将电沉积完成的聚碳酸酯膜用水洗涤2～3次，用0.05μm的氧化铝浆进行手动抛光，除去聚碳酸酯膜磨砂面所喷的金以及光滑面上的沉积物，抛光后用二氯甲烷对聚碳酸酯膜进行震荡溶解20～40min，使微马达从膜上脱离出来，同时去除藻蓝蛋白模板，溶解后用二氯甲烷洗涤2～4次，以7000～10000r/min离心2～5min收集分散的微马达。
2.根据权利要求1所述的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述聚乙烯二氧噻吩沉积过程中，沉积电压为+0.5～1.0V，电聚合电量为2～5C；所述铂沉积过程中，沉积电流为-(1～4)mA，沉积时间为150～250s；所述镍沉积过程中，沉积电压为-(1～2)V，电沉积电量为1～4C；所述锌沉积过程中，沉积电压为-(1～3)V，电沉积电量为3～7C。
3.根据权利要求2所述的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯二氧噻吩溶液是由15～25mmol/L乙烯二氧噻吩和200～300mmol/L聚苯乙烯磺酸钠混合而成的。
4.根据权利要求2所述的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法，其特征在于，所述镀铂溶液是由25～40mmol/L氯铂酸、25～40μmol/L硝酸铅和0.2～0.7mol/L盐酸制成的混合溶液。
5.根据权利要求2所述的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法，其特征在于，所述镀镍溶液是由1.3～2.0mol/L氨基磺酸镍、60～100mmol/L氯化镍和300～350mmol/L硼酸制成的混合溶液。
6.根据权利要求2所述的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法，其特征在于，所述镀锌溶液是60～100g/L硫酸锌和10～30g/L硼酸混合后，并用硫酸溶液缓冲至pH＝2.0～3.0得到的溶液。
7.一种如权利要求1或2所述的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达的制备方法制备的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达。
8.一种如权利要求7所述的管状蛋白印迹锌基酸驱动磁性微马达在真实细胞环境检测中的应用。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104089940A (zh) * 2014-07-22 2014-10-08 中国科学院烟台海岸带研究所 一种管状蛋白质印迹催化磁性微马达及其制备和应用
CN108051493A (zh) * 2017-11-27 2018-05-18 山东师范大学 一种用于自驱动的聚氨基酸微纳米马达的制备方法
WO2020099560A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-22 Danmarks Tekniske Universitet Electrochemical sensor system comprising molecularly imprinted polymer for early warning of urinary tract infections

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104089940A (zh) * 2014-07-22 2014-10-08 中国科学院烟台海岸带研究所 一种管状蛋白质印迹催化磁性微马达及其制备和应用
CN108051493A (zh) * 2017-11-27 2018-05-18 山东师范大学 一种用于自驱动的聚氨基酸微纳米马达的制备方法
WO2020099560A1 (en) * 2018-11-16 2020-05-22 Danmarks Tekniske Universitet Electrochemical sensor system comprising molecularly imprinted polymer for early warning of urinary tract infections

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
微纳米马达的运动控制及其在精准医疗中的应用;刘聪慧;黄金荣;宋永超;许太林;张学记;;中国科学:化学(第01期);全文 *

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