利用RAFT法制备具有高选择性的溶菌酶印迹材料

Posted 2021-04-27 BCML速递

表面印迹具有传质快、位点易于达到等优势，但传统的自由基聚合很难控制印迹层的聚合物链长，从而带来洗脱困难、识别效率低等问题，因此提高印迹层对模板蛋白质的识别能力仍然是一个挑战。可逆加成-断裂链转移(RAFT)策略是一种新型的活性-可控聚合反应策略，相对于传统自由基引发的聚合策略，RAFT具有形成聚合物相对分子质量范围可控、链长和相对分子质量分布较窄、聚合反应条件温和等优点，解决了传统自由基聚合中聚合物链长度难以控制导致的功能聚合物层形貌不均的问题。这种方法近年来开始应用于分子印迹材料的制备，以期获得聚合物链可控性更强、形貌更均一的印迹聚合物层，从而获得对目标分子更高的识别特异性。

中国科学院大连化学物理研究所的张丽华团队设计了基于RAFT策略的聚合物链长可控的壳核结构的溶菌酶表面印迹材料。本研究以溶菌酶为模板，通过共价的方式将其固载于修饰了CPCP的二氧化硅颗粒表面，然后以甲基丙烯酸、甲基丙烯酰羟乙酯为功能单体，N,N'-亚甲基双丙烯酸酰胺为交联剂，于40℃进行活性-可控的聚合反应，制备得到分子印迹微球。得到的溶菌酶印迹微球对复杂样品中模板分子的识别有着较高的选择性，证明通过RAFT策略能够有效提高蛋白质印迹材料的识别能力。

Figure 1. Preparation of surface Lysozyme imprintedcore−shell particles by improved RAFT strategy.

研究者通过SEM对溶菌酶印迹材料尺寸、形状和表面结构进行了表征。利用RAFT法制备的MIP材料（RAFT-MIP）呈现较为规整的球型结构，没有明显的聚集现象（图2a）；与RAFT-MIP相比，利用传统自由基聚合制备的MIP材料（control-MIP）表面较为粗糙，并且有轻微的团聚现象（图2b）。这说明采用RAFT法有利于控制印迹层的形貌，进而影响材料对模板分子的识别能力和选择效率。

Figure 2. SEM images of (a) RAFT-MIP and (b) control-MIP, and TEM images of RAFT-MIP (c): (a, b) magnification ×2000; (c) magnification ×360 000.

研究者还进一步考察了以上蛋白质识别条件下，材料对模板蛋白质识别的动力学特征。结果表明，在5 min内识别的蛋白质可以达到识别总量的75%，60 min内可以达到平衡吸附，吸附容量可以达到5.6 mg/g，印迹因子达到3.7（control-MIP组印迹因子为1.6），进一步印证了RAFT调控的优势(图3)。

Figure 3. Kinetics of RAFT-MIP (blue points) and NIP(red points) toward the template protein, Lyz.

研究者进一步考察了在等浓度多蛋白质存在的条件下，材料对模板蛋白质的选择性识别能力。结果显示，RAFT-MIP对溶菌酶的吸附量远高于control-MIP组，说明RAFT-MIP组有着更高的印迹效率；在多种不同相对分子质量蛋白质共存的竞争识别当中，材料对模板分子溶菌酶有着最大的吸附量，这证明了RAFT策略制备的溶菌酶分子印迹微球对蛋白质混合物中的目标蛋白质有高选择性识别（图4）。

Figure 4. Eluted concentrations of proteins from MIP particles prepared by RAFT strategy and conventional polymerization as control. Incubation lasted 24 h in PBS buffer with pH 7.4.

中国科学院大连化学物理研究所的张丽华团队完成，2014年发表于期刊ACS Appl. Mater.Interfaces。

论文信息：

Qinran Li, Kaiguang Yang, Yu Liang, Bo Jiang, Jianxi Liu, Lihua Zhang*, Zhen Liang, Yukui Zhang. Surface Protein Imprinted Core−Shell Particles for High Selective Lysozyme Recognition Prepared by Reversible Addition−Fragmentation Chain Transfer Strategy. ACS Appl. Mater. Interfaces.2014,6:21954-21960.

论文链接：

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am5072783