木质微晶纤维素胆甾相液晶织构的调控及其作为载体的生物分子检测

本项目以天然木质微晶纤维素（棒状）为载体，利用其胆甾型液晶态"选择性反射光"的特点,将抗体-抗原之间特异性免疫反应转变为"反射峰位移量（△max）"的变化，省去抗原或抗体蛋白分子的标记过程，以此来构建"非标记"的生物分子检测方法。技术路线包括：合成并调控微晶纤维素胆甾型液晶织态结构；通过将微晶纤维素表面的羟基氧化成醛基，实现对抗体或抗原的固定；实现抗体-抗原结合过程的实时检测。与现有方法相比，本项目优点在于：其一，载体微晶纤维素来自天然可再生资源，无毒，有良好的生物相容性和生理惰性；其二，无需标记过程，易制备和操作。本项目的实施，将开辟微晶纤维素在生物医学检测中应用的新途径；同时，也将推动纤维素基功能材料在未来新型高效生物传感器、以及光电子器件中的应用。

纳米晶纤维素胆甾相液晶薄膜是一类既具有纤维素的化学性质，又具有胆甾相液晶选择性反射光特性的薄膜材料；双醛纤维素是纤维素经高碘酸盐选择性氧化的产物，醛基可与生物蛋白质分子中的氨基结合形成希夫碱，因而氧化的纳米晶纤维素可作为抗体蛋白的载体，进一步与抗原蛋白结合发生特异性的免疫反应。本项目基本完成了计划内容，主要有：.（一）纳米晶纤维素悬浮制备与表征：以滤纸棉纤维素、硫酸为原料，在不同酸浓度、时间、温度条件下制备出一系列的纤维素悬浮液。结果表明，硫酸水解法制备纳米晶纤维素悬浮液的最佳范围为：硫酸浓度为64%，反应温度为60℃，反应时间0.5h-2.5h。此时颗粒尺寸在100nm左右，均一性好，表面硫含量高。（二）纳米晶纤维素悬浮液胆甾相液晶相行为：将上一步中制备的最佳纳米晶纤维素悬浮液置于扁平毛细管中，在偏光显微镜下进行液晶相有无、形成过程、临界浓度、螺距大小、螺距变化等的观察。观察表明：随着水分的挥发，胆甾相的特征结构——指纹织构会从各向同性相中析出沉降与底部，螺距逐渐减小；表面硫含量对液晶相的形成起这决定性的作用，同一浓度下，硫含量越高，螺距越小。（三）真空条件下纳米晶纤维素膜的快速制备：以酸浓度64%、反应温度60℃、反应时间2.5h的纳米晶纤维素悬浮液为原料，调节不同的真空度以减少水分挥发时间，快速制备出一系列具有胆甾相液晶选择性反射特性的纳米晶纤维素薄膜。经过偏光显微镜等表征表明：真空度通过对挥发速率的作用，影响到纳米晶纤维素悬浮液中带电颗粒有序排列的充分性，因而真空度提高会使纳米晶胆甾相纤维素薄膜的最大反射光波长红移。（四）纳米晶双醛纤维素的制备与表征：以纳米晶纤维素悬浮液、高碘酸钠为原料，在不同氧化剂用量和氧化时间条件下制备纳米晶双醛纤维素。经过红外等系列表征表明当氧化剂用量与纳米晶纤维素质量比为2：1，氧化时间为3h制备出的纳米晶双醛纤维素性能最优（五）纳米晶双醛纤维素薄膜对生物分子的检测的初步研究：制备出了纯纳米晶双醛纤维素薄膜，抗体与纳米晶氧化纤维素结合后的固相抗体纤维素膜，抗体与抗原结合后的纳米晶纤维素膜，研究了其紫外可见反射光谱，从现有情况看，该方法对抗体抗原结合过程的检测有一定效果，峰形不尖锐是主要不足，还需在实验中加以完善。（六）制备了两种荧光性能明显的接枝改性的氧化纤维素，可作为生物分子检测的载体。