"电点击"技术构建多糖基免疫电极芯片及检测微囊藻毒素研究

环境富营养化引发的蓝藻爆发及产生的藻毒素污染正严重威胁人体健康，而今仍缺乏对其有效的现场实时检测技术。本项目拟研制新型电化学免疫芯片用于水体中藻毒素的快速灵敏检测，研究以解决 免疫蛋白分子在电极表面的定位和高效组装基本科学问题为目标，基于壳聚糖是生物分子优良载体的理论基础，针对存在的蛋白分子固定效率低及稳定性差的难题，利用点击化学反应效率高，条件温和的优点，从多糖基微电极芯片的构建出发，结合电化学控制和点击化学，创造"电点击"技术控制蛋白分子和多糖修饰微电极间的点击反应，借助亲和蛋白和蛋白标签实现抗体分子的定点高效组装，制备多糖基免疫电极芯片，并利用电化学酶标免疫竞争法快速灵敏高效检测水体中的藻毒素。该电化学免疫芯片体积小，分析速度快，测定简便，稳定性好，可利用多电极同时测定，准确度高，对发展小型化，实时测定的环境分析设备具有重要的意义。

多糖具有良好的生物相容性、生物降解性和生物亲和性，同时多糖能稳定生物分子（蛋白质、多肽、抗体等）和具有多种官能团（羟基、氨基、羧基等）供衍生化和生物分子连接。点击化学是一类快速合成大量化合物的新方法，该反应易于操作，能高产率生成目标产物，反应条件温和（在常温、水溶剂中也能进行），已成为修饰生物分子的理想手段。本研究采用活性生物多糖壳聚糖为载体，利用电沉积方法在电极芯片上原位生成壳聚糖凝胶，进一步通过“电点击”的手段在壳聚糖表面连接生物分子，构建多糖免疫电极芯片，通过电化学方法检测环境毒素。目前已取得的主要成果：(1) 揭示了壳聚糖电沉积的机理，发现在壳聚糖电沉积液中加入氧化性物质能有效促进沉积，并确定了壳聚糖电沉积的最优条件。（2）通过调控电信号“on/off”输入和模板法在电极表面控制壳聚糖凝胶的结构和形貌，调控凝胶能有效负载生物分子蛋白质。（3）对壳聚糖进行修饰生成炔基化壳聚糖和叠氮化壳聚糖，优化了在壳聚糖膜表面发生“电点击”反应的条件，利用多电极芯片可以实现生物分子的选择性固定。（4）利用“电点击”方法在壳聚糖电极芯片表面连接蛋白G，通过竞争免疫法测定水体中的藻毒素，检出限为0.5 μg/L。本研究弄清了壳聚糖电沉积的机理和电信号在构建壳聚糖电极芯片中的重要作用，对发展壳聚糖电极芯片在环境检测中的应用提供了理论数据，为环境毒素的检测和分析提供了新思路。