纳米金在吸附剂有效配体筛选中的应用

本申请尝试利用纳米金颗粒的光谱学特性，实现对亲和吸附剂有效配体的快速筛选。将吸附目标物或亲和配体修饰到纳米金表面，利用吸附目标物及不同配体间的亲和作用力，使纳米金产生不同程度的聚集并使其表面等离子共振吸收波长发生不同程度的红移；通过检测纳米金的吸收波长变化，定性的考察不同配体与吸附目标物间作用力的强弱，从而实现对亲和吸附剂有效配体的快速筛选。另外，本课题还将研究纳米金制备中使用还原剂、稳定剂种类及分子量对纳米金性质粒径及稳定性的影响，并在此基础上考察筛选方式、纳米金表面官能团接枝密度以及分子量等因素对筛选结果的影响。最后，通过吸附实验、ITC等手段对筛选结果进行验证，初步建立基于纳米金的亲和吸附剂有效配体快速筛选方法。

亲和吸附剂具有选择性高、操作简便等优点，因此已被广泛应用于生物分子的分离纯化，天然产物的提取等诸多领域。获得具有较好吸附性能的亲和吸附剂，往往需要经过大量的吸附筛选实验，限制了其进一步的应用。本课题利用纳米金在分散态及聚集态不同的光学吸收性质以及吸附质与亲和吸附剂配体间的特异性相互作用，开发了一种快速、简便、可视化的亲和吸附剂配体筛选方法。首先，本研究将吸附质或吸附剂配体修饰在纳米金表面，考察了纳米金的稳定性。结果显示：当修饰物质电荷与裸金表面电荷相反时，极易引起纳米金的聚集，这不利于后续的筛选实验。因此，我们将吸附目标肽（磷酸化肽，CG8）修饰在具有负电荷的纳米金表面（AuNP-CG8），考察了具有不同配体结构的聚合物（PAAm，氢键；PAAm-AAn，疏水； PAAm-DMAPAA，静电以及PAAm-Dpa(Zn2+)，金属配位）与AuNP-CG8的相互作用。结果显示：具有配位作用的PAAm-Dpa(Zn2+)配体聚合物可在极低的浓度下引起AuNP-CG8的显著聚集，显示出其与目标肽间较强的分子间相互作用力；PAAm-DMAPAA静电配体也可纳米金的聚集，但其聚集程度较Dpa(Zn2+)配体要低；而PAAm以及PAAm-AAn无法引起纳米金的聚集，表明其与目标肽间作用力很弱，预示其较低吸附能力。为了验证上述结果，我们利用ITC以及静态吸附实验分别研究了各配体与目标肽间的结合常数以及各吸附剂对目标肽的吸附能力，结果与纳米金筛选结果完全一致。初步表明以纳米金为平台进行吸附剂配体筛选的可行性。进一步研究显示，由于纳米金表面带有大量负电荷，因此会对静电型吸附配体的筛选产生干扰，而无法对具有不同静电作用力的配体进行有效筛选。因此本组对该体系进行了进一步优化：利用PEG作为空间稳定剂代替原先柠檬酸钠静电稳定剂，结果显示：PEG的引入可显著消除纳米金表面电荷对筛选结果的干扰。最后，我们考察了该体系中各因素（纳米金粒径、PEG长度、聚合物分子量以及聚合物中功能配体含量）对筛选灵敏度的影响。结果显示：在保证筛选准确度的条件下，较大的纳米金粒径，较小的PEG长度以及较大的功能配体含量及聚合度有利于提高纳米金平台的筛选灵敏度。综上所述，以吸附质-PEG稳定纳米金及含功能配体线型聚合物为平台，可实现对亲和吸附剂有效配体的快速、可视化筛选，为提高吸附剂筛选效率提供了一条新的思路。