基于生物样品中Caspase-3高效选择性分离富集的冰胶印迹NC膜的可控制备及特异性识别行为机理研究

This project intends to prepare cryogel-imprinted NC membranes using nitrocellulose membrane as the substrate material based on molecular imprinting technique, cryogel polymerization technique and polydopamine modification technique. It proposed to explore the mechanism of selective recognition and separation of caspase-3 in complex biological samples. The structure stability and activity of caspase-3 will be kept in the process of imprinting by using macromolecular functional monomers and cryogel polymerization technique. The secondary structure of protein will be evaluated by original two chromatography. The activity of protein will be analyzed by Protein expression spectrum technique. The cryogel-imprinted NC membrane will be characterized by FT-IR, SEM and TEM. The enrichment factor, selectivity and repeatability of the membrane materials will be studied by adsorption experiments and permeation experiments in the actual biological samples. The experiment preparation methods and the experiment process will be optimized. The results of the project will be compared with other reports to form a feasibility report.

本项目拟采用硝酸纤维素（NC）膜作为基底材料，结合分子印迹技术、冰胶聚合技术、聚多巴胺改性技术制备冰胶印迹NC膜，并研究其特异性识别以及分离复杂生物样品中Caspase-3的行为机理；通过采用大分子功能单体和冰胶聚合技术，使Caspase-3在印迹过程中保持结构稳定性和活性，通过利用原二色谱技术对蛋白质的二级结构进行评估，利用活性蛋白质表达谱技术对蛋白质的活性进行分析；通过红外光谱、扫描透镜、透射电镜等分析测试手段对所制备的冰胶印迹NC膜进行表征；在实际生物样品中进行吸附实验、渗透实验，对膜材料的富集倍数、选择性、可重复性进行研究；对实验制备方法及实验过程进行优化；与现有技术进行对比，形成可行性报告。

分子印迹膜独特的特异性识别能力和选择性分离性能对生物样品中特定目标物的选择性分离和构象稳定性具有重要意义。本课题通过生物样品中单一目标物的选择性分离行为及特异性识别机理为主要研究对象，利用分子印迹技术、膜分离技术、冷冻聚合技术等方法制备多元化的生物样品基分子印迹复合膜材料，探究不同膜材料的构筑思路与调控策略对选择性吸附性能的影响；为提高生物样品中特定目标物的选择性，以尝试探究优化功能单体与目标物的最佳配比，获得特意性识别性能与膜表面形貌/基团的构效关系、探究选择性识别位点分布、位点与生物样品中目标分子的相互作用、选择性分离过程的传质机理、阐明分子印迹位点的特异性识别作用机制；为提高膜材料的通量，以尝试制备多元化的膜材料为基底，探究不同制备方法，如冷冻聚合技术制备冰胶聚合膜、低温乳胶共聚技术构建冰胶结构、尝试制备三维多孔结构，多层结构等合成方法；结合分子印迹聚合方法，如溶胶-凝胶印迹聚合法，原子转移自由基聚合法、乳液共混法、仿生自聚合法等，探究了生物分子印迹膜的选择性与通量的平衡效应；多元多维的设计策略与制备方法对生物样品中单一蛋白的选择性分离和富集工艺具有借鉴与指导意义，并进一步从事生物化学、材料科学等相关理论研究奠定坚实的理论和实践基础。通过考察生物分子印迹膜的微观形貌、亲/疏水性、选择性、再生性、稳定性等，分析不同的研究及不同修饰手段对生物分子印迹膜选择性的增强机理，归纳总结了特异性识别和选择性分离机理；研究了静态吸附、动力学吸附、选择性吸附和渗透过程，结合各种表征手段对选择性分离过程进行探究；尝试讨论从构效关系及多元多维材料及方法对提高选择性做出的贡献；对分子印迹膜的制备过程中涉及的理论问题进行探索，从理论上知道和解决生物样品中单一分子的分子印迹膜材料在选择性分离实践中所存在的问题。