基于锥形纳米孔的蛋白质界面相互作用研究新方法

蛋白质界面相互作用行为的揭示对于了解生命过程、发展生物材料，促进相关生物医药、材料、医疗器件产业的发展具有重要意义。本项目提出利用玻璃锥形纳米孔的锥形孔道的设想，这种孔道提供了一个纳米效应、界面效应逐渐增强的环境，孔道内壁还可做各种修饰，满足不同的研究需要。拟将锥形孔道的纳米尺度约束环境和共焦荧光显微镜的空间定位能力结合起来，对孔道上不同内径位置处的信息进行"光学切片"逐层剖析，探知分子在不同尺度受限环境中性质变化，研究尺度效应，建立研究蛋白质界面相互作用的新方法，提供新的研究技术平台，揭示蛋白质在受限界面环境中的新现象新规律。将研究锥形纳米孔中的蛋白质－卟啉相互作用、蛋白质－壳聚糖薄膜相互作用，考察纳米孔道内壁性质，溶液浓度、pH、离子强度等一系列影响因素。本项目可望为微区界面分析提供一种研究新手段。

本项目工作已实现预期计划，取得了突出的研究成果，提出了基于锥形纳米孔的界面相互作用研究新方法，应用于蛋白质体系的分析，并且利用锥形纳米孔具有离子整流的特点，增加了采用简单的电检测系统研究纳米孔与分子相互作用情况的工作，减少对昂贵的共焦荧光显微系统的依赖。制备了适于蛋白质分析的不同口径的单个玻璃锥形纳米孔道，研究了纳米孔道不同尺度受限空间内荧光分子的定位共焦荧光光谱和分子扩散性质，建立了纳米孔中荧光漂白恢复试验技术并与平板玻璃上的作用情况进行比较分析，对玻璃表面进行不同纳米膜修饰，构建界面荧光增强玻璃表面生物分子传感新体系，将壳聚糖共价修饰到单个玻璃锥形纳米孔道，实现对周围环境pH的刺激响应，并进一步将pH和温度同时响应的均聚物修饰在纳米孔道上以实现双刺激响应的仿生作用，对荧光标记的牛血清蛋白及溶菌酶等蛋白质在玻璃锥形纳米孔道不同深度中的作用情况进行显微共焦荧光定位检测，探讨其蛋白质分子扩散特性和界面作用机制，利用离子整流的变化考察了蛋白质与壳聚糖修饰的玻璃锥形纳米孔表面相互作用，获得不同实验条件下的作用变化规律，pH调节对离子整流改变尤为明显。本项目工作为微区界面分析展示了有效的研究新手段，可为界面相互作用研究提供新技术平台。