基于DNA定向固定化技术构建毛细管固定化酶微反应器的研究进展

生物酶影响着物质代谢和质能转换等生命活动,生物体内某些酶的活性变化会导致疾病的发生。发展新型的酶分析方法对深刻理解生物代谢过程、疾病诊断和药物研发等具有重要意义。毛细管电泳(CE)具有分离效率高、分析速度快、操作简单和样品消耗少以及可与多种检测手段联用等优点,在酶分析研究中越来越受到关注。CE酶分析主要包括离线和在线两种模式,其中,固定化酶微反应器与毛细管电泳联用(CE-IMER)的在线酶分析已经成为主要的酶分析方法之一。CE-IMER充分结合了固定化酶和CE的优势,将游离酶固定在毛细管内,不仅可以显著提高酶的稳定性和重复使用性,而且可以实现纳升规模溶液的自动化酶分析,进而显著降低酶分析成本。目前已有大量方法制备IMER用于CE酶分析,然而如何构建性能良好、可再生使用、酶固载量大、自动化程度高的CE-IMER一直是该领域重点研究的问题。DNA定向固定化技术(DDI)可以充分利用DNA分子的碱基互补配对(A-T,C-G),在温和的生理条件下特异性固定生物大分子。由于短链双螺旋DNA分子具有较强的机械刚性和物理化学稳定性,通过DDI将酶固定在载体表面,有利于降低传质阻力,提高酶与底物的接触能力,进而促进酶促分析过程。该文主要综述了利用DDI构建新型IMER在CE酶分析中的应用现状,并对其未来发展进行了展望。

基于共价键合法的毛细管固定化酶微反应器的制备

制备了一款开管式乙酰胆碱酯酶(ACHE)毛细管酶微反应器。该制备方法中,首先在毛细管内壁修饰上末端带有双键的硅烷化试剂,再采用N-丙烯酰氧琥珀酰亚胺作为功能单体,通过自由基聚合将其修饰在毛细管内壁上,最后通过共价键合的固定化方式,十分简便地实现了毛细管内壁的ACHE固定化。测试连续制备的6个ACHE酶微反应器,其产率的相对标准偏差(RSD)在3%以下;制备的ACHE酶微反应器在1 min孵育时间里的产率高达45%左右,可以较快进行酶活测试,每次分离仅需2. 5 min,10 h内重复使用40次后仍然能够保持酶活性,表明制备的ACHE酶微反应器具有较好的重复利用性和较高的酶活性。

固定化酶纳升微反应器用于痕量蛋白质快速肽谱分析的研究

利用毛细管作为酶固定化的载体 ,将酶直接键合到毛细管内壁 ,制成毛细管纳升反应器 ,结合质谱分析水解产物 ,获得了蛋白质的肽谱 .实验发现 ,以毛细管为反应器后 ,蛋白质肽谱分析所需量大大减少 ,只需 1 0 - 1 3mol,甚至几个 1 0 - 1

建立脑双位点微透析结合高效液相色谱-柱后固定化酶反应器-电化学方法同步监测大鼠腹内侧前额叶皮质和海马中乙酰胆碱和胆碱含量

目的建立同步动态监测清醒自由活动状态下大鼠腹内侧前额叶皮质（mPFC）和海马细胞外液中乙酰胆碱（ACh）和胆碱（Ch）方法,用于药物干预下不同脑区胆碱类神经递质变化研究。方法建立mPFC和海马双位点双通道同步微透析采样技术和高效液相色谱-柱后固定化酶反应器-电化学（HPLCIMER-ECD）方法。通过对清醒自由活动大鼠mPFC和海马同步灌流透析取样,HPLC-IMER-ECD分析药物作用下大鼠mPFC和海马细胞外液中ACh和Ch的动态变化,验证该技术方法的可行性和适用性。结果大鼠mPFC和海马双套管植入术及透析采样后状态表现良好,表明脑双位点双通道同步微透析采样技术可行。HPLC-IMER-ECD法测定ACh和Ch,两者浓度在0.02-2.00μmo·lL-1范围内线性关系良好,ACh最低检测限为10 nmo·lL-1,Ch最低检测限为5 nmol·L-1（信噪比为3∶1）。ACh 0.1,0.4和2.0μmol·L-1日内精密度相对标准偏差为0.87%-1.83%,日间精密度为5.38%-6.80%;Ch日内精密度相对标准偏差为1.60%-2.91%,日间精密度相对标准偏差为5.56%-7.38%;ACh相对回收率为96.0%-113.0%,Ch为102.3%-109.2%。叠氮钠能明显降低mPFC和海马细胞外液中ACh（P〈0.05）,但能显著升高两脑区内Ch含量（P〈0.05）。人参皂苷Rg1可逆转叠氮钠导致的海马区ACh降低（P〈0.05）及mPFC和海马区Ch含量的升高（P〈0.05）。mPFC细胞外液中ACh和Ch较高,受到叠氮钠影响较海马区更敏感。结论脑双位点微透析结合HPLC-IMER-ECD方法能同步监测大鼠mPFC和海马中ACh和Ch含量变化。人参皂苷Rg1可通过调节脑内ACh和Ch动态平衡,增强中枢胆碱能系统的功能。

毛细管区带电泳用于酶微反应器酶解条件的研究

将氨基酰化酶通过戊二醛固定在毛细管内壁,制备毛细管酶微反应器,用毛细管区带电泳对毛细管酶微反应器的酶解产物进行分离,以生成物的峰面积优化底物N-乙酰-DL-蛋氨酸的酶解条件。实验结果表明,在温度37℃的条件下,10μg/mL N-乙酰-DL-蛋氨酸磷酸盐缓冲溶液(pH7.5)以4μL/min的速度通过15 cm长的毛细管酶微反应器,具有良好的酶解效果。利用毛细管酶微反应器对底物N-乙酰-DL-蛋氨酸进行酶解,每天酶解5次,10天后酶活仅下降了8.66%,说明制备的毛细管酶微反应器具有良好的稳定性。

毛细管电泳柱端酶微反应器研究进展

微反应器是指使物理、化学、生化等反应在微小的空间内发生的装置。微反应器能减少试剂消耗和样品污染,且反应条件易于控制,特别适合于酶促反应分析,因而多为酶微反应器。微反应器与电泳联用时,可将毛细管柱端作为微反应器,集反应与分离于一根毛细管柱上,可实现反应与分离一次性完成。根据酶微反应器制备原理的不同进行分类,综述了近2年来毛细管电泳柱端酶微反应器的研究进展。

氧化石墨烯基质毛细管电色谱胰蛋白酶微反应器的性能研究

基于石墨烯优良的物化性能,利用层层组装法将氧化石墨烯修饰于石英毛细管内壁,制备了氧化石墨烯基质的毛细管电色谱,通过电渗流、拉曼光谱等对其进行表征。在此基础上,基于离子键合法将胰蛋白酶固定于毛细管电色谱柱头,制备胰蛋白酶微反应器。两者结合构成毛细管电色谱胰蛋白酶微反应器。实验结果显示,氧化石墨烯作为基质既可提高样品的分离效率,还能促进胰蛋白酶的催化性能。氧化石墨烯修饰的毛细管电色谱对N-苯甲酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐(BAEE)和N-苯甲酰-L-精氨酸(BA)混合物的分离度从裸毛细管的3.70提升至4.71,而其固定化酶活性(米氏常数Km=1.10mmol/L,最大反应速率Vmax=0.32mmol·L^-1·s^-1)也明显优于裸毛细管(Km=109.77mmol/L,Vmax=0.00046mmol·L^-1·s^-1)。利用所制备的微反应器从10种中药材中筛选胰蛋白酶抑制剂活性成分的药材,结果发现三七和大黄中均存在胰蛋白酶抑制剂活性成分。

新型脂肪酶介孔材料复合微反应器的研究进展

在药学领域中,脂肪酶这种天然手性催化剂经常被用于制备光学对映体药物。脂肪酶催化具有高活性,高反应性等特点,但却容易在高温、强酸、强碱中变性甚至失活。特别是,脂肪酶只有在油水都存在的界面才能被活化。如果能通过制备反应器的方法,将脂肪酶保护在某些特殊材料中,并创设油水双亲反应活性体系,则能够保护酶,并使其反应活性和稳定性得到提升。微型反应器还有利于酶的回收利用,从而降低对环境的污染。不同于常见的固定化酶方法包埋法、吸附法、共价结合法和交联法等,微反应器法可以随着材料学的进步而不断发展。近年来,选择不断发展创新的介孔材料作为容器,固载酶,从而搭建酶反应器平台的方法,取得了一系列成果。

固定化酶微反应器的制备及应用

固定化酶微反应器是将生物分子固定技术与生化微反应相结合制备的一种固定化催化装置。这种微型化的反应系统由于兼具固定化酶的特异性催化、可重复利用及微分析的低消耗、易分离等优点,在生命科学如蛋白质组学、酶抑制剂的筛选、生物催化等领域具有非常重要的作用。固定化酶微反应器的性能与其制作方法关系密切。本文着重从酶与固定化载体结合方式的角度,对近年来固定化酶微反应器的各种制备方法和应用进行了较为详细的评述。重点讨论了各种方法的优缺点和最新的发展情况,并对其发展前景进行了展望。

基于毛细管电泳酶微反应器的吉非替尼对表皮生长因子受体抑制率的测定

采用共价键法将表皮生长因子受体固定在毛细管内壁,制备了一种毛细管电泳酶微反应器。结合毛细管电泳高效分离技术,以三磷酸腺苷为底物,吉非替尼为抑制剂,利用表皮生长因子受体酶微反应器在线测定了吉非替尼对皮生长因子受体的抑制性能。结果显示,吉非替尼可竞争性的抑制三磷酸腺苷与表皮生长因子受体的结合,从而影响三磷酸腺苷与表皮生长因子受体的结合量以及产物二磷酸腺苷的生成量。根据不同浓度吉非替尼下三磷酸腺苷峰面积的变化计算了吉非替尼对表皮生长因子受体的抑制率。同时绘制了抑制曲线,得到IC50值为32.44±0.82μmol/L。实验表明该酶微反应器可实际用于酪氨酸激酶抑制剂的抑制率的快速测定。

一种酶反应器筛选胰蛋白酶抑制剂方法的建立

目的建立从黄酮化合物库中筛选胰蛋白酶抑制剂的新方法。方法利用毛细管固定化酶反应器技术,通过环氧基的开环反应,将胰蛋白酶与poly(GMA-co-PEGDA)有机聚合物整体材料共价键合制备毛细管固定化胰蛋白酶反应器;对酶反应浓度与反应时间等参数进行了系统研究,利用荧光显微镜、扫描电子显微镜和拉曼光谱对酶反应器进行了表征;采用微径液相色谱法对酶反应器的活性和动力学参数进行了系统评价;将制备的酶反应器用于20种中药黄酮化合物中胰蛋白酶抑制剂的筛选;通过分子对接手段进一步考察胰酶与抑制剂之间的作用机制。结果16种黄酮化合物具有不同程度的胰蛋白酶抑制作用,其中,漆黄素的抑制效果最佳,抑制率为(62.9±1.2)%,分子对接结果进一步说明了漆黄素与胰蛋白酶之间的作用机制。结论建立了一种简单、有效的胰蛋白酶抑制剂的筛选方法,可进一步推广应用。

动态监测清醒自由活动大鼠纹状体细胞外液乙酰胆碱和胆碱水平的方法

目的 建立动态监测正常清醒自由活动大鼠纹状体细胞外液中乙酰胆碱 (ACh)和胆碱 (Ch)水平的方法。方法 应用脑内微透析与高效液相色谱 (HPLC ) 柱后固定化酶反应器 (IMER ) 电化学检测法 (ED)相结合的技术 ,动态监测正常清醒自由活动大鼠纹状体细胞外液中ACh和Ch水平。结果 大鼠纹状体细胞外液中ACh和Ch浓度在灌流开始时较高 ,然后逐渐降低 ,ACh在灌流进行 2 4 0min后达到较稳定水平 ;Ch浓度则在灌流的 4 5 0min内持续下降。HPLC IMER ED检测ACh和Ch的极限可达 15 0fmol,且至少在 0 12 5～ 1 0 μmol·L-1的范围内线性关系良好。结论 HPLC IMER ED是一种灵敏且可靠的测定ACh和Ch的方法 ,和微透析技术相结合可以动态监测清醒自由活动大鼠脑内细胞外液中ACh和Ch的水平。

毛细管电泳技术在线酶分析研究进展

生物酶是生物体内活细胞产生的生物催化剂,控制着生物体的新陈代谢、营养和能量转换等反应过程.建立生物酶活性及催化反应或抑制反应动力学的快速、准确和有效的测定方法,对于理解生物反应过程、药物研发以及疾病诊治等具有重要意义.毛细管电泳技术由于其具有分离效率高、分析速度快、操作简单和样品消耗少等优点,在酶分析研究中越来越受到关注,正逐渐发展为生物酶快速分析的技术平台.根据酶的存在形态,毛细管电泳在线酶分析可分为均相模式(包括电泳媒介微分析法和在线连续监测酶分析)和异相模式(固定化酶反应器),本文综述了近10年来这2种不同模式及其在酶抑制剂筛选、酶动力学研究和底物定量检测等方面的应用.