基于无机纳米粒子的蛋白质检测方法

纳米颗粒的蛋白结合常数纳米颗粒的蛋白结合常数是指纳米颗粒与蛋白质结合的强弱程度的度量参数。

这一参数对于理解纳米颗粒与生物分子的相互作用、设计靶向性纳米药物传递系统以及开发生物传感器等具有重要意义。

本文将逐步介绍纳米颗粒的蛋白结合常数的概念、测量方法以及影响因素，并讨论其在纳米医学和生物技术领域的应用。

第一节：纳米颗粒的蛋白结合常数的概念首先，我们必须了解蛋白结合常数的定义。

蛋白结合常数（Kd）是指在平衡状态下，纳米颗粒与蛋白质结合形成复合物的稳定性。

其数值越小，说明纳米颗粒与蛋白质的结合越强，反之则说明结合越弱。

第二节：测量纳米颗粒的蛋白结合常数的方法测量纳米颗粒的蛋白结合常数是一个复杂而重要的任务。

常用的方法包括表面等离子共振(SPR)、等温滴定量热量法(ITC)、荧光对于法和比色法等。

在这些方法中，SPR是最常用的测量技术之一。

它基于金属或金属氧化物纳米颗粒表面的等离子体共振现象，通过检测反射光强度的变化来判断蛋白质与纳米颗粒之间的结合状态。

第三节：影响纳米颗粒的蛋白结合常数的因素纳米颗粒的蛋白结合常数受到多种因素的影响。

首先是纳米颗粒的物理化学性质，包括表面电性、形状、大小和表面修饰等。

这些性质可以调节纳米颗粒与蛋白质之间的作用力，从而影响结合常数的数值。

其次，蛋白质本身的性质也是影响结合常数的因素之一。

蛋白质的结构、电荷和亲疏水性等性质将直接影响与纳米颗粒的结合能力。

此外，环境条件如溶液的pH值、离子强度和温度等也可能对结合常数产生影响。

第四节：纳米颗粒的蛋白结合常数在纳米医学和生物技术中的应用纳米颗粒的蛋白结合常数在纳米医学和生物技术领域具有广泛的应用。

在纳米药物传递方面，纳米颗粒的蛋白结合常数可以用来调控药物的释放速率和靶向性。

通过调节纳米颗粒与载药蛋白之间的结合常数，可以实现药物的稳定输送和靶向释放，提高药物的疗效。

在生物传感器的开发中，纳米颗粒的蛋白结合常数可以用来检测特定蛋白质的存在和浓度。

纳米金粒子标记技术在快速蛋白质检测中的应用近年来，纳米技术的快速发展为生物医学领域带来了许多新的应用和突破。

其中，纳米金粒子标记技术在快速蛋白质检测中的应用备受关注。

该技术的出现不仅提高了蛋白质检测的准确性和灵敏度，而且具有较快的检测速度和较低的成本。

本文将详细介绍纳米金粒子标记技术在快速蛋白质检测中的原理、应用以及未来的发展前景。

一、纳米金粒子标记技术的原理纳米金粒子是一种具有特殊性质的金属粒子，其尺寸通常在1-100纳米之间。

纳米金粒子标记技术是将这些纳米金粒子与蛋白质分子特异性结合，通过检测纳米金粒子的光学性质实现蛋白质的快速检测。

其原理主要包括两个方面：1. 表面等离激元共振效应：纳米金粒子表面存在自由电子，当受到外界电磁波激发时，这些自由电子会共振震荡，并在金粒子表面产生强烈的电场增强效应，这种现象被称为表面等离激元共振效应。

蛋白质分子的结合会改变纳米金粒子的表面等离激元共振效应，从而改变其光学性质，可通过特定的测量方法实现蛋白质的检测。

2. 富集效应：纳米金粒子具有较大的比表面积和高度多价的性质，使其能够实现蛋白质的高效富集。

当纳米金粒子与蛋白质结合时，纳米金粒子的表面积大幅增加，从而提高了蛋白质的富集效率。

富集后的蛋白质可以通过相关的测量方法进行快速检测。

二、纳米金粒子标记技术在快速蛋白质检测中的应用1. 微量蛋白质测定：传统蛋白质的测定方法需要大量的蛋白质样品，且操作繁琐、耗时长。

而纳米金粒子标记技术可以实现蛋白质的微量测定，只需极少的蛋白质样品即可获得准确的检测结果。

这使得纳米金粒子标记技术在快速蛋白质检测中具有重要的应用价值。

2. 蛋白质相互作用研究：蛋白质相互作用对于生物系统的正常功能至关重要。

纳米金粒子标记技术可以通过标记不同的蛋白质，通过观察其相互作用情况，揭示蛋白质在生物系统中的功能和调控机制。

这对于深入理解生物学过程具有重要的意义。

3. 生物传感器的制备：纳米金粒子标记技术可以将纳米金粒子制备成高灵敏度的生物传感器，用于检测生物样品中特定蛋白质的含量。

2019值得关注的技术：用纳米孔检测蛋白2019开年第一期?NatureMethods?杂志除了评出2019年度技术以外 ,还对一些热门技术进行了一番展望。

在新的一年里 ,基于纳米孔的蛋白质检测技术将会广泛用于研究蛋白结构域、蛋白修饰和蛋白互作。

基于纳米孔的DNA测序是一次令人振奋的技术变革。

不过就聚合物来说DNA是比拟容易处理的 ,DNA的二级结构和电荷相比照拟一致 ,而且仅由四种碱基组成。

相比之下 ,由二十种氨基酸组成的蛋白质就复杂得多了 ,蛋白的电荷和疏水性相当多变 ,还存在大量的二级和三级结构。

尽管如此 ,纳米孔技术仍将很快在蛋白研究领域大展拳脚。

纳米孔感应器可以检测单个分子穿过纳米孔时对离子电流的干扰 ,这个干扰水平取决于分子的序列和结构特征。

为了让蛋白顺利穿过纳米孔 ,研究者们在一端添加了一串带负电的氨基酸或者一段短DNA。

在这个体系中 ,优化添加引导序列的效率对于扩大检测规模非常重要。

用氨基酸或DNA链拉动蛋白 ,可以使一些蛋白解折叠并穿过纳米孔 ,但另一些蛋白需要更多的拉力。

于是研究者在引导序列上添加了解折叠酶ClpX的识别位点。

研究显示 ,这个系统能够以不依赖序列的方式将目标蛋白拉过纳米孔。

对于那些折叠非常紧密的蛋白 ,可能需要考虑使用变性剂。

目前人们已经开始利用纳米孔来检测蛋白的状态和特性。

举例来说 ,NatureBiotechnology上发表的一项研究通过纳米孔技术 ,在硫氧复原蛋白上区分了位点特异性的磷酸化状态。

此外 ,设计更大的纳米孔将允许折叠蛋白或结构域进入 ,以便分析蛋白与其它蛋白、药物或底物的相互作用。

对于纳米孔根底上的蛋白单分子测序来说 ,最关键的是设计马达一次拉动一个氨基酸穿过纳米孔。

就算不能将组成蛋白的氨基酸一一解析 ,纳米孔技术也能通过识别结构域等特征来鉴定蛋白 ,检测蛋白所处的状态或者评估蛋白之间的互作。

我们希望 ,纳米孔技术能够早日成为单分子水平上的研究蛋白的成熟工具。

职业技术学院学报二○二三年第十六卷第二期︵总第八十八期︶基于蛋白质-RuO 2纳米颗粒构建电化学免疫传感器超灵敏检测甲胎蛋白张丽娜1，郑杰2，吉晋兰1*（1.晋城职业技术学院，山西晋城048026；2.晋城市第二人民医院，山西晋城048000）摘要：本文采用蛋白质牛血清白蛋白（BSA ）为模板，绿色合成稳定、生物相容性好的金属氧化物纳米材料（BSA-RuO 2）,基于此构建了一种夹心型免疫传感器，实现甲胎蛋白（AFP ）的超灵敏检测。

关键词：BSA-RuO 2纳米颗粒；蛋白质模板；类过氧化物酶活性；电化学免疫传感器中图分类号：O652文献标识码：O652文章编号：1674-5078（2023）02-0081-04DOI ：10.3969/j.issn.1674-5078.2023.02.020收稿日期：2022－12－02作者简介：张丽娜（1980—），女，山西长治人，讲师，硕士。

主要研究方向为纳米材料合成及生物传感器应用。

郑杰（1980—），男，山西长治人，副主任医师。

主要研究方向为肿瘤综合治疗。

通讯作者：吉晋兰（1975—），女，山西晋城人，教授，博士，化工总控工高级技师。

主要研究方向为化工环境。

当前，癌症是严重威胁人类健康的重大疾病，因此尽早对癌症进行早期诊断和干预具有重要意义，而肿瘤标志物的灵敏检测是进行癌症早期诊断的有效方式之一。

甲胎蛋白（α-fetoproteinAFP ）的浓度在肝癌、大肠癌、胃癌等癌症患者血清中的测定值高于正常值（25ng/mL ），因此医生们把检测人体血液中的AFP 作为诊断病情的重要依据。

［1］近年来，存在多种AFP 检测方法，例如酶联免疫法［2］、化学发光免疫分析［3］［4］、电化学免疫传感器分析［5］等。

其中，电化学免疫传感器因其响应速度快、特异性强、灵敏度高等优势受到广泛关注。

［6］具有优异的氧化还原性能的金属氧化物纳米材料由于其良好的电化学性能和高催化活性在电化学传感［7］、氧化还原反应［8］和CO 氧化［9］等多个领域受到了广泛的关注。

纳米粒子蛋白质相互作用的评估方法纳米科技在生物医学领域的应用越来越广泛，其中纳米粒子与蛋白质的相互作用评估尤为重要。

本文将介绍七种主要的评估方法：沉淀法、凝胶电泳法、表面等离子共振法、纳米粒子追踪分析、流式细胞术、质谱分析和X射线光电子能谱法。

1.沉淀法沉淀法是一种简单且常用的蛋白质相互作用评估方法。

通过向纳米粒子溶液中加入适量的蛋白质，观察纳米粒子与蛋白质混合后的沉淀情况。

如果混合后出现明显的沉淀，说明纳米粒子与蛋白质之间存在相互作用。

2.凝胶电泳法凝胶电泳法是通过电泳技术分离蛋白质的一种方法。

将纳米粒子与蛋白质混合后，加入凝胶电泳介质中进行电泳分离。

如果纳米粒子与蛋白质之间存在相互作用，会导致蛋白质的迁移率发生变化，从而在电泳图谱上表现出差异。

3.表面等离子共振法表面等离子共振法是一种高灵敏度的光学检测方法，可用于评估纳米粒子与蛋白质之间的相互作用。

该方法利用金属表面反射的光线，监测蛋白质在金属表面上的吸附和结合过程。

通过分析反射光的变化，可以确定纳米粒子与蛋白质之间的结合常数和亲和力。

4.纳米粒子追踪分析纳米粒子追踪分析是一种利用动态光散射技术监测纳米粒子运动轨迹的方法。

将蛋白质与纳米粒子混合后，通过追踪纳米粒子的运动轨迹，可以分析出纳米粒子与蛋白质之间的相互作用。

通过比较实验组和对照组的运动轨迹，可以定量评估纳米粒子与蛋白质之间的结合作用。

5.流式细胞术流式细胞术是一种在液流中快速检测和分离细胞的技术。

将纳米粒子与蛋白质混合后，利用流式细胞仪检测纳米粒子与蛋白质结合后的细胞表面抗原表达情况。

通过比较实验组和对照组的抗原表达水平，可以确定纳米粒子与蛋白质之间的相互作用。

6.质谱分析质谱分析是一种高灵敏度的分析方法，可以用于鉴定蛋白质和肽段的分子量和序列信息。

将纳米粒子与蛋白质混合后，通过质谱分析可以检测到纳米粒子与蛋白质之间的相互作用导致的蛋白质序列变化或修饰情况。

通过比较实验组和对照组的质谱图谱，可以确定纳米粒子与蛋白质之间的结合位点和亲和力。

182016年3月第2卷第1期 士I沒合蝥爷*论著*纳米孔技术检测蛋白质的研究新突破张献广西中医药大学，广西南宁530000摘要目的探讨纳米孔技术检测蛋白质的研究新突破。

方法应用氮化硅材料纳米孔芯片，初步研究金纳米棒及B S A易位行 为，建立应用纳米孔检测纳米颗粒样品及蛋白质生物分子样品方法，统计分析纳米颗粒的易位信号及蛋白质分子信号;按照实 验所获得的易位信号，总结常见的易位信号类型;按照实验结果模拟固态纳米孔内电场及纳米孔周围电场，获得不同电压下同 一纳米孔的电场强度比较。

结果实验选择孔径为78 n m的固态纳米孔检测蛋白质BSA，将溶于1M KC1溶液内的样品，加人至 流体内，偏置电压变换获得B S A分子过孔信号图；选择76 n m的纳米孔在980 m V、900 m V、400 m V电压下检测12 n m的蛋白 质B S A分析易位结果，易位事件的原始信号如图2曰400 m V电压下纳米孔与蛋白质的相互作用较强，易位事件相对较为分散，而980 m V及900 m V电压下，纳米孔与蛋白质分子的作用时间较短，分子过孔速度较快，出现的易位事件也较多;激发波长为 280 n m时，B S A在自然折叠态时内源荧光发射峰的最大发射波长位于346 n m附近，说明色氨酸残基部分被隐藏；随着尿素浓 度的升高，B S A的相对荧光强度逐渐下降，出现荧光猝灭现象，说明B S A及尿素发生作用，导致B S A变性，但在0〜5 M时，蛋 白质出现部分变性，6 M后，峰值出现显著红移，B S A完全变性;蛋白质B S A和经尿素变性后的B S A易位原始信号图：B S A加 人后，电流基线较波动，后出现易位信号，蛋白质易位时间的长短，与B S A与孔的作用及蛋白质结构密切相关;加人经尿素变 性的B S A后，电流基线总体稳定但变细，易位信号峰顶端较尖。

结论氮化硅纳米孔检测蛋白质应用为后续的纳米孔传感器在 蛋白质研究中提供理论及实验基础。

蛋白质表达与纳米技术纳米材料在蛋白质研究中的应用蛋白质是生物体内功能最为重要的分子之一，对于细胞的结构和功能具有重要作用。

蛋白质表达是指将蛋白质基因转录成mRNA，再通过翻译过程合成蛋白质的过程。

因蛋白质在多个领域具有广泛的应用，包括药物研发、基因工程以及农业等，因此蛋白质表达技术一直是生命科学研究的热点领域。

而纳米技术纳米材料的出现使得蛋白质表达研究更为准确和高效。

本文将探讨蛋白质表达与纳米技术纳米材料在蛋白质研究中的应用。

一、蛋白质表达技术蛋白质表达技术是利用基因工程方法将蛋白质基因导入宿主细胞，通过转录和翻译过程产生目标蛋白质的方法。

常见的蛋白质表达系统包括细菌、酵母、昆虫细胞和哺乳动物细胞等。

细菌表达系统是常用的蛋白质表达方法之一，由于细菌生长快、成本低廉，因此在工业化生产中得到广泛应用。

然而，细菌表达系统存在着一些问题，如对复杂蛋白质的表达能力较差，易产生胞内结晶体等。

为了克服这些问题，研究人员提出了纳米技术纳米材料在蛋白质表达中的应用。

二、纳米技术纳米材料在蛋白质研究中的应用1. 纳米载体在蛋白质表达中的应用纳米载体是指尺寸在纳米尺度范围内的载药平台，可以将蛋白质包裹在其内部或外部，并具备保护和传递蛋白质的作用。

例如，石墨烯是一种具有优异导电性和热导性的纳米材料，可以用作蛋白质表达载体。

研究人员发现，石墨烯可以有效地包裹蛋白质，并保护其在生物环境中的稳定性。

此外，石墨烯还可以通过结构调控增加蛋白质的表达效率。

因此，石墨烯在蛋白质表达中具有广阔的应用前景。

2. 纳米传感器在蛋白质研究中的应用纳米传感器是指能够在纳米尺度下检测和感知分子信号的传感器。

在蛋白质研究中，纳米传感器可以用于监测蛋白质的表达水平和翻译活性。

例如，金纳米粒子是一种常用的纳米材料，具有良好的生物相容性和光学性质。

研究人员发现，金纳米粒子可以通过与蛋白质的相互作用改变其表面等离子体共振吸收峰位，从而实现对蛋白质表达水平的监测。

免疫磁减量法检测神经丝轻链蛋白免疫磁减量法（immunomagnetic reduction, IMR）是一种常用于检测神经丝轻链蛋白（neurofilament light chain, NfL）的方法。

神经丝轻链蛋白是神经元细胞骨架的主要组成部分，其水平的变化可以作为神经系统疾病的生物标志物。

本文将介绍免疫磁减量法的原理、应用以及其在神经丝轻链蛋白检测中的意义。

免疫磁减量法是一种基于磁性纳米粒子的免疫分析技术。

它利用磁性纳米粒子与待检测物（如蛋白质）的特异性结合，通过测量磁性纳米粒子受到的外加磁场的磁化强度变化来间接测量待检测物的浓度。

免疫磁减量法具有高灵敏度、高特异性和简便快速的特点，广泛应用于生物医学研究和临床诊断领域。

神经丝轻链蛋白是一种在神经元细胞中表达的结构蛋白，其水平的变化与神经系统疾病的发展和病理过程密切相关。

例如，多发性硬化症（multiple sclerosis, MS）、阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）和帕金森病（Parkinson's disease, PD）等神经系统疾病都会导致神经丝轻链蛋白水平的升高。

通过检测神经丝轻链蛋白的变化，可以实现对这些疾病的早期诊断、疾病进展的监测以及疗效评估等临床应用。

免疫磁减量法在神经丝轻链蛋白检测中具有重要意义。

首先，免疫磁减量法可以实现对神经丝轻链蛋白的高灵敏度检测，能够准确测量非常低浓度的蛋白质。

其次，免疫磁减量法具有高特异性，可以通过特异性抗体的选择性识别目标蛋白质，避免其他干扰物质的影响。

此外，该方法操作简便快速，可在较短的时间内完成样品的检测，适用于大规模的临床样本检测。

免疫磁减量法的应用还可以拓展到其他领域。

例如，在药物研发中，可以利用免疫磁减量法评估新药对神经系统疾病的治疗效果，加速新药的研发过程。

此外，免疫磁减量法还可以应用于神经退行性疾病的基础研究中，通过检测神经丝轻链蛋白的变化，揭示疾病的发生机制，为疾病的防治提供新的思路和靶点。

德国科学家发现利用纳米微粒观察蛋白质分子运动新方法佚名
【期刊名称】《纳米科技》
【年(卷),期】2012(009)002
【摘要】德国美茵茨大学物理化学研究所发现一种利用黄金纳米微粒观察蛋白质分子运动的新方法。

【总页数】1页(P88-88)
【正文语种】中文
【中图分类】O48
【相关文献】
1.德国和新西兰科学家发现预测火山爆发新方法 [J],
2.科学家发现利用玻璃及液体混合物制作全息显示屏的新方法 [J], ;
3.德国科学家发现一种抑制癌症的蛋白质——β干扰素 [J],
4.利用纳米微粒观察蛋白质分子运动 [J],
5.德国科学家发现治疗过敏性哮喘新方法 [J],
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

纳米线为标记蛋白检测提供新方法以纳米线为基础的微阵列芯片为我们提供了一种用于多相检测生物样品中标记蛋白的新颖方法，而将其大范围地应用到其它临床诊断领域也被证明是有用的。

提起微阵列芯片，人们会认为这不再是什么新闻了。

但是，哈佛大学的研究人员Charles Lieber却赋予这些芯片以新的“风味”，那就是设计出一些特殊的微阵列，作为蛋白质检测的灵敏工具使用。

这些微阵列的原理其实很简单：硅纳米线放置于一种经特殊处理制成的芯片上的特定位置，之后它们被涂上一层特殊的受体分子，该分子具有检测某种目标物的专一性。

如果目标物是一带电分子，那么当它和受体分子成功进行结合后，涂有受体分子的纳米线就会发生电导率的变化，而变化值会和结合基团的浓度大小成一定的比例关系。

研究者最初的实验是把特异性的前列腺抗原(PSA)作为目标物，结果可以将femtomolar 这样微量级的浓度也能检测出来。

在随后的实验中，研究者对他们的实验系统进行了其它方面用途的检验，其方法就是设计一种同时携带有三套纳米线的微阵列芯片，其中每套纳米线具有检测某种目标物的专一性；结果实验者很欣喜地发现，每种纳米线都具有抗原专一性，而且灵敏性也相同。

这一微阵列芯片设计时就考虑了用途的多样性，具有同时检测几十种甚至几百种目标物的潜力，因此它有望成为一种定量检测人类血清或组织样品中有关疾病的生物标记物的有用工具。

为达到这一目的，Lieber领导的研究小组利用他们设计的这一系统，对纯血清样品中的PSA含量进行了定量测定，结果发现即使对于复杂的天然混合物，这一方法仍然有效。

Lieber认为：“我们能对subpicomolar这样微量级的标记物进行检测，而且要从血清中的所有蛋白检测出来。

对我来说，这的确是一种惊奇。

因为它不仅提供了灵敏度，而且还提供了专一选择性。

”当然，这一系统的特异性是建立在受体的专一性基础之上的。

Lieber意识到保持开放的态度对于以后的工作十分重要。