基于赖氨酸修饰电极构建细胞电化学传感器的研究文献综述

一、研究背景

从上世纪末开始，随着酶和受体等药物作用靶点与疾病的关系不断被阐明，促使药物筛选由整体动物实验为主转变为体外实验为主，形成了高通量药物筛选(HTS)模式[1]。目前各种现代检测技术，特别是紫外-可见光检测[2]、化学发光检测技术[3]、荧光标记检测技术[4]、邻近闪烁分析技术[5]、质谱检测技术[6]等技术，均在HTS应用广泛。电化学检测技术由于其快速、灵敏和精确的优点，在分析化学领域发展迅速，应用的越来越多[7]，特别是以电化学方法为基础的、通过在电极表面进行修饰（包括多元、多层、多组分、微型化和阵列化等）实现检测的电化学传感器检测技术，具有快速简便、灵敏度高的突出优势[8]。然而电化学检测技术在HTS中的应用却未受到重视，仅有极少数的应用。本课题的研究即针对上述不足，以建立评价药物-细胞膜亲和力的筛选模型为切入点，推进基于赖氨酸修饰电极构建的细胞电化学传感器筛选和定量CHO-alpha;1肾上腺素受体药物的发展。

二、研究目的

氨基酸为分子结构中含有氨基和羧基的有机化合物。根据氨基连结在羧酸中碳原子的位置，可分为alpha;、beta;、gamma;的氨基酸，不同的氨基酸只是基团部分有所不同[9-10]。除甘氨酸外，其他各种氨基酸都有不对称的碳原子，呈旋光性。同时由于空间的排列位置不同，又有两种构型D型和L型，组成蛋白质的氨基酸都属于L型[11]。氨基酸分子中含有氨基和羧基，是两性电解质，可以以此修饰电极从而使细胞结合上去。我们选择赖氨酸，一方面它有两个氨基，一个氨基通过循环伏安扫描结合到玻碳电极上，另一个氨基与过表达细胞结合使细胞结合更牢固；另一方面，赖氨酸修饰的电极稳定性好，在水介质中冲洗并超声清洗都表现出良好的稳定性[12]。并且赖氨酸修饰的电极已经有了一定的应用基础，例如杨波等[13]研究了黄岑素在聚L-赖氨酸修饰的玻碳电极上的电化学行为，并以此用于黄芩素在尿样中的回收率分析。贾泞铭等[14]基于聚L-赖氨酸膜和辣根过氧化物酶修饰电极构建了一种H2O2电化学酶传感器。孙登明等[15]用循环伏安法制备了聚L-赖氨酸修饰玻碳电极，研究多巴胺在聚L-赖氨酸修饰电极上的电化学行为，建立了循环伏安法测定多巴胺的新方法。吴芳等[16]运用石墨烯和聚赖氨酸共同修饰玻碳电极测定铅离子。本课题的研究目的就是在这些基础上用赖氨酸修饰电极构建一种低成本、稳定、灵敏、特异性强的药物筛选检测模型，并将该模型用于CHO-alpha;1肾上腺素受体亲和力的筛选验证，最终推进赖氨酸电化学传感器检测技术在CHO-alpha;1肾上腺素受体药物筛选中的运用。

三、研究内容

利用自组装等技术将L-赖氨酸修饰到玻碳电极表面，然后运用物理或化学方法将过表达alpha;1肾上腺素受体靶点细胞修饰其表面，构成赖氨酸过表达细胞修饰电极，通过获得候选药物与靶点作用前后引起的电流和阻抗等电化学参数的改变，并借鉴受体-药效学上的理论及其定量方法，建立电化学响应值与样品浓度的量化关系，通过提取受体亲和力参数Kd来直接反映药物活性。通过大量的实验数据建立基于赖氨酸修饰电极构建的细胞电化学传感器研究药物-细胞仿生膜亲和力的药物活性筛选的实验模型和定量模型，实现CHO-alpha;1肾上腺素受体药物的快速筛选。

四、实验设计方案

①　聚L-赖氨酸修饰电极的制备

②　过表达alpha;1肾上腺素受体靶点细胞的固定

③　肾上腺素与alpha;1肾上腺素受体靶点过表达细胞修饰电极的相互作用研究