课题计划项目以及可行性研究报告.docx

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课题计划项目以及可行性研究报告

课题题目为：

琼脂糖自组装膜基底型免疫芯片载体制备及抗体固定研究

项目容摘要：

研究意义：

为了提升免疫芯片对抗体的固定效率，建立多糖纳米膜基底型芯片载体制备的新方法，为后续免疫芯片的制备提供实验参考和理论支持。

研究容：

本文选择多糖中水溶性的琼脂糖为基质，利用分子自组装技术，以玻片为载体，让琼脂糖、高碘酸钠对玻片表面进行修饰，制备琼脂糖自组装膜载体。

利用SEM、AFM和FTIR对载体进行表征，获得最佳制备条件；利用荧光显微成像及ImageJ软件，研究该载体对2种不同种属来源抗体的固定效率，对琼脂糖自组装膜载体和普通醛基修饰载体对抗体的固定效果进行对比分析。

关键字琼脂糖;免疫芯片;抗体固定

项目概况

1、主要研究开发容

选择多糖中水溶性的琼脂糖为基质，利用分子自组装技术，以玻片为载体，让琼脂糖、高碘酸钠对玻片表面进行修饰，制备琼脂糖自组装膜载体。

利用SEM、AFM和FTIR对载体进行表征，获得最佳制备条件；利用荧光显微成像及ImageJ软件，研究该载体对2种不同种属来源抗体的固定效率，对琼脂糖自组装膜载体和普通醛基修饰载体对抗体的固定效果进行对比分析。

材料：

琼脂糖、3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTES）（Sigma公司，美国），高碘酸钠、戊二醛、36%冰乙酸、无水乙醇等均为分析纯（国药集团化学试剂）;FITC标记的驴抗兔抗体（生工），FITC标记的兔抗人AFP抗体（生工）。

器械：

超纯水机、电子天平、磁力搅拌器、烘干箱，JSM-6360LV型高低真空扫描电镜，FTS3000FX型的傅立叶变换红外光谱仪，OLYMPUSBX51型倒置荧光显微镜，NanoscopeIIIa型原子力显微镜。

基片的预处理：

25mm×75mm光学载玻片用氨水洗液（体积比为氨水∶过氧化氢∶水=1∶1∶5）置摇床上振摇2h，取出后用超纯水清洗干净，放入1mol/LHCl中浸泡过夜，再用超纯水超声10min，无水乙醇超声清洗2次，每次5min，置电热恒温箱（120℃）烘烤2h。

实验组琼脂糖自组装膜载体制备，对照组进行普通醛基载体制备。

基片表面抗体探针的固定，测定观察载体表面荧光探针的固定效率。

2、主要技术和经济指标（限1000字）

主要技术：

琼脂糖自组装膜载体制备①分别配制0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%的琼脂糖溶液，微波炉煮沸3min完全溶解;②将2ml琼脂糖溶液覆盖在60℃预热的清洁玻片上;琼脂糖室温凝固后，置37℃烤箱烘干2h;置室温保存备用;③将上述制备好的琼脂糖玻片置于50mmol/LNaIO4溶液中室温下活化60min。

接着用0.1mol/LpH7.4PBS洗涤5min×3次，氮气流吹干。

普通醛基载体制备：

按照文献中的方法制备普通醛基载体。

清洗好的玻片浸入APTES活化试剂（丙酮稀释）中20min后取出，玻片用丙酮、去离子水冲洗，120℃下烘干，然后放入含5%戊二醛溶液中室温下浸泡2h，取出用去离子水冲洗5min×3次，烘干后，至干燥处保存。

基片表面抗体探针的固定：

探针为FITC标记的驴抗兔IgG和兔抗人AFP抗体，将探针固定至修饰后的载体表面，研究载体对不同蛋白探针的固定效率。

取原始浓度为1mg/ml的探针溶于含20%甘油的PBS溶液中稀释，使探针终浓度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mg/ml，将探针分子分别到修饰后基片上，避光，置于湿盒中，37℃固定3h，然后PBS清洗3次，洗掉未结合的荧光探针，晾干后荧光显微镜检测，获取荧光图像。

经济指标：

载体对抗体的固定效率

多糖纳米膜基底型芯片载体成品的销售

3、技术创新点

1.本研究经过前期资料查询，数据库相关资料充足，课题研究设计经过推敲方案在课题组通过，已经组织选拔了课题组相关工作人员。

2.课题组成员，高级、中级职称配备合理，有学科带头人，部分工作者有相关经验。

3.琼脂糖、3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTES）（Sigma公司，美国），高碘酸钠、戊二醛、36%冰乙酸、无水乙醇等均为分析纯（国药集团化学试剂）;FITC标记的驴抗兔抗体（生工），FITC标记的兔抗人AFP抗体（生工）。

3.特色和创新：

在免疫芯片的制备和应用过程中，大胆采用琼脂糖建立一种新的免疫芯片载体制备方法，既可以改善实验方法，又可以提高临床提高诊断效率。

4、获得成果和知识产权（此处需要作者自己填写）

以下为项目可行性研究报告

（一）目的意义（限1000字）

免疫芯片，又称为抗体微阵列，是实际应用中最重要、研究最多的一种蛋白质芯片。

免疫芯片技术结合了抗原抗体反应的特异性和芯片高密度集成优势，只需少量生物样品，一次检测便可获得几种甚至几万种有关的生物信息或疾病的检测结果。

与传统的免疫分析方法相比，免疫芯片最大的优点是能够实现并行、快速、高通量的检测;同时极大节省时间、试剂，被广泛应用于蛋白质组学研究，其在疾病诊断、药物筛选、食品安全和环境监测等领域已显示出广阔的应用前景。

免疫芯片制备中，载体的表面修饰及抗体固定是影响芯片检测灵敏度的关键因素。

目前，免疫芯片载体表面修饰可大致分为两类:

二维表面修饰和三维表面修饰。

二维表面修饰包括聚赖氨酸修饰、氨基修饰、醛基修饰、巯基修饰、链霉亲合素修饰等，它们是通过共价键或特殊分子间的高亲合力把蛋白质固定在载体表面，所以对蛋白质的固定比较牢固，蛋白质的构象变化较少，有利于保持蛋白质的天然活性。

但是二维表面修饰技术制备的载体在发展过程中仍存在不少问题，如:

引起抗体蛋白质性质不稳定的问题，动力学检测围窄等问题。

三维表面修饰是在玻片表面包被一层凝胶或树突状多聚物，这些凝胶或多聚物又可以通过化学反应引入活性基团，以共价结合和物理吸附的方式把蛋白固定在载体表面。

琼脂糖一种拥有多种生物活性的高聚物，生物相容性良好，有研究推断琼脂糖自组装膜基底可能会提升免疫芯片对抗体的固定效率，建立多糖纳米膜基底型芯片载体制备的新方法，为后续免疫芯片的制备提供实验参考和理论支持[1]。

（二）国外同类产品和技术情况（限500字）

已有大量研究证明[2]，三维结构的载体对蛋白质的固定量比二维平面载体大得多，而且凝胶的固-液环境使固定在上面的蛋白质不易失去活性。

所以三维修饰表面是近年来较受关注的修饰方法。

研究表明[3]，多糖膜具有三维多孔结构，经水化后可在部形成固-液状态的水凝胶结构，这种三维、多孔结构以及湿润的微环境不但能固定足够的蛋白质，同时还可以防止蛋白质变性失活。

琼脂糖是一种拥有多种生物活性的高聚物，有着很好的生物相容性，其在载玻片表面形成的自组装结构具有类似于聚丙烯酰胺的水凝胶特征，这三维自组装结构又可以通过化学反应引入醛基基团，即可与抗体分子的氨基发生共价偶联。

具有这种三维结构的载体对蛋白质的固定量比二维平面载体大得多，而且凝胶的固-液湿润环境使固定在上面的蛋白质不易失去活性，因此更有利于固定抗体探针分子。

有研究表明[4]:

壳聚糖氧化自组装膜修饰玻片与抗体结合效率高，荧光信号强，点的密度及数量等都要优于普通醛基化玻片。

琼脂糖是一种多糖，加热后易溶于水，不同浓度的琼脂糖在玻片上形成的膜的厚度和孔径大小也有差异，膜的厚度和孔径的大小会直接影响蛋白质的固定。

参考文献

[1]SjbergＲ，MattssonC，AnderssonE，etal．Explorationofhigh-den-sityproteinmicroarraysforantibodyvalidationandautoimmunityprofiling［J］．NewBiotechnol，2016，33（5）:

582-592.

[2]ThkSM，BonabiA，NordbergME，etal．Thiol-enemicrofluidicdevicesformicrochipelectrophoresis:

Effectsofcuringconditionsandmonomercompositiononsurfaceproperties［J］．JChromatog-raphyA，2015，1426:

233-240.

[3]KlimushinaMV，GumanovaNG，MetelskayaVA.Directlabelingof

serumproteinsbyfluorescentdyeforantibodymicroarray［J］．Bio-

chemBiophyＲesCommun，2017，486（3）:

824-826.

[4]ChangSY，BongJH，YooG，etal．Activitycontrolofautodisplayed

proteinsonthesameoutermembranelayerofE.colibyusingZ-domainstreptavidinandlipasefoldasesystems［J］．EnzymeMi-crobialTechnology，2017，96:

85-95.

（三）市场预测和发展趋势（限500字）

未来，在免疫芯片的制备和应用过程中，载体的选择以及载体表面修饰是制备质量好、结合力高的芯片将是重要环节，最后建立了一种新的免疫芯片载体制备方法，为后续免疫芯片的制备和应用不断提供实验参考和理论支持。

二、研究开发容、方法、技术路线

（一）具体研究开发容和要重点解决的技术关键问题（限1000字）

本文选择多糖中水溶性的琼脂糖为基质，利用分子自组装技术，以玻片为载体，让琼脂糖、高碘酸钠对玻片表面进行修饰，制备琼脂糖自组装膜载体。

利用SEM、AFM和FTIR对载体进行表征，获得最佳制备条件；利用荧光显微成像及ImageJ软件，研究该载体对2种不同种属来源抗体的固定效率，对琼脂糖自组装膜载体和普通醛基修饰载体对抗体的固定效果进行对比分析。

材料：

琼脂糖、3-氨基丙基三甲氧基硅烷（APTES）（Sigma公司，美国），高碘酸钠、戊二醛、36%冰乙酸、无水乙醇等均为分析纯（国药集团化学试剂）;FITC标记的驴抗兔抗体（生工），FITC标记的兔抗人AFP抗体（生工）。

器械：

超纯水机、电子天平、磁力搅拌器、烘干箱，JSM-6360LV型高低真空扫描电镜，FTS3000FX型的傅立叶变换红外光谱仪，OLYMPUSBX51型倒置荧光显微镜，NanoscopeIIIa型原子力显微镜。

基片的预处理：

25mm×75mm光学载玻片用氨水洗液（体积比为氨水∶过氧化氢∶水=1∶1∶5）置摇床上振摇2h，取出后用超纯水清洗干净，放入1mol/LHCl中浸泡过夜，再用超纯水超声10min，无水乙醇超声清洗2次，每次5min，置电热恒温箱（120℃）烘烤2h。

琼脂糖自组装膜载体制备①分别配制0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%的琼脂糖溶液，微波炉煮沸3min完全溶解;②将2ml琼脂糖溶液覆盖在60℃预热的清洁玻片上;琼脂糖室温凝固后，置37℃烤箱烘干2h;置室温保存备用;③将上述制备好的琼脂糖玻片置于50mmol/LNaIO4溶液中室温下活化60min。

接着用0.1mol/LpH7.4PBS洗涤5min×3次，氮气流吹干。

普通醛基载体制备：

按照文献中的方法制备普通醛基载体。

清洗好的玻片浸入APTES活化试剂（丙酮稀释）中20min后取出，玻片用丙酮、去离子水冲洗，120℃下烘干，然后放入含5%戊二醛溶液中室温下浸泡2h，取出用去离子水冲洗5min×3次，烘干后，至干燥处保存。

基片表面抗体探针的固定：

探针为FITC标记的驴抗兔IgG和兔抗人AFP抗体，将探针固定至修饰后的载体表面，研究载体对不同蛋白探针的固定效率。

取原始浓度为1mg/ml的探针溶于含20%甘油的PBS溶液中稀释，使探针终浓度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6mg/ml，将探针分子分别到修饰后基片上，避光，置于湿盒中，37℃固定3h，然后PBS清洗3次，洗掉未结合的荧光探针，晾干后荧光显微镜检测，获取荧光图像。

不同基片对抗体分子固定效率的比较：

利用最佳条件分别制备普通醛基化载体，琼脂糖自组装膜载体，分别固定最佳浓度的抗体探针分子，根据平均荧光强度比较两种载体对抗体的固定效果。

载体表面的形貌用JSM-6360LV型高低真空扫描电镜（SEM）与原子力显微镜（AFM）观察;在IRPrestige-21型傅里叶变换红外光谱仪上测定红外光谱（FTIＲ），用来分析载体表面存在的化学键;用OLYMPUSBX51型倒置荧光显微镜观察载体表面荧光探针的固定效率。

重点解决的技术关键：

琼脂糖自组装膜载体的制备。

（二）项目的特色和创新之处（限1000字）

在免疫芯片的制备和应用过程中，载体的选择以及载体表面修饰是制备质量好、结合力高的芯片将是重要环节，采用琼脂糖建立一种新的免疫芯片载体制备方法。

（三）要达到的技术、经济指标及社会、经济效益（限1000字）

1.测定载体对抗体的固定效率

2.多糖纳米膜基底型芯片载体成品销售获得的经济效益

（四）采用的方法、技术路线以及工艺流程、合作方式

三、项目总体目标及考核指标、实施年限、年度计划安排与阶段目标

（时间进度作者可以自行调整，半年为一个进度，一般是研究周期是2年）

（一）总体目标及考核指标

1、申报项目与所属指南方向的关联关系（包括项目与所属指南方向的匹配性，对指南方向目标的支撑作用）。

（限1000字）

起止时间（半年为时间段）

主要工作容及阶段目标（每阶段限200字）

2019年6月1日

-

2019年12月1日

数据库查询资料，资料的筛选

2020年1月1日

-

2020年6月1日

临床试验的准备阶段

2020年7月1日

-

2020年12月1日

临床试验阶段

2021年1月1日

-

2021年6月1日

数据统计阶段

2021年7月2日

-

2021年12月1日

结题阶段，论文书写、发表阶段

2、项目目标及考核指标、评测方式/方法。

（限1000字）

项目目的：

建立多糖纳米膜基底型芯片载体制备的新方法，为后续免疫芯片的制备提供实验参考和理论支持。

考核指标：

1.结题报告；2.发表专业论文2篇。

测评方法：

测定载体对抗体的固定效率。

七、预期经济社会效益

项目的科学、技术、产业预期指标及科学价值、社会、经济、生态效益。

（限1000字）

1．重视科技成果转化是世界竞争发展的需要。

在当今世界围，经济的竞争愈来愈表现为科学技术的竞争，表现科技成果（特别是高技术成果）转化数量、质量和转化速度的竞争，制备多糖纳米膜基底型芯片载体是科技成果商品化的重要体现。

2．科技成果转化是落实“科学技术是第一生产力”的关键。

发展经济要依靠科技进步，发挥第一生产力的作用，多糖纳米膜基底型芯片载体销售可以获得经济利益，有效地提高产业的经济增长质量，本科技成果转化是科技与经济结合的最好形式。