原理
用 1 mm 直徑的玻璃珠,通過與硅烷成分的反應來實現玻璃表面的活化,從而引入氨基。通過對硝基苯酰氯化物的進一步修飾,硝基被加到氨基上,氨基和亞硝基一起被轉變為陽離子重鹽,酶通過酪氨酰殘基被連接(圖 1)。
圖 1 硅烷化玻璃表面和共價固定化酶。Ⅰ 硅烷化玻璃表面的 Si-OH 基團用 3-氨基丙基-三乙氧基硅烷(3-aminopropyl-triethoxysilane);Ⅱ 通過 p-硝基苯酰氯化物衍生氨末端;Ⅲ 用連二亞硫酸鈉減少硝基;Ⅳ 用亞硝酸形成陽離子重鹽;Ⅴ 酶通過酪胺酰殘基被連接
材料與儀器
酶溶液
3-氨基丙基-三乙氧基硅烷 對硝基苯酰氯化物 二氯甲醇 三乙胺 亞硝酸鈉 濃鹽酸 鹽酸 連二亞硫酸鈉 硝酸 磷酸鉀
玻璃珠子
步驟
1. 玻璃珠的活性
玻璃珠(10 g)在 40 ml 5% 硝酸中 80~90℃ 加熱 1 h。其后珠子用蒸餾水洗三次,并被轉移到 PE 容器中避免硅烷化和酶固定到長頸瓶的壁上。添加水(10 ml)和 3 g 3-氨基丙基-三乙氧基硅烷,pH 先用濃 HCl 調節,最終用 2 mol/L 的 HCl 將 pH 調到 3~4,用 pH 指示紙來檢測(pH 電極會被損壞)。反應的混合物在 65℃ 中孵化 12 h,之后珠子在吸濾器(瓷器,無玻璃粉)上用水沖洗 5 次,用丙酮沖洗 3 次(每次 20 ml)。最后珠子在 55℃ 干燥 20 min。
2. 重氮化作用
后面的程序必須用玻璃容器。為了玻璃珠子的活化,添加 25 ml 二氯甲醇、1.5 g 三乙胺和 5 g 對硝基苯酰氯化物,回流煮沸 4 h,要避免潮濕。珠子用 10 ml 二氯甲醇沖洗 3 次,在 55℃ 短暫干燥。之后為了自由氨基的重氮化作用,這些珠子被轉移到含 1 g NaNO2 的 100 ml 2 mol/L HCl 溶液中,在室溫靜置 20 min。用水劇烈地沖洗珠子后,將珠子在 40 ml 含 2 g 連二亞硫酸鈉的 40 ml 水溶液中回流 lh。芳基胺珠子形成,用 20 ml 的水沖洗三次,轉移到圓底的長頸瓶中,添加 88 ml 的 2 mol/L HCl。長頸瓶被安裝在旋轉的脫水器上,在冰浴中旋轉,保證在 0℃ 冰浴。在 20 min 內,將 1.12 g 的 NaNO2 慢慢地添加一部分,在其間長頸瓶在非真空狀態下一直轉動,在添加了最后一部分之后,長頸瓶必須用一個弱的噴水式真空推進器旋轉 10 min(大約 20 mbar),用于排出含氮氣體。產生的重氮基玻璃用 20 ml 的冰水沖洗 3 次,之后必須馬上用于固定。在用于固定之前的這段時間必須保存于 4℃。
3. 酶的固定
酶溶液(10 mg 溶于 10 ml 的 0.1 mol/L pH 7.5 磷酸鉀)被添加到玻璃珠子中,長頸瓶在 4℃緩慢旋轉過夜(12~16 h)。其后玻璃珠子用 5 ml 0.1 mol/L pH 7.5 的磷酸鉀緩沖液沖洗 3 次。浮在表面的緩沖溶液被收集,用來決定未被固定的蛋白質和酶的活性,用這種方法來評估固定的效率
注意事項
在操作中一定要注意有毒試劑和侵蝕性試劑。避免使用磁力攪拌器,因為它會損壞玻璃表面的修飾。