场梯度(见公式 1),这可以通过尖锐的电极几何形状产生。这样,亚微米颗粒(例如聚苯乙烯珠和病毒颗粒)也可以通过 DEP 分离或固定 [4,5]。尽管该现象背后的机制仍然是近期研究和讨论的主题 [6–10],但蛋白质 [11,12]、酶分子 [13] 甚至小染料分子 [14] 也可以通过 DEP 操纵。由于在纳米电极上的固定无需标记并且在几秒内完成 [15,16],DEP 可能成为生产生物传感器的一种首选方法。此外,蛋白质分子可以单个固定,正如对平面纳米电极尖端和 R-藻红蛋白 (RPE) 所展示的那样 [12]。首次尝试生产用于单分子实验的蛋白质纳米阵列时,将牛血清白蛋白 (BSA) 固定在一个由 9 个电极组成的小纳米电极阵列上,电极尖端直径为 30 nm。根据施加的场强,蛋白质分子被永久或暂时固定,但尚未证明可以分离为单个分子 [15]。为了将单个酶或蛋白质分子固定在阵列上,需要直径小于颗粒直径的尖锐电极尖端 [16, 17]。通过反应离子刻蚀在硅基电极阵列的标准互补金属氧化物半导体生产工艺方面取得的最新进展使足够小的电极尖端的生产标准化成为可能:生产出数千个锥形电极的阵列,其最小直径约为 1.5 nm,通过化学机械抛光可以调整到更大的直径 [16]。对于生物传感器、芯片实验室设备和单酶分子实验,不仅要确保可靠的捕获,还要确保所涉及酶的高残留活性。原则上,估算了固定化的BSA 的量[18],并显示了抗RPE 抗体和辣根过氧化物酶 (HRP) 的活性[13, 19]。但无法对固定物的活性进行绝对量化。为了评估DEP 固定化酶阵列的适用性,本研究对仅通过DEP 永久固定的酶分子活性进行了定量测定。选择HRP 作为模型酶。HRP 是单亚基、44 kDa 血红素蛋白,具有已知的三维结构和催化途径以及复杂的糖基化模式[20, 21]。这种酶已被深入研究了几个世纪,由于其可用性、高稳定性以及在比色和荧光测定中的高活性,已成为诊断试剂盒和免疫测定的标准化学品[22]。出于类似的原因,它是单酶分子实验的原理验证中很受欢迎的酶[23–28],并且已经证明在纳米电泳后具有活性。
主要关键词