【人物与科研】暨南大学江正瑾教授课题组：新型仿生聚合物材料应用于生物体液中C-反应蛋白的生物分离

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导语

C-反应蛋白（C-reactive protein, CRP）是一种非特异性的炎症生物标志物，是心血管疾病最强有力的预测因子与风险因子，但是由于重组CRP或商业化CRP受NaN₃、内毒素等污染，使得CRP在健康和疾病方面的生理学功能存在争议。为了更深入地研究CRP与疾病相互作用的机制，更精准地分析信号通路，获得结构和功能完整的高纯度CRP极其重要。目前，CRP的纯化材料往往非特异性吸附强、纯化过程中额外的纯化步骤易引起样品回收率下降或引入新杂质。近日，暨南大学江正瑾教授课题组受CRP在钙离子条件下与细胞膜特异性结合进而激活补体系统的启发，发展了新型仿生聚合物材料用于生物体液中CRP的高效生物分离。该仿生材料对CRP表现出富集回收率高、特异选择性好等优点，明显优于商业化CRP富集材料，现已成功用于炎症患者血清和鼠血清中CRP的高效捕获。该成果发表于ACS Appl. Mater. Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.8b15581）。

江正瑾教授课题组简介

课题组现有教授1人，高端外国专家4人，副教授5人，博士后2人，在读研究生30人。课题组主要从事新材料的制备、多维微尺度分离分析、生物药物传感器等现代分析技术及其在天然产物药效物质基础、生物药物、药物靶标筛选或作用机制阐述中的应用研究。

江正瑾教授简介

江正瑾，教授，博士生导师，教育部新世纪人才获得者，暨南大学药物分析学科带头人，药学院院长助理，药物分析研究中心主任。目前已经在Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Anal. Chem., Anal. Chim. Acta., J. Chromatogr. A等主流SCI期刊发表论文90余篇。获“广东省南粤优秀教师”、“暨南大学优秀研究生导师”等奖励。现担任药物分析SCI权威期刊J. Pharm. Biomed. Anal.等5个期刊编委或青年编委，第27届国际药物分析及生物药物分析年会主席，国际PBA委员会常务委员（15人委员中唯一华人代表），中国医药生物技术协会药物分析技术分会委员会常务委员，长期担任PBA、ISC、APA等药物分析业内主流学术会议的国际科学委员会委员、波兰NCN和比利时FWO基金的国际特邀评审专家以及巴黎第十一大学、比利时列日大学和西班牙阿尔卡拉大学博士生联合培养导师等。

前沿科研成果

新型仿生聚合物材料应用于生物体液中

C-反应蛋白的生物分离

受CRP和细胞膜在钙离子存在条件下相互作用的启发，作者选择了抗细胞粘附能力强的2-(甲基丙烯酰氧基)乙基磷酰胆碱（MPC）作为单体，高亲水性的N,N'-二甲基双丙烯酰胺（MBA）作为交联剂，采用自由基聚合反应在移液枪枪头内原位聚合研制了一类新型仿生聚合物材料用于生物体液中CRP的选择性捕获（图1）。该仿生聚合物材料经过扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、红外光谱（FT-IR）等表征手段确证聚合物成功制备且内部聚合均匀。孔径分布结果表明聚合物存在3 μm大孔，有利于蛋白质在其内部快速传输（图2）。亲水角测试结果显示该聚合物具有非常高的亲水性，利于有效抑制蛋白在材料表面的非特异性吸附，从而进一步提高材料对CRP的特异性和选择性捕获。

图1. 仿生聚合物材料的研制及其生物分离应用

（来源：ACS Appl. Mater. Interfaces）

图2. 仿生聚合物材料的表征

（来源：ACS Appl. Mater. Interfaces）

通过对上样、淋洗和洗脱条件的系统优化后，作者将该聚合物材料与商业化Immobilized p-Aminophenyl Phosphoryl Choline Gel纯化材料进行系统比对研究（图3），研究结果表明无论吸附剂与测试样本之间是否孵育，仿生聚合物材料对于加标血清中CRP的纯化效果都优于商业化纯化材料且动态吸附容量高达53.5 mg/g。同时该仿生聚合物材料在180天内连续使用100次以上仍然表现出良好的蛋白回收率和纯化效果。此外，纯化所得CRP结构和功能的完整性通过圆二色光谱、荧光和免疫生化分析确证。

图3. 仿生聚合物材料与商业化CRP纯化材料的系统比对研究

（来源：ACS Appl. Mater. Interfaces）

最后，作者将仿生聚合物材料用于实际生物体液样品中CRP的富集纯化（图4），首先选择的是炎症患者血清样本（总蛋白浓度为91 mg/mL），其中 CRP浓度为0.05 mg/mL，研究发现仿生聚合物用于该实际样本中CRP的富集纯化时回收率达到100%，富集纯度高达95%。为了进一步验证仿生聚合物的选择能力，作者选取了血清总蛋白浓度高达186 mg/mL的鼠血清样本（CRP浓度为0.06 mg/mL）作为研究对象，同样发现仿生聚合物可高效捕获鼠源CRP且纯度高达95%，上述结果进一步通过MALDI-TOF MS进行确证。

图4. 仿生聚合物材料在生物体液样品中的实际应用

（来源：ACS Appl. Mater. Interfaces）

这一成果近期发表在ACS Appl. Mater. Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.8b15581）上，该论文第一通讯单位为暨南大学，第一作者为王启钦博士和硕士生金含颖，通讯作者为暨南大学江正瑾教授和宁波大学干宁教授。上述研究工作先后得到了国家自然科学基金面上项目、中国博士后科学基金特别资助项目和面上项目的资助。

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