使用QCM技术进行天然活性分子的靶标垂钓
ATTANA分子与细胞相互作用检测仪基于石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance, QCM）技术原理，QCM通过石英谐振器的频率变化感知芯片表面质量的变化，生成感应曲线，其敏感度可达到分子水平。实验时只需将细胞、抗原或抗体等包被于芯片表面，将含有与之相作用的分子的溶液流过芯片表面，石英谐振器即可检测分子间结合、解离等整个变化过程，生成一张传感图，提供动力学亲和力等数据分析。接下来，我们将对使用QCM技术进行天然活性小分子物质的未知靶标垂钓的关键步骤——芯片表面的修饰技术进行剖析，希望可以为从事相关研究的老师们提供帮助。
Article 1：
Guo L, Chao S, Huang P, et al. A Universal Photochemical Method to Prepare Carbohydrate Sensors Based on Perfluorophenylazide Modified Polydopamine for Study of Carbohydrate-Lectin Interactions by QCM Biosensor. Polymers (Basel). 2019;11(6):1023. Published 2019 Jun 10. doi:10.3390/polym11061023
1、实验概述：利用聚多巴胺实现将PFPA（一种全氟苯叠氮化物）修饰到芯片表面，研究糖与凝集素之间的相互作用。
2、PFPA的结构特性：
PFPA的结构式
在热激活或光照射下，PFPA结构中的叠氮化物可以转变为一种高度活性的氮，它很容易插入到CH和NH键中，具有极高的插入效率，因此被用于热化学和光化学引入一系列的官能团，包括蛋白质、纳米结构和合成聚合物。PFPA化学的通用性使其成为表面改造的一个有吸引力的选择。表面可以通过该技术进行全局修改。
3、芯片表面修饰方法：
在碱性环境下，用PDA通过多巴胺自聚合法制备裸金芯片表面，使芯片表面具有聚多巴胺涂层；
通过Schiff-base反应可以使具有氨基基基团和叠氮结构的PFPA与芯片表面的聚多巴胺涂层（含有邻苯二酚和邻苯二醌结构）相结合；
PFPA修饰到芯片上后，糖分子可以通过PFPA的插入反应（通过紫外光照引导反应发生）修饰到芯片表面。
Article 2：
nal. Chem. 2007, 79, 18, 6897–6902 , Publication Date:August 18, 2007
https://doi.org/10.1021/ac070740r
1、实验概述：利用PFPA（一种全氟苯叠氮化物）将糖分子修饰到芯片表面，研究糖与凝集素之间的相互作用。
2、芯片表面修饰方法：
PFPA分子上的巯基基团可与裸金芯片表面形成S-Au键，从而使PFPA分子结合到裸金芯片表面；
将PEG涂布于芯片表面，加热使PFPA插入PEG分子，从而将PEG修饰到芯片表面；
三个单糖均含有PFPA结构，利用PFPA的再次插入反应，将糖分子插入PEG分子，从而将糖分子修饰到芯片表面。
Article 3：
Shang K, Song S, Cheng Y, et al. Fabrication of Carbohydrate Chips Based on Polydopamine for Real-Time Determination of Carbohydrate⁻Lectin Interactions by QCM Biosensor. Polymers (Basel). 2018;10(11):1275. Published 2018 Nov 16. doi:10.3390/polym10111275
1、实验概述：基于聚多巴胺制备碳水化合物芯片，用于通过QCM生物传感器实时测定碳水化合物与凝集素的相互作用。
2、芯片表面修饰方法：
在碱性环境下，通过多巴胺自聚合作用，使QCM裸金芯片表面具有聚多巴胺涂层；
通过Schiff base 或者 Michael addition反应使氨基化碳水化合物固定在聚多巴胺涂层芯片表面，得到碳水化合物修饰的芯片。
Article 4：
Oscar Norberg, Irene H. Lee, Teodor Aastrup, Mingdi Yan, Olof Ramström, Photogenerated lectin sensors produced by thiol-ene/yne photo-click chemistry in aqueous solution, Biosensors and Bioelectronics, Volume 34, Issue 1, 2012, Pages 51-56, ISSN 0956-5663,
1、实验概述：基于巯基与烯烃/炔烃之间的光引发自由基反应制备碳水化合物芯片，用于生物分子相互作用的分析。
2、芯片表面修饰方法：
将聚苯乙烯涂布在裸金芯片表面，利用PFPA的插入反应，将PFPA（15）修饰到芯片表面；
由于PFPA分子上带有羧基基团，可与14/16分子中的氨基基团发生反应，从而使其结合到芯片表面；
利用烯烃、炔烃与巯基的反应从而将化合物修饰到芯片表面。
Article 5：
Elmlund L, Söderberg P, Suriyanarayanan S, Nicholls IA. A phage display screening derived Peptide with affinity for the adeninyl moiety. Biosensors (Basel). 2014;4(2):137‐149. Published 2014 Apr 29. doi:10.3390/bios4020137
1、实验概述：利用噬菌体转噬技术筛选具有腺嘌呤部分亲和力的多肽。
2、芯片表面修饰方法：
将裸金芯片浸泡在5 mM 11-mercaptoundecanoic acid solution in ethanol (99.75%)，该分子含有巯基和羧基基团，利用S-Au键可将该分子修饰到芯片表面；
此时，芯片表面外层均为羧基基团，在EDC和DMAP的作用下，可与9-(2′-hydroxyethyl)adenine 分子中的羟基反应形成酯链，从而将9-(2′-hydroxyethyl)adenine分子修饰在芯片表面。
实验方法总结：
- 芯片表面多采用裸金表面、羧基表面、聚苯乙烯表面和生物素表面等，但是小分子修饰通常利用裸金表面完成，使用后可利用浓硫酸或过氧化氢试剂可将芯片上的结合物洗脱干净，方便再次进行芯片的使用。
- 常见的芯片修饰方法有两种：
- 利用巯基基团与裸金表面形成的S-Au键进行小分子修饰；
- 在芯片表面涂布聚合物，如聚多巴胺、聚苯乙烯等，在聚合物基础上进行二次修饰。
-
根据小分子的结构进行修饰方法的设计，进而完成对流经芯片的大分子的垂钓。
-
可通过检测信号的强弱、信号的变化，观测分子之间的相互作用，实现大分子的垂钓。
石英晶体微天平（QCM）系统已逐渐广泛应用于实时、无标记的分子相互作用中，Attana是此发展过程中的先驱者。Attana公司总部位于瑞典斯德哥尔摩，自2003年起，其系统已被广泛应用于一流大学和生物技术公司的各种生命科学研究领域，Attana分子与细胞相互作用检测仪可以帮助研究人员大大节省研究的时间与成本。
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