使用QCM技術進行天然活性分子的靶標垂釣
ATTANA分子與細胞相互作用檢測儀基于石英晶體微天平（Quartz Crystal Microbalance, QCM）技術原理，QCM通過石英諧振器的頻率變化感知芯片表面質量的變化，生成感應曲線，其敏感度可達到分子水平。實驗時只需將細胞、抗原或抗體等包被于芯片表面，將含有與之相作用的分子的溶液流過芯片表面，石英諧振器即可檢測分子間結合、解離等整個變化過程，生成一張傳感圖，提供動力學親和力等數據分析。接下來，我們將對使用QCM技術進行天然活性小分子物質的未知靶標垂釣的關鍵步驟——芯片表面的修飾技術進行剖析，希望可以為從事相關研究的老師們提供幫助。
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、實驗概述：利用聚多巴胺實現將PFPA（一種全氟苯疊氮化物）修飾到芯片表面，研究糖與凝集素之間的相互作用。
2、PFPA的結構特性：
PFPA的結構式
在熱激活或光照射下，PFPA結構中的疊氮化物可以轉變為一種高度活性的氮，它很容易插入到CH和NH鍵中，具有極高的插入效率，因此被用于熱化學和光化學引入一系列的官能團，包括蛋白質、納米結構和合成聚合物。PFPA化學的通用性使其成為表面改造的一個有吸引力的選擇。表面可以通過該技術進行全局修改。
3、芯片表面修飾方法：
在堿性環境下，用PDA通過多巴胺自聚合法制備裸金芯片表面，使芯片表面具有聚多巴胺涂層；
通過Schiff-base反應可以使具有氨基基基團和疊氮結構的PFPA與芯片表面的聚多巴胺涂層（含有鄰苯二酚和鄰苯二醌結構）相結合；
PFPA修飾到芯片上后，糖分子可以通過PFPA的插入反應（通過紫外光照引導反應發生）修飾到芯片表面。
Article 2：
nal. Chem. 2007, 79, 18, 6897–6902 , Publication Date:August 18, 2007
https://doi.org/10.1021/ac070740r
1、實驗概述：利用PFPA（一種全氟苯疊氮化物）將糖分子修飾到芯片表面，研究糖與凝集素之間的相互作用。
2、芯片表面修飾方法：
PFPA分子上的巰基基團可與裸金芯片表面形成S-Au鍵，從而使PFPA分子結合到裸金芯片表面；
將PEG涂布于芯片表面，加熱使PFPA插入PEG分子，從而將PEG修飾到芯片表面；
三個單糖均含有PFPA結構，利用PFPA的再次插入反應，將糖分子插入PEG分子，從而將糖分子修飾到芯片表面。
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、實驗概述：基于聚多巴胺制備碳水化合物芯片，用于通過QCM生物傳感器實時測定碳水化合物與凝集素的相互作用。
2、芯片表面修飾方法：
在堿性環境下，通過多巴胺自聚合作用，使QCM裸金芯片表面具有聚多巴胺涂層；
通過Schiff base 或者 Michael addition反應使氨基化碳水化合物固定在聚多巴胺涂層芯片表面，得到碳水化合物修飾的芯片。
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、實驗概述：基于巰基與烯烴/炔烴之間的光引發自由基反應制備碳水化合物芯片，用于生物分子相互作用的分析。
2、芯片表面修飾方法：
將聚苯乙烯涂布在裸金芯片表面，利用PFPA的插入反應，將PFPA（15）修飾到芯片表面；
由于PFPA分子上帶有羧基基團，可與14/16分子中的氨基基團發生反應，從而使其結合到芯片表面；
利用烯烴、炔烴與巰基的反應從而將化合物修飾到芯片表面。
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、實驗概述：利用噬菌體轉噬技術篩選具有腺嘌呤部分親和力的多肽。
2、芯片表面修飾方法：
將裸金芯片浸泡在5 mM 11-mercaptoundecanoic acid solution in ethanol (99.75%)，該分子含有巰基和羧基基團，利用S-Au鍵可將該分子修飾到芯片表面；
此時，芯片表面外層均為羧基基團，在EDC和DMAP的作用下，可與9-(2′-hydroxyethyl)adenine 分子中的羥基反應形成酯鏈，從而將9-(2′-hydroxyethyl)adenine分子修飾在芯片表面。
實驗方法總結：
- 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，但是小分子修飾通常利用裸金表面完成，使用后可利用濃硫酸或過氧化氫試劑可將芯片上的結合物洗脫干凈，方便再次進行芯片的使用。
- 常見的芯片修飾方法有兩種：
- 利用巰基基團與裸金表面形成的S-Au鍵進行小分子修飾；
- 在芯片表面涂布聚合物，如聚多巴胺、聚苯乙烯等，在聚合物基礎上進行二次修飾。
-
根據小分子的結構進行修飾方法的設計，進而完成對流經芯片的大分子的垂釣。
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可通過檢測信號的強弱、信號的變化，觀測分子之間的相互作用，實現大分子的垂釣。
石英晶體微天平（QCM）系統已逐漸廣泛應用于實時、無標記的分子相互作用中，Attana是此發展過程中的先驅者。Attana公司總部位于瑞典斯德哥爾摩，自2003年起，其系統已被廣泛應用于一流大學和生物技術公司的各種生命科學研究領域，Attana分子與細胞相互作用檢測儀可以幫助研究人員大大節省研究的時間與成本。
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