基于超分子組裝體的生物分子熒光檢測方法研究.pdf

1、熒光傳感器因其靈敏度高、不損壞樣品、使用方便,在檢測中的應用越來越廣泛。本文將超分子作用應用到熒光傳感器的連接部分,通過非共價作用將識別部分與報告部分連接起來,構(gòu)建以生物分子熒光檢測為目的的超分子組裝體。采用非共價連接取代復雜的有機合成,不僅可有效拓展組裝單元的范圍,簡化體系的制備和優(yōu)化過程,而且可豐富基于組裝與解助裝的檢測方法。研究由此采用不同組裝單元通過不同非共價作用構(gòu)建了一系列超分子組裝體,探索了基于超分子組裝體解組裝特性和基于超

2、分子組裝體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變特性的多種生物分子熒光檢測方法。
　　 1.本研究首先以1-芘甲醇的羥基為起始基團,通過環(huán)氧乙烷的陰離子聚合,制備得到具有良好水溶性的聚環(huán)氧乙烷修飾的的芘(PEO-Vy)兩親分子,拓展了疏水性芘熒光探針在水相檢測中的應用范圍。系統(tǒng)的紫外和熒光光譜研究結(jié)果顯示,在兩親性PEO-Py中加入金納米粒子,可通過疏水作用在金納米粒子表面有效吸附PEO-Py兩親分子,通過能量共振轉(zhuǎn)移實現(xiàn)熒光淬滅。加入巰基分子后,巰基分子與

3、金更強的作用力可以取代兩親性聚合物,使熒光恢復。系統(tǒng)的定量化實驗顯示,這種熒光恢復過程可實現(xiàn)含巰基氨基酸半胱氨酸的高靈敏檢測。其中金納米粒子對芘熒光的淬滅程度會影響到檢測靈敏度,在淬滅程度為20～30％時會達到最好的檢測效果。半胱氨酸熒光法檢出限可達到11.4 nM,并具有良好的選擇性。兩親性聚合物對金納米粒子良好的穩(wěn)定作用賦予體系良好的穩(wěn)定性,可以用于檢測血清中全部巰基分子的含量,回收試驗驗證了體系具有良好的準確性和可靠性,具有潛在的

4、臨床應用價值。
　　 2.通過靜電和疏水作用,構(gòu)建了帶負電的多糖肝素分子與帶正電表面活性劑的復合組裝體系,疏水內(nèi)腔可以包埋熒光探針芘。熒光光譜實驗結(jié)果顯示,通過多糖肝素分子和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的靜電復合作用,可以在單純CTAB臨界膠束濃度以下獲得具有強芘熒光發(fā)射的超分子組裝體。在該體系中加入與肝素有特異性作用的蛋白,可破壞肝素分子和CTAB組裝體,釋放疏水探針芘,顯著降低芘熒光發(fā)射強度。系統(tǒng)的定量化實驗顯示,這種熒

5、光降低過程可實現(xiàn)對與肝素有特異性作用的魚精蛋白與TAT多肽的高選擇性熒光檢測。
　　 3.研究以AIE分子特殊的聚集誘導發(fā)光機制和核酸適配體的高選擇性作用為依據(jù),采用荷正電的聚集誘導發(fā)光(AIE)分子與荷負電的核酸適配體的靜電組裝,制備了具有AIE分子熒光發(fā)射能力的超分子組裝體。圓二色譜研究顯示,在該超分子組裝體中加入汞離子,可誘導富含胸腺嘧啶的核酸適配體與汞離子作用,使核酸適體的構(gòu)象發(fā)生改變,AIE探針分子聚集程度進一步增大,

6、熒光強度增加。這種熒光增強過程可用于檢測汞離子,檢出限為0.22μM。進一步引入與汞離子有更強作用的巰基分子,可恢復核酸適配體的結(jié)構(gòu),降低AIE熒光強度。利用這一過程可實現(xiàn)巰基分子谷胱甘肽的檢測,檢出限達到0.15μM,并具有良好的選擇性。利用AIE分子與核酸適配體超分子組裝體結(jié)構(gòu)的這種雙轉(zhuǎn)變過程,可實現(xiàn)對汞離子和巰基分子谷胱甘肽的雙檢測。
　　 4.研究進一步將超分子主客體組裝特性應用到基于熒光納米量子點的生物分子檢測體系中。

7、通過在量子點表面共價鍵合β-環(huán)糊精,將量子點的熒光性能與β-環(huán)糊精的識別作用結(jié)合起來,獲得了具有主客體組裝功能的水溶性量子點。熒光光譜實驗顯示,對硝基苯酚進入β-環(huán)糊精空腔內(nèi)的超分子組裝過程,可通過電子轉(zhuǎn)移有效淬滅量子點熒光。通過系統(tǒng)對照試驗,發(fā)現(xiàn)其淬滅機制是酚羥基與硝基協(xié)同作用的結(jié)果。將對硝基苯酚的羥基通過磷酸根保護起來的對硝基苯磷酸二鈉不能達到對量子點熒光的有效淬滅。
　　 基于對硝基苯磷酸二鈉與對硝基苯酚對量子點不同的淬滅