熒光共軛聚電解質(zhì)的制備及其在生化傳感領(lǐng)域的應(yīng)用.pdf

1、熒光共軛聚電解質(zhì)(Conjugated polyelectrolytes，CPEs)是指帶有離子化側(cè)鏈的一類水溶性熒光共軛聚合物。它們一方面?zhèn)鞒辛斯曹椌酆衔锏莫?dú)特π-π*共軛電子結(jié)構(gòu)、分子導(dǎo)線效應(yīng)和顯著的信號(hào)放大作用，同時(shí)又具有聚電解質(zhì)的良好水溶性以及較強(qiáng)的靜電行為，因而在高靈敏的生化傳感器領(lǐng)域具有十分重要的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用潛力。截至目前，熒光共軛聚電解質(zhì)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各種生物分子(包括糖類、蛋白質(zhì)、酶類以及核酸等)的高靈敏檢測(cè)。本研究工

2、作主要集中在新型熒光共軛聚電解質(zhì)的制備及其在酶活性分析方面的應(yīng)用，具體內(nèi)容包括：
　　 1)基于一條簡(jiǎn)便的合成路線制備了一種帶有磺酸基團(tuán)的PPE類熒光共軛聚電解質(zhì)(PPESO3)，并成功將該路線拓展應(yīng)用于一種新型羧基PPE(PPE-OBS)的制備。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入聚酰胺-胺(PAMAM)類樹枝狀聚合物的合成策略，創(chuàng)造性地發(fā)展了一種多羧基熒光共軛聚電解質(zhì)(PPE-(COOK)4)。
　　 2)重點(diǎn)研究了PPE-OBS

3、與PPE-(COOK)4的基本性質(zhì)。其中，PPE-OBS由于水溶性較差，從而導(dǎo)致其熒光量子產(chǎn)率較低，并且不穩(wěn)定。但加入適量的表面活性劑(如CTAB、PVP)后，則PPE-OBS的量子產(chǎn)率及穩(wěn)定性均可以得到大幅度提高。相比較而言，PPE-(COOK)4則具有良好的水溶性、穩(wěn)定的熒光發(fā)射以及較高的量子產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)。這主要是由于較高密度的離子化側(cè)鏈不但具有顯著的增溶作用，并且還可以增強(qiáng)分子間的靜電排斥，從而阻止PPE-(COOK)4在水溶液中的

4、聚集。
　　 3)基于PPESO3的聚集與解聚集(熒光猝滅/恢復(fù))現(xiàn)象發(fā)展了一種無(wú)標(biāo)記、超靈敏的蛋白酶檢測(cè)方法。該方法以陽(yáng)離子小肽誘導(dǎo)PPESO3發(fā)生聚集作用(熒光猝滅)為起點(diǎn)，一旦該小肽被蛋白酶催化水解，則體系的熒光恢復(fù)，因而不需要任何標(biāo)記探針即可以實(shí)現(xiàn)不同蛋白酶的靈敏檢測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，五聚精氨酸(Arg5)不但可以有效猝滅PPESO3的熒光，而且經(jīng)過任一酶切即可以大幅降低甚至完全喪失誘導(dǎo)PPESO3發(fā)生聚集的能力。這使得所發(fā)展

5、的胰蛋白酶檢測(cè)體系具有超高的靈敏度，檢出限為0.25 ng/mL(11 pM)，比目前的絕大多數(shù)方法都低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)以上。另外，HPLC與MS表征均證實(shí)，當(dāng)寡聚精氨酸的長(zhǎng)度低于一個(gè)“閾值”時(shí)(Arg4)，胰蛋白酶對(duì)它的酶解速度將大幅降低。利用這一現(xiàn)象，并仔細(xì)設(shè)計(jì)酶切位點(diǎn)與肽鏈長(zhǎng)度，進(jìn)一步發(fā)展了一種糜蛋白酶的檢測(cè)方法，不但具有超高的靈敏度(檢出限0.15 ng/mL，～6pM)，而且還表現(xiàn)出了出色的選擇性。
　　 4)基于PPE

6、-(COOK)4/Cu2+猝滅體系的熒光恢復(fù)現(xiàn)象發(fā)展了一種谷胱甘肽還原酶(GR)的活性分析方法。研究結(jié)果表明，PPE-(COOK)4在PBS緩沖溶液(10mM，pH7.4)中，不僅對(duì)于Cu2+具有高靈敏的響應(yīng)(KSV=4.8×106 M-1)，而且還表現(xiàn)出了極佳的選擇性，因而是一種非常優(yōu)秀的銅離子熒光探針。進(jìn)一步利用還原型谷胱甘肽(GSH)與氧化性谷胱甘肽(GSSG)在恢復(fù)PPE(COOK)4/Cu2+熒光方面的顯著差異，成功發(fā)展了一種