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(yīng)用越來越廣泛。本文將超分子作用應(yīng)用到熒光傳感器的連接部分,通過非共價(jià)作用將識別部分與報(bào)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(jià)連接取代復(fù)雜的有機(jī)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(jià)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(tuán),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(yīng)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(shí)現(xiàn)熒光淬滅。加入巰基分子后,巰基分子與

3、金更強(qiáng)的作用力可以取代兩親性聚合物,使熒光恢復(fù)。系統(tǒng)的定量化實(shí)驗(yàn)顯示,這種熒光恢復(fù)過程可實(shí)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(dá)到最好的檢測效果。半胱氨酸熒光法檢出限可達(dá)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(yàn)驗(yàn)證了體系具有良好的準(zhǔn)確性和可靠性,具有潛在的

4、臨床應(yīng)用價(jià)值。
　　 2.通過靜電和疏水作用,構(gòu)建了帶負(fù)電的多糖肝素分子與帶正電表面活性劑的復(fù)合組裝體系,疏水內(nèi)腔可以包埋熒光探針芘。熒光光譜實(shí)驗(yàn)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(fù)合作用,可以在單純CTAB臨界膠束濃度以下獲得具有強(qiáng)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(qiáng)度。系統(tǒng)的定量化實(shí)驗(yàn)顯示,這種熒

5、光降低過程可實(shí)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(dǎo)發(fā)光機(jī)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(dǎo)發(fā)光(AIE)分子與荷負(fù)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(dǎo)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(jìn)一步增大,

6、熒光強(qiáng)度增加。這種熒光增強(qiáng)過程可用于檢測汞離子,檢出限為0.22μM。進(jìn)一步引入與汞離子有更強(qiáng)作用的巰基分子,可恢復(fù)核酸適配體的結(jié)構(gòu),降低AIE熒光強(qiáng)度。利用這一過程可實(shí)現(xiàn)巰基分子谷胱甘肽的檢測,檢出限達(dá)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(shí)現(xiàn)對汞離子和巰基分子谷胱甘肽的雙檢測。
　　 4.研究進(jìn)一步將超分子主客體組裝特性應(yīng)用到基于熒光納米量子點(diǎn)的生物分子檢測體系中。

7、通過在量子點(diǎn)表面共價(jià)鍵合β-環(huán)糊精,將量子點(diǎn)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(diǎn)。熒光光譜實(shí)驗(yàn)顯示,對硝基苯酚進(jìn)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(diǎn)熒光。通過系統(tǒng)對照試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其淬滅機(jī)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(hù)起來的對硝基苯磷酸二鈉不能達(dá)到對量子點(diǎn)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(diǎn)不同的淬滅