糖修飾熒光多聚對苯乙炔檢測致病菌的研究.pdf

1、近年來，全球食源性疾病的發(fā)病率在逐步升高，已成為主要的社會公共安全問題。食源性致病菌如大腸桿菌(E. coli)的來源有許多，因此我們需要建立一種快速的檢測技術(shù)來確保食品的安全性，以避免食源性疾病。傳統(tǒng)的檢測方法存在許多缺陷，如檢測速度比較慢。因此，建立一種成本低，特異性強(qiáng)，靈敏度高的快速檢測方法是十分必要的。
　　本論文介紹了糖修飾的多聚對苯乙炔的合成方法及功能。糖修飾的熒光多聚物是一種新興的快速檢測技術(shù)，由于其具有識別和信號傳

2、導(dǎo)的獨特性質(zhì)，在篩查和檢測細(xì)菌方面具有良好的應(yīng)用前景。另外，因為在一條高分子單鏈上有很多的配體，使其可產(chǎn)生多重相互作用。盡管近幾年P(guān)PEs應(yīng)用廣泛，但是還存在著應(yīng)用對象范圍有限、合成成本高等一些缺陷，而其中中間體設(shè)計和生產(chǎn)上的簡單化和經(jīng)濟(jì)可行性是PPEs成為有效生物傳感的主要限制因素。因此，可通過設(shè)計合成一種具有高效熒光且成本低廉的PPE多聚物來解決上述問題。本論文的主要目的即在PPE作為信號傳導(dǎo)單元的基礎(chǔ)上通過側(cè)鏈糖基修飾實現(xiàn)識別分子

3、與目標(biāo)分子的快速結(jié)合,從而達(dá)到快速檢測的目的。
　　實驗進(jìn)展可分為三部分：探針的合成，光物理特性的測定和性能評估。合成工作是從乙氨基甘露糖和氨基半乳糖開始的，這樣可引入胺基官能團(tuán)而不影響羥基的功能。糖由于對細(xì)胞表面凝集素具有高結(jié)合力，可作為識別基團(tuán)連接到多聚鏈上。N-Cbz-aminoethanol具有商業(yè)化、晶體狀且去保護(hù)可一步實現(xiàn)（如第二章所述）等優(yōu)點，因此被選擇作為最適糖基受體。此技術(shù)簡單，步驟少，經(jīng)驗少的化學(xué)家也可以輕松掌

4、握，且產(chǎn)物總收率很高。
　　第三章詳細(xì)介紹了PPE和1，4-二甲氧基苯的合成。采用多步反應(yīng)合成單體diethynyldimethoxybenzene和 diidodipropanoic acid，期間產(chǎn)生大量的中間體。通過鈀催化劑的Sonogashira聚合反應(yīng)將其相連并進(jìn)一步用甘露糖修飾以減少非特異性相互作用的影響。通過紫外-可見光譜和熒光光譜來研究其熒光特性和對刀豆蛋白A(Con A，可與碳水化合物相連接的蛋白)的響應(yīng).利用熒

5、光共聚焦顯微鏡研究細(xì)胞成像以及檢測靈敏性，實驗表明多聚物發(fā)出的綠色熒光可被甘露糖結(jié)合凝集素猝滅。我們合成的中間體化合物可由廉價易得的化工原料通過幾步反應(yīng)而合成，并且這些中間體可以轉(zhuǎn)化成高效的識別基團(tuán)。
　　第四章詳細(xì)介紹了聚合物的光物理特性，這些特性是熒光基團(tuán)性能和是否適用于生物傳感器領(lǐng)域的關(guān)鍵指標(biāo)。該聚合物表現(xiàn)出綠色熒光，吸收波長為393nm，發(fā)射波長為466.5nm。雖然它的量子產(chǎn)率不是很高（10.8％），但具有較大的斯托克斯

6、位移，使它成為理想的傳感器分子。通過研究糖修飾PPE的熒光猝滅過程，可知聚合物的熒光被淬滅是由于和Con A形成了基態(tài)復(fù)合物。Con A是一種能夠與糖（甘露糖）特異性結(jié)合的凝集素，在細(xì)胞信號傳導(dǎo)、細(xì)胞表面識別和病原體的對接過程中起著關(guān)鍵作用。在此研究中，我們選擇Con A，是由于它的毒性低并且可以用來檢測配體-蛋白質(zhì)的相互作用。
　　第五章詳細(xì)介紹了聚合物的檢測機(jī)制。腸道內(nèi)大腸桿菌通過與聚合物的多價相互作用得到熒光細(xì)菌聚合物。隨后

7、，其熒光強(qiáng)度在逐漸降低。為了確定最佳結(jié)合時間，需要測定一定時間間隔內(nèi)聚合物細(xì)菌懸浮液的熒光強(qiáng)度。實驗表明，培養(yǎng)30分鐘之內(nèi)該體系可達(dá)到結(jié)合的最佳水平，其對細(xì)菌親和力的檢測限達(dá)到103cfu/ml。該體系的一個主要優(yōu)點就是，它能夠在30分鐘內(nèi)進(jìn)行檢測，克服了傳統(tǒng)檢測方法檢測時間需要數(shù)天的缺陷。
　　本文揭示了糖修飾 PPE可成為良好的生物傳感分子。分子末端的羧酸基團(tuán)還可進(jìn)一步與其他目標(biāo)分子相結(jié)合。同時也證明了甘露糖修飾的聚合物可以檢