熒光共軛聚電解質的制備及其在生化傳感領域的應用.pdf

1、熒光共軛聚電解質(Conjugated polyelectrolytes，CPEs)是指帶有離子化側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毺卅?π*共軛電子結構、分子導線效應和顯著的信號放大作用，同時又具有聚電解質的良好水溶性以及較強的靜電行為，因而在高靈敏的生化傳感器領域具有十分重要的優(yōu)勢與應用潛力。截至目前，熒光共軛聚電解質已經被廣泛地應用于各種生物分子(包括糖類、蛋白質、酶類以及核酸等)的高靈敏檢測。本研究工

2、作主要集中在新型熒光共軛聚電解質的制備及其在酶活性分析方面的應用，具體內容包括：
　　 1)基于一條簡便的合成路線制備了一種帶有磺酸基團的PPE類熒光共軛聚電解質(PPESO3)，并成功將該路線拓展應用于一種新型羧基PPE(PPE-OBS)的制備。在此基礎上，進一步引入聚酰胺-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(PPE-(COOK)4)。
　　 2)重點研究了PPE-OBS

3、與PPE-(COOK)4的基本性質。其中，PPE-OBS由于水溶性較差，從而導致其熒光量子產率較低，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率等優(yōu)點。這主要是由于較高密度的離子化側鏈不但具有顯著的增溶作用，并且還可以增強分子間的靜電排斥，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)現象發(fā)展了一種無標記、超靈敏的蛋白酶檢測方法。該方法以陽離子小肽誘導PPESO3發(fā)生聚集作用(熒光猝滅)為起點，一旦該小肽被蛋白酶催化水解，則體系的熒光恢復，因而不需要任何標記探針即可以實現不同蛋白酶的靈敏檢測。研究發(fā)現，五聚精氨酸(Arg5)不但可以有效猝滅PPESO3的熒光，而且經過任一酶切即可以大幅降低甚至完全喪失誘導PPESO3發(fā)生聚集的能力。這使得所發(fā)展

5、的胰蛋白酶檢測體系具有超高的靈敏度，檢出限為0.25 ng/mL(11 pM)，比目前的絕大多數方法都低1～2個數量級以上。另外，HPLC與MS表征均證實，當寡聚精氨酸的長度低于一個“閾值”時(Arg4)，胰蛋白酶對它的酶解速度將大幅降低。利用這一現象，并仔細設計酶切位點與肽鏈長度，進一步發(fā)展了一種糜蛋白酶的檢測方法，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現象發(fā)展了一種谷胱甘肽還原酶(GR)的活性分析方法。研究結果表明，PPE-(COOK)4在PBS緩沖溶液(10mM，pH7.4)中，不僅對于Cu2+具有高靈敏的響應(KSV=4.8×106 M-1)，而且還表現出了極佳的選擇性，因而是一種非常優(yōu)秀的銅離子熒光探針。進一步利用還原型谷胱甘肽(GSH)與氧化性谷胱甘肽(GSSG)在恢復PPE(COOK)4/Cu2+熒光方面的顯著差異，成功發(fā)展了一種