共轭聚合物为基础的荧光传感器

近年来,借助共轭聚合物的荧光发射与淬灭过程开发化学与生物传感技术成为倍受关注并获得迅速发展的研究领域。由于共轭聚合物能够沿分子链进行能量和电荷传导,从而产生信号放大现象,这类传感器通常都具有较高的灵敏度。本文主要通过对几种具有代表性的此类化学/生物传感器的举例说明,概述荧光共轭聚合物的传感机理,并简要介绍这一领域的发展状况。     

荧光共轭聚合物在生物大分子检测中的应用*

共轭聚合物因其具有π-电子体系及共轭离域结构,一般都具有优异的发光性能,其发光强度和发射波长会随被检测化合物结构的不同而发生特异性响应,特别是在与被检测物相互作用过程中所产生电荷和能量能够沿共轭分子链进行有效传递,成倍放大这种作用,从而有效提高了检测灵敏度,这比相应的小分子化合物更具有优越性。目前共轭聚合物已被用于开发新型化学、生物传感器,尤其是在生物分子检测方面的应用得到迅速的发展。本文总结了近年来荧光共轭聚合物在生物传感方面的研究进展,主要讨论共轭聚合物在蛋白质、核酸及毒素检测中的应用。     

荧光共轭聚合物传感器用于病原体检测的研究进展

以共轭聚合物为基础的传感器用于检测病原体是现代临床医学发展的一个新方向. 综述了近十年来聚二乙炔(PDA)以及聚苯撑乙炔撑(PPE)等共轭聚合物传感器用于病原体检测的研究进展.     

水溶性荧光共轭聚合物在检测出血热病毒中的应用

利用出血热病毒抗体-L133/抗原-EHF对水溶性荧光共轭聚合物聚(5-甲氧基-2-(3-磺酰化)丙氧基-1,4-对苯撑乙烯), (简写为MPS-PPV)荧光的增强/猝灭作用、抗原-EHF与抗体-L133之间的特异性相互作用及作用前后荧光强度的变化, 建立了一种基于水溶性荧光共轭聚合物荧光猝灭可逆的高灵敏、均相免疫测定新方法, 实现了出血热病毒抗 原-EHF的快速、灵敏检测, 检测抗原-EHF的线性范围是4.8×10^－9～5.0×10^－8 mol/L, 检出限为1.7×10^－9 mol/L. 实验表明, 生物分子对聚合物的荧光增强或猝灭不仅是静电作用, 而且还表现为聚合物形态构造的变化.     

基于荧光共轭聚合物的金属离子检测

以聚乙炔、聚芴、聚噻吩、聚苯撑为代表的荧光共轭聚合物,由于具有独特的光学性能、自组装性能和结构与性能的可调控性,可作为优异的光学传感材料。利用其具有较高摩尔消光系数和荧光量子产率的特点,可设计具有较高灵敏度和选择性的传感器,这已成为生物传感领域的研究热点。以荧光共轭聚合物为基础的金属离子检测,最初是以非水溶性的共轭聚合物为主,通过金属离子与聚合物链上特定基团(如吡啶、冠醚)的结合引起的聚合物荧光性质的变化可实现对某些离子的检测。在共轭聚合物主链上引入亲水性侧链,可大大增强共轭聚合物的水溶性,为金属离子的生物传感检测提供了新的思路,例如可引入能与金属离子结合的生物分子(如DNA、糖基等)来设计传感策略,进一步提高检测的特异性和灵敏度。本文综述了近年来以非水溶性和水溶性荧光共轭聚合物为传感材料,对具有重要生物学意义的重金属离子(Hg²⁺、Pb²⁺)、过渡金属离子(Cu²⁺、Eu³⁺、Ni²⁺、Fe³⁺、Fe²⁺、Ru³⁺、Ag⁺)和碱金属离子(K⁺、Na⁺、Li⁺)进行高灵敏度检测方面的研究进展,并对该领域的发展前景进行了展望。     

一种可用于检测苦味酸的水溶性共轭聚合物荧光传感器的制备及应用

制备了一种高灵敏的水溶性荧光共轭聚合物(PPE-OBS), 将其用于苦味酸的荧光检测. 利用质谱、 核磁共振波谱和红外光谱等方法对PPE-OBS进行了表征, 并对其检测苦味酸的条件进行了优化. 结果表明, 在硼酸-氢氧化钠缓冲溶液(pH=9.5)中作用20 min, 苦味酸对PPE-OBS荧光的猝灭效率最大. 在最优条件下, PPE-OBS检测苦味酸的线性范围为1.0~60 μmol/L(R²=0.999), 检出限为0.831 μmol/L(S/N=3). 将PPE-OBS制成荧光试纸用于检测环境样品中的苦味酸, 获得了较好的检测结果.     

基于荧光共轭聚电解质的生物分子检测*

共轭聚电解质综合了传统共轭聚合物的光电性质和聚电解质的水溶性特点,使其在新一代化学生物荧光传感器中获得多种应用。本文总结了近五年来报道的共轭聚电解质（聚芴、聚噻吩、聚苯撑乙烯、聚苯撑乙炔等）用于检测生物分子的研究进展,并对共轭聚电解质的应用前景进行了展望。     

基于共轭聚合物的核酸生物传感器的应用

共轭聚合物的π电子体系及共轭离域结构,使其具有良好的发光性能。聚合物链可充当“分子导线”,能够成倍放大光学信号,从而有效提高检测灵敏度。而核酸适体(aptamer)在特异性、与靶物质亲合力、信号传导方面比其他识别元件具有更大的优势,因此共轭聚合物的核酸生物传感器在生物检测方面得到了迅速发展。本文主要总结了近年来共轭聚合物的核酸生物传感器在生物检测方面的应用,并进一步对该类型传感器的发展趋势作出了展望。     

基于阳离子荧光共轭聚合物和核酸适体探针的蛋白质检测新方法

以核酸适体为识别分子, 阳离子荧光共轭聚合物为报告分子, 建立了一种蛋白质检测新方法. 修饰有荧光熄灭基团的核酸适体探针通过静电作用与阳离子荧光共轭聚合物结合, 导致后者荧光熄灭. 当加入靶蛋白后, 核酸适体探针与其特异性结合, 荧光熄灭基团与阳离子荧光共轭聚合物远离, 聚合物荧光信号得以恢复. 实验结果表明, 荧光恢复程度与靶蛋白的浓度正相关. 采用该方法检测凝血酶的线性范围为17～40 nmol/L.     

基于水溶性共轭聚合物分子刷的高灵敏凝血酶生物传感器

以刷子状水溶性共轭聚芴（PFNI）为传感材料,以荧光素标记的核酸适体（FAM-apt15）为探针,设计了一种检测凝血酶的高灵敏度蛋白质传感器. PFNI的刷状结构带有大量正电荷,与负电荷的柔性单链核酸探针形成静电复合物,使能量供体（PFNI）与受体（FAM）之间的距离较近,发生高效荧光共振能量转移（Föster resonance energy transfer,FRET）. 当探针与靶凝血酶结合时,形成刚性且体积较大的G-四链体/凝血酶复合物,由于体积位阻和密集的刷子的阻碍作用,PFNI与FAM之间的距离被拉大,FRET效率显著降低. 对缓冲溶液中凝血酶检测的最低检测限可达0.05 nmol/L. 与基于线型共轭聚合物的蛋白质检测方法相比,灵敏度提高了至少一个数量级.     

分子印迹技术和荧光分析技术在爆炸物检测中的应用*

爆炸品危害社会安定、国家安全,引起国际社会的关注。开发爆炸品的在线监测技术成为当今热点研究领域之一。爆炸物的种类多种多样,它们的检测方法也各不相同。本文简要地回顾了爆炸物的常规检测方法,介绍了爆炸物的新颖检测技术,重点介绍了分子印迹技术和荧光分析技术在爆炸物检测中的应用,总结了分子印迹聚合物和荧光共轭聚合物检测爆炸物的特点,并对它们的发展趋势进行了展望。     

基于阳离子型共轭聚合物和核酸适体的腺苷检测新方法

建立了一种基于阳离子型共轭聚合物和核酸适体的腺苷检测新方法. 荧光素修饰的短链DNA与腺苷的核酸适体部分互补, 形成双链DNA; 阳离子型共轭聚合物通过静电作用与双链DNA结合, 发生高效率的荧光共振能量转移(FRET). 加入腺苷后, 腺苷与核酸适体发生特异性结合, 导致双链DNA分解成单链, 使静电吸引力下降, 能量转移效率降低. 通过阳离子型共轭聚合物对单双链DNA的高效识别, 可快速简易地检测出腺苷.     

一种基于三苯胺类共轭聚合物荧光信号开启的汞离子检测方法

通过Suzuki反应合成出主链中含9,9-二(4-二苯胺基苯基)-3,6-芴的蓝光共轭聚合物—聚[2,7-(9,9-二辛基芴)-co-3,6-(9,9-二三苯胺基芴)] (36PFT).36PFT可特异地与I-相互作用,并淬灭36PFT的荧光.当I-的浓度为0.24 mmol/L时,36PFT的荧光淬灭程度可达95％,...     

基于能量转移机理的水溶性荧光共轭聚合物体系的设计制备及应用

水溶性共轭聚合物由于具有优异的光学性能,如强大的光捕获能力和独特的分子线效应,在化学、生物和医疗领域都有良好的应用前景。共轭聚合物受光激发后,所产生的激子可以沿着长程共轭的π骨架自由迁移,在分子骨架的任何位点都可以转移给能量受体,从而实现高效的能量传递。因此,水溶性共轭聚合物适合于构建各种能量传递体系,从而实现荧光信号放大、多色发光、活性氧产生效率提高等光学性能的优化。本文简述了基于水溶性共轭聚合物构建能量转移体系的原理和方法,总结了其在生物传感、生物成像、光动力杀菌和光动力抗癌等领域的应用,最后对水溶性共轭聚合物存在的主要问题以及未来的发展方向进行了分析和展望。     

烷基糖苷掺杂的共轭聚合物纳米粒子在比率型核黄素检测中的应用

以烷基糖苷（APG）作为掺杂剂,聚（9,9-二正辛基芴基）（PFO）为荧光聚合物,利用烷基糖苷所特有的表面活性剂性质制备了荧光亮度和稳定性好的半导体聚合物纳米粒子（SPNs）,APG@PFO。利用SPNs与核黄素间的荧光共振能量转移作用（FRET）,将所制备的荧光探针用于构筑比率型核黄素传感器。得益于SPNs良好的光物理特性、独特的“线团”结构和“分子导线”作用的信号放大效应,所制备的核黄素探针具有较高的灵敏度。较大的荧光比值变化使得所制备的探针适用于可视化检测。本研究使用“乐高”拼图零件和香烟过滤嘴,搭建了便携式可视化检测装置。探针用于市售维生素片中核黄素的荧光和可视化检测,结果令人满意。     

基于DNAzyme和杂交链式反应用于检测铅离子的荧光生物传感器研究

通过将GR-5 DNAzyme的序列设计进发生杂交链式反应的发夹DNA中,在引发DNA的触发下,发夹DNA H1与H2反应生成具有重复双螺旋结构的纳米线T-H1-H2-H1-H2…。在H1与H2结合部分存在碱基不配对区域,此处将形成GR-5 DNAzyme结构,在铅离子的存在下,该部分GR-5 DNAzyme的底物链被裂解,HCR产物即被裂解成许多DNA双链小分子从而实现信号扩增,以此构建了简便灵敏的荧光生物传感器。该生物传感器可在30min完成对Pb²⁺的检测,线性范围为0.1μM～7μM,检测限为23.2nM。对实际水样进行检测,加标回收率在96.7%～106.6%之间,相对标准偏差均小于2%。     

基于桥联柱[5]芳烃的刺激响应性荧光超分子聚合物用于硝基化合物的传感检测

本文利用二硫键桥联的双柱[5]芳烃和烷基溴修饰的四苯基乙烯之间的主客体作用制备了一种荧光超分子聚合物.在谷胱甘肽的存在下,柱芳烃桥链上二硫键的断裂使得该荧光超分子聚合物被破坏,体系荧光猝灭.值得注意的是,该荧光超分子聚合物能够有效地检测硝基化合物,最低检测限可达10-8 mol·L-1,表明其在硝基化合物检测方面具有良...     

基于适配体和抗体的生物传感器在雌二醇检测中的应用

雌二醇(Estradiol,E2)是一种主要的环境雌激素,具有作用强、危害广等特征,可扰乱人体及动物体的正常内分泌功能,从而产生不利影响,因此E2的快速、准确检测对于食品安全和公共卫生至关重要.传统的检测方法主要是基于大型仪器分析,这些方法具有高灵敏度、准确性的同时也存在操作繁琐、成本较高、仅限于在实验室内进行等缺陷....     

纳米比色化学传感器的设计及其在生物分子检测中的应用

<正>近年来,人们一直致力于制作能够在复杂实际样品中高灵敏度和选择性地检测被测物种的比色型光化学传感器.具备高选择性和灵敏度的比色型传感器的研究已经成为目前传感器领域的研究热点.纳米科技爆炸式的发展为优化比色型化学传感器的性能提供了可能.本论文基于对比色型光化学传感器的充分认识,和对纳米材料在构建比色型传感器     

基于苯硼酸的葡萄糖响应性聚合物材料在胰岛素投递和血糖检测中的应用

近年来,葡萄糖响应性聚合物材料因其在糖尿病诊断和治疗领域的潜在应用而被广泛研究.其中基于苯硼酸(PBA)的葡萄糖响应性聚合物作为人工合成材料而具有体系稳定,可逆响应的优势.本文主要从自调节胰岛素投递和血糖持续检测两个方面综述近年来基于苯硼酸体系的聚合物材料的研究进展.自调节胰岛素控制释放体系主要包括葡萄糖响应性微/纳米凝胶、聚合物胶束和囊泡3种形态,它们的形态结构组成对葡萄糖响应性能力,反复开关释放及胰岛素的包覆都有很大的影响.基于苯硼酸体系的血糖持续检测方法主要包括荧光感应器和可视感应器.随着这些聚合物材料性能的逐步完善,它们将更有实际应用的潜力.