新型生物传感方法的构建及其应用研究

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生物传感技术已被广泛地应用于医学诊断、环境监测、食品工程等领域。在生物传感领域,高效的生物固定化方法的建立以及高灵敏荧光探针的发展对于研发新型生物传感方法有着极为重要的意义。生物固定化技术可以用于制备生物传感器的识别元件,为生物传感的器件化提供了重要的工具。传统的用于生物分子固定的方法仍受限于稳定性差、反应效率低或操作复杂等问题,因此,新型生物固定化技术的研发具有重要意义且颇受关注。此外,荧光检测由于其极高的灵敏度、操作简便等优点,也得到了广泛的关注和研究。传统的有机荧光材料一般均存在聚集导致荧光猝灭(Aggregation caused quenching,ACQ)现象,导致背景信号高和应用时灵敏度低等问题,而具有聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)特性的材料的出现很好地克服了这个问题,因此,发展新型的生物检测AIE探针具有重要意义。本论文基于以上两方面内容,分别发展了一种基于自发的炔-胺点击反应的生物固定化方法及一种点亮型AIE探针,探索了它们在生物传感中的应用。首先,利用自发的炔-胺点击反应设计并制备了一种活化炔修饰的新型表面。该活化炔表面可在无需催化剂的情况下自发、高效地进行化学和生物分子固定,蛋白类分子的固定可在30分钟内完成,并且不影响其生物活性。此外,结合微流控技术和微接触印刷技术,还可以实现蛋白和细胞的图案化固定。值得指出的是,与商业化醛基表面相比,该活化炔表面的蛋白固定效率更高、固定后的稳定性更好,且无背景荧光,在生物传感器、生物芯片方面具有很大的商业应用潜力。其次,基于分子内运动受限(Restriction of intramolecular motion,RIM)和光致电子转移(Photoinduced electron transfer,PET)机理,设计并制备了一种用于含活性巯基的蛋白检测的点亮型AIE探针TPE-Im。该探针能够在一个宽的浓度范围内(10μg/m L-10mg/m L)快速、定量地检测牛血清蛋白和人白蛋白,并且在合成尿液介质中也能实现蛋白的定量检测,在临床上具有一定的应用潜质。另外,由于其优良的AIE性质,该探针还可以实现纱布、玻璃、TLC板等固体介质上的血清检测,有望用于刑事潜血印迹检测等实际应用场景。
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