阳离子荧光共轭聚合物的合成及其在生物分子检测中的应用

论文摘要

阳离子荧光共轭聚合物作为一种新型的水溶性荧光分子,具有摩尔吸光系数大、荧光量子产率高等优点。同时,共轭聚合物具有分子导线的功能,能够实现荧光信号的放大。基于这些独特的荧光性质,阳离子荧光共轭聚合物在生物化学分析方面具有非常广阔的应用前景。本文从阳离子荧光共轭聚合物的合成着手,以发展该共轭聚合物用于生物分子的高灵敏检测为研究主线,主要开展了以下几方面的工作:（1）阳离子荧光共轭聚合物的合成。通过Sonogashira-Hagihara偶联反应合成了一种聚苯撑乙炔类阳离子共轭聚合物,该共轭聚合物侧链上带有大量的羟基和胺基,因此聚合物具备良好的水溶性。通过荧光光谱扫描测得该共轭聚合物的最大激发波长为430 nm,最大发射波长为497 nm。同时,以罗丹明6G为参比,测得该共轭聚合物的荧光量子产率为0.23,具备较高的荧光量子产率。（2）阳离子荧光共轭聚合物结合核酸适体探针用于蛋白质检测的研究。以该共轭聚合物为信号分子,凝血酶作为目标蛋白,结合核酸适体探针发展了一种简单、灵敏的蛋白质检测新方法。将核酸适体探针修饰上熄灭基团,通过静电作用结合共轭聚合物并猝灭其荧光;当凝血酶与核酸适体特异性结合后,该共轭聚合物得以释放,从而荧光被恢复,荧光恢复程度与凝血酶的浓度正相关。对实验条件进行了一系列的考察和优化后,在水溶液中实现了凝血酶的定量检测,检测下限为1.7 nM,同时也验证了该方法具备良好的特异性。该方法只需对核酸适体进行简单的修饰,不影响其结合蛋白质的特异性,易于拓展至其他具有核酸适体的蛋白质检测中。（3）阳离子荧光共轭聚合物结合纳米颗粒进行DNA检测的研究。利用了纳米颗粒对目标DNA的富集、分离作用以及阳离子荧光共轭聚合物良好的荧光特性,发展了一种特异性检测DNA的新方法。将标记有熄灭基团的DNA捕获探针修饰到纳米颗粒上,捕获互补的DNA分子;然后加入S1核酸酶,除去未捕获到互补DNA的捕获探针;最后,用DNase I将颗粒上互补链切断,使熄灭基团从纳米颗粒上解离下来,与阳离子荧光共轭聚合物作用,目标分子的浓度与该聚合物的荧光熄灭程度正相关。利用该方法实现了对p53基因175密码子的一段DNA序列的检测,检测下限为3.7 nM,且具有良好的特异性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪 论
• 1.1 共轭聚合物的种类
• 1.2 共轭聚合物的信号放大原理
• 1.3 共轭聚合物在生物化学检测中的应用
• 1.3.1 在核酸检测中的应用
• 1.3.2 在蛋白质检测中的应用
• 1.3.3 在其它生物分子检测中的应用
• 1.4 本论文拟开展的工作
• 第2章 阳离子荧光共轭聚合物的合成
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器和试剂
• 2.2.2 单体、催化剂的合成
• 2.2.3 阳离子荧光共轭聚合物的合成
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 单体的核磁表征
• 2.3.2 荧光光谱的表征
• 2.4 小结
• 第3章 阳离子荧光共轭聚合物结合核酸适体探针用于凝血酶检测的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 检测原理
• 3.3.2 光谱表征
• 3.3.3 核酸适体探针浓度的影响
• 3.3.4 孵育时间的选择
• 3.3.5 K 离子浓度的影响
• 3.3.6 缓冲溶液的考察
• 3.3.7 凝血酶的定量检测
• 3.3.8 方法特异性的考察
• 3.4 小结
• 第4章 阳离子荧光共轭聚合物结合纳米颗粒用于DNA 检测的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 检测原理
• 4.3.2 DNA 捕获探针固定化的表征
• 4.3.3 DNA 的定量检测
• 4.3.4 方法特异性的考察
• 4.4 小结
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢