基于水溶性共轭聚合物和核酸适配体的生物传感体系构建及应用研究

摘要

荧光共轭聚合物具有π-π*共轭体系和高度离域化的电子结构，使其具有显著的捕捉光的能力，良好的倍增光学效果，而且还具有“分子导线”功能，可以对荧光信号进行放大。阳离子水溶性共轭聚合物，与其他荧光探针（如量子点、小分子荧光染料等）相比，具有良好的水溶性、生物相容性以及低细胞毒性，同时由于侧链带有阳离子基团，使得它可以通过静电作用，与带相反电荷的生物分子结合，发生荧光猝灭现象，被广泛的应用于生物检测、以及成像、临床医学的诊断及治疗等领域。本文旨在通过选择合适的阳离子型共轭聚合物作为荧光传感材料，以带有负电荷的生物分子（核酸适配体或三磷酸腺苷等）为分子识别元件，通过水溶性共轭聚合物的荧光猝灭和荧光恢复过程，实现对靶标分子的方便的、灵敏的、快速的、无标记检测，因此本论文的研究内容主要包含了以下3个方面：
　　（1）基于阳离子水溶性共轭聚合物和核酸适配体，构建了一种检测肿瘤标志物的生物传感器。以阳离子型共轭聚合物作为荧光传感材料，以核酸适配体作为分子识别元件，使核酸适配体通过静电作用与共轭聚合物结合，使共轭聚合物荧光猝灭；当肿瘤标志物与核酸适配体特异性结合后，使核酸适配体离开共轭聚合物，聚合物荧光恢复，从而实现对肿瘤标志物的检测。该方法简化了探针的构建方法，能够方便检测到低水平的肿瘤标志物，而且选择性好，抗干扰性强。
　　（2）基于阳离子水溶性共轭聚合物和核酸适配体，发展了一种检测凝血酶的生物传感器。该传感器利用了共轭聚合物的分子导线功能，以及适配体与凝血酶之间的特异性作用。凝血酶的核酸适配体通过静电作用吸附在共轭聚合物表面，使共轭聚合物发生荧光猝灭；当凝血酶与其核酸适配体结合，适配体形成G-四面体结构，增加了与共轭聚合物的距离，使得其荧光恢复，实现了对凝血酶的快速、简便的检测。
　　（3）设计了一种简单的、灵敏的且无标记的检测三磷酸腺苷（ATP）及酸性磷酸酶的生物传感方法。以阳离子水溶性共轭聚合物作为荧光传感材料，以ATP作为猝灭剂，ATP通过静电作用与共轭聚合物结合，使共轭聚合物荧光猝灭，通过其荧光猝灭程度来判断ATP的含量；当ATP在酸性磷酸酶的作用下，发生催化水解反应，共轭聚合物的荧光会出现恢复现象。该传感体系通过阳离子型共轭聚合物的荧光猝灭及恢复的过程，实现了同时检测ATP及其酸性磷酸酶的目的。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2适配体传感器

1.3水溶性共轭聚合物的简介

1.4水溶性共轭聚合物的应用

1.5本文的设计思想和主要内容

第二章 基于水溶性共轭聚合物和核酸适配体检测肿瘤标志物的生物传感器

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 基于水溶性共轭聚合物和核酸适配体检测凝血酶的生物传感器

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 基于水溶性荧光共轭聚合物检测三磷酸腺苷及酸性磷酸酶

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2创新点

5.3展望

参考文献

附录1攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2攻读硕士学位期间申请的专利

附录3攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢