一種基于酶催化偶聯(lián)反應(yīng)與聚集誘導(dǎo)發(fā)射的生物傳感器新方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于實現(xiàn)對多種化學(xué)、生物相關(guān)分析物的高效靈敏檢測的化學(xué)傳感器方法。具體設(shè)計并合成了一類由過氧化物酶的底物官能化的水溶性四苯基乙烯衍生物分子。在水溶液中加入待檢測物后，這些小分子可以被過氧化物酶催化氧化，發(fā)生分子間的偶聯(lián)聚集，從而產(chǎn)生熒光發(fā)射，根據(jù)熒光發(fā)射的強(qiáng)度可以來定量底物的濃度。通過與酶串聯(lián)反應(yīng)及酶聯(lián)免疫吸附檢測手段結(jié)合，實現(xiàn)了對多種生物小分子及抗原、抗體的高效檢測。
【專利說明】一種基于酶催化偶聯(lián)反應(yīng)與聚集誘導(dǎo)發(fā)射的生物傳感器新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于酶催化偶聯(lián)反應(yīng)與聚集誘導(dǎo)發(fā)射的生物傳感器新方法，并進(jìn)一步涉及這一新技術(shù)在多種化學(xué)、生物相關(guān)分析物的高效靈敏檢測方面的潛在應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代傳感技術(shù)包括信息變換、信息處理及接口技術(shù)等三部分。其中以信息變換為最主要部分，也被稱為說的“傳感器(sensor)”。作為信息變換的主要手段之一的化學(xué)傳感器(chemical sensor)是應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的各種信息變化,如光效應(yīng)、熱效應(yīng)、場效應(yīng)及電磁效應(yīng)等來設(shè)計的各種精密而靈敏的探測裝置。近年來，光化學(xué)傳感器由于其本身的各種優(yōu)勢而被廣泛研究。相對于化學(xué)傳感器家族中的其它類型，光化學(xué)傳感器具有許多特殊的優(yōu)點:易于加工成小巧、輕便和空間適應(yīng)性好的探頭；具有很強(qiáng)的抗電磁干擾能力；所涉及的許多光學(xué)信號測量可以通過自身參比方式獲得，無需如電化 學(xué)傳感器中需要另外的參比裝置。隨著光纖通信技術(shù)的高速發(fā)展，由于光化學(xué)傳感器獲取的光學(xué)信號傳輸損耗低、容量大，因此分析科學(xué)家們對光化學(xué)傳感器的研究越來越感興趣(功能高分子學(xué)報，23(4)，413-422)。
[0003]在生物檢測領(lǐng)域，光化學(xué)傳感器也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種生物、化學(xué)相關(guān)分析物的高靈敏度的檢測，如各種金屬離子污染物(Hg2+、Pb2+)、對生物體有毒害的氣體(CO、SO2)、生物體內(nèi)代謝相關(guān)物質(zhì)(多巴胺、過氧化氫、糖類)、生物大分子(多肽、DNA、RNA)及特殊細(xì)胞(腫瘤細(xì)胞)的檢測(J.Am.Chem.Soc.，2006，128 (23)，7700-7700)。這些檢測手段的開發(fā)為與人類生活、生存息息相關(guān)的環(huán)境保護(hù)、疾病預(yù)防與治療等提供了有效的幫助。但隨著研究的不斷深入，檢測要求也不斷提高，如何更加高精度、高選擇性及低成本的檢測待分析物仍然是當(dāng)前的重要挑戰(zhàn)。
[0004]近些年來，熒光化學(xué)傳感器由于其易于制備、高靈敏度、低噪音和高選擇性等眾多優(yōu)點而被廣泛開發(fā)和研究(Anal.Chem.，2000, 72 (12)，197-210，Anal.Chem.，2014，86(1)，119-129)。但是，以前的熒光探針在實際應(yīng)用中往往存在著各種缺點，比如說它們的熒光強(qiáng)度線性變化范圍往往受到探針濃度限制，在聚集時發(fā)生嚴(yán)重的聚集熒光猝滅現(xiàn)象而影響其檢測過程，這些缺點的存在大大限制了熒光探針的實際應(yīng)用范圍。辛運的是，最近，唐本宗院士發(fā)現(xiàn)了一種聚集誘導(dǎo)發(fā)光(Aggregation-1nducedEmission, AIE)的特殊光學(xué)現(xiàn)象,這一發(fā)現(xiàn)為解決上述問題提供了一條薪新的途徑(Chem.Commun.，2001，1740-1741 ；Chem.Soc.Rev.，2011，40，5361-5388)。具體來說，具有 AIE 性能的探針分子在單分子分散狀態(tài)條件下熒光很弱，其熒光發(fā)射過程被分子內(nèi)運動能量耗散而禁阻；但在聚集狀態(tài)下，分子內(nèi)運動受到限制而使得熒光發(fā)射過程被激活，即熒光發(fā)射增強(qiáng)；而且熒光發(fā)射增強(qiáng)的程度是與探針分子聚集程度線性相關(guān)的。顯然，這一類型的探針分子能夠為熒光檢測提供更大的環(huán)境耐受性和檢測動態(tài)范圍。因此，新型AIE熒光探針的合成以及將其用于化學(xué)傳感與檢測中具有重要的科學(xué)意義和重大的實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明中，我們發(fā)明了一種全新的化學(xué)傳感器方法來實現(xiàn)對多種化學(xué)、生物相關(guān)分析物的高效靈敏檢測。設(shè)計并合成了一類由過氧化物酶的底物官能化的水溶性四苯基乙烯衍生物分子。在水溶液中加入待檢測物后，這些小分子可以被過氧化物酶催化氧化，發(fā)生分子間的偶聯(lián)聚集，從而產(chǎn)生熒光發(fā)射，根據(jù)熒光發(fā)射的強(qiáng)度可以來定量底物的濃度。通過與酶串聯(lián)反應(yīng)及酶聯(lián)免疫吸附檢測手段結(jié)合，實現(xiàn)了對多種生物小分子及抗原、抗體的高效檢測。
[0006]具體地，本發(fā)明涉及以下各項:
[0007]1.一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)性質(zhì)的熒光探針，其特征在于:所述熒光探針是由過氧化物酶的底物官能化的四苯基乙烯衍生物。
[0008]2.根據(jù)I所述的熒光探針，所述過氧化物酶的底物為親水性基團(tuán)。
[0009]3.根據(jù)2所述的熒光探針，所述親水性基團(tuán)為親水性的酪氨酸。
[0010]4.根據(jù)1-3任一項所述的熒光探針，所述過氧化物酶與四苯基乙烯之間通過烷基鏈或甘醇鏈連接。
[0011]5.根據(jù)4所述的熒光探針，其組成為下式所示，
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)性質(zhì)的熒光探針，其特征在于:所述熒光探針是由過氧化物酶的底物官能化的四苯基乙烯衍生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光探針，所述過氧化物酶的底物為親水性基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熒光探針，所述親水性基團(tuán)為親水性的酪氨酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的熒光探針，所述過氧化物酶的底物與四苯基乙烯之間通過烷基鏈或甘醇鏈連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熒光探針，其組成為下式所示，
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熒光探針，其組成為下式所示，
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的熒光探針用于生物和化學(xué)分析物的高靈敏選擇性檢測的用途。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用途，所述生物和/或化學(xué)分析物優(yōu)選過氧化氫、葡萄糖、抗原、抗體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的熒光探針用于酶聯(lián)免疫吸附中抗原的高靈敏選擇性檢測的用途。
【文檔編號】C09K11/06GK103980883SQ201410214548
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】劉世勇, 汪梟睿 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)