基于超分子识别与微纳可控自组装体系的活体/在线生物分析与成像研究

本课题通过设计分子探针与功能化纳米结构自组装新体系，研究和建立基于新型四硫富瓦烯衍生物和碳硼烷衍生物等分子探针与微纳结构界面的活体/在线生物分析与成像新技术，发展超分子自组装功能纳米结构与多层次、多组份的可控自组装新方法；构建基于新型四硫富瓦烯衍生物和碳硼烷衍生物等超分子自组装体系的特异性识别恶性肿瘤细胞及其生物标志物的多功能纳米结构与生物分子探针；利用光、电或磁等多维动态分析方法，非侵入性地对活体内的参与生理和病理过程的分子进行定性和定量可视化分析；构建仿生界面和集超分子识别与纳米生物技术高灵敏检测于一体的智能化单分子、单细胞及活体的实时在线动态分析与多维成像新技术，实现白血病等肿瘤相关生物标志物的特异性识别和超灵敏超快速的实时、原位、瞬态分析检测。

本项目通过设计分子探针与功能化纳米结构自组装新体系，研究和建立了基于新型四硫富瓦烯衍生物和碳硼烷衍生物等分子探针与微纳结构界面的活体/在线生物分析与成像新技术，发展了超分子自组装功能纳米结构与多层次、多组份的可控自组装新方法；构建了基于新型四硫富瓦烯衍生物和碳硼烷衍生物等超分子自组装体系的特异性识别恶性肿瘤细胞及其生物标志物的多功能纳米结构与生物分子探针；利用光、电或磁等多维动态分析方法，非侵入性地对活体内的参与生理和病理过程的分子进行了定性和定量可视化分析；构建了新型纳米仿生界面和集超分子识别与纳米生物技术高灵敏检测于一体的智能化活体单细胞及相关疾病动物模型的实时在线活体动态分析与多维成像新方法与新技术，实现了肝癌、宫颈癌、脑瘤和白血病等肿瘤相关生物活性物质与活体病灶部位的特异性识别和超高灵敏超快速的实时、原位、瞬态分析检测与多模态精准成像分析。.本项目按照“项目计划任务书”要求和研究计划进行，已完成预定目标、进度和研究内容。项目通过综合运用分析化学与合成生物学的新技术，创新性地构建了新型纳米簇探针及相关纳米结构生物传感界面与高分辨分子成像系统，发现和提出了通过活体原位生物合成荧光纳米簇的高灵敏成像方法来实现肿瘤等病变部位的准确靶向定位与精确标记的生物成像诊断的全新策略，建立了癌症细胞及其生物活性分子的高灵敏高选择性快速检测新方法与多模式活体瞬态分析与成像新技术和可视化监测新系统，解决了高灵敏仿生分子识别成像与传感方法的关键科学问题。与此同时，本项目构建了基于仿生分子识别体系的光、电、磁信号识别检测与传导放大的新方法与新技术，从细胞、组织、活体等水平和体内、体外等层面研究了分子成像新原理与新方法，为肿瘤发病机制研究及肿瘤的早期诊断提供了新的方法及技术。本项目在Angew. Chem. Int. Ed，Anal Chem，Biomaterials和Scientific Reports等期刊发表了SCI论文43篇，申报国家发明专利20余项(已获授权10余项 )、国际PCT专利6项。应邀参加相关领域的国内外学术会议并多次作特邀学术报告。研究成果获得了2012年教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学二等奖一项。本项目执行过程中获得了国家杰出青年科学基金资助，并获2015年中国女分析化学家奖和2015年先进材料科学家奖(IAAM)。