手性碳量子点的合成及其手性识别性能研究

Chiral recognition is of great significance in a variety of fields such as life research,consturction of chiral devices, and the development of medical chiral drugs. In recent years, due to the unique properties of simple, rapid, sensitive and low-cost, quantum dot-based fluorescent sensors has been widely applied in analytical chemistry, but their application to chiral recognition has rarely been reported. Due to their prominent optical properties, biocompatibility and low-tocoxity, fluorescent carbon quantum dots is much superior to traditional semiconductor quantum dots and ogranic fluorescent dyes in the construction of fluorescent sensors. In this research, we propose to synthesize the chial carbon quantum dots and explore their chiral recognition performance and mechanisms. Our aim is to construct highly efficient, sensitive and stable fluorescence sensors for chiral recognition.

手性识别对于揭示生命科学现象、构建手性器件、医学手性药物开发等领域有着重要意义。近年来，基于量子点的荧光传感器以其简单、快速、灵敏、低成本等优越性备受青睐并以广泛应用于分析检测领域，然而荧光传感器在手性识别中的研究报道并不多见。碳量子点由于其独特的光学性质、生物相容性和低毒性，较传统半导体量子点和荧光染料在荧光传感器的构建上更具优势。本申请是在前期从事量子点的合成、表面修饰和分子识别研究的基础上，首次提出合成手性碳量子点，探讨其手性识别性能和作用机制，为合成高效，灵敏、稳定的手性荧光传感器提供依据。

手性及手性选择性是自然界最重要的属性之一，尤其是生命体中广泛存在大量的手性分子，并具有天然的手性选择性。手性识别研究对于揭示生命科学现象及构建手性传感器件等领域具有重大意义。量子点以其高荧光量子产率、耐漂白、稳定性好等独特光学性能，在构建荧光生物传感器中表现出极大优势。本项目的研究属于生物、纳米技术交叉领域，主要研究内容包括高荧光性能量子点的合成，量子点的表面生物功能化以及生物传感应用研究。此外，本研究内容还包括基于生物技术的新型纳米材料的合成、生物功能化与高灵敏的生物传感，该部分内容是对无机纳米材料及其应用于生物传感领域的补充。.本研究首先针对量子点表面生物偶联技术及生物传感机制进行了系统性研究，详细阐述了16种量子点生物偶联技术和8种量子生物传感机制，为量子点的生物功能化、荧光传感器的设计提供了重要理论基础。在此基础上，本研究采用简单的水热合成法得到了较高量子产率的生物兼容性碳量子点，进一步与特异性、专一性的酶分子偶联获得了生物功能化的碳量子点，该功能化量子点可达到对D，L型－葡萄糖的手性区分。另外，本研究成功构建了两类自组装蛋白纳米结构，在自组装纳米结构的功能化与自组装控制方面取得了突破。利用朊蛋白可自组装成线状纳米结构的特性，结合基因操纵融合功能蛋白，构建了一种荧光双功能纳米线，结合蛋白质芯片技术，实现了多目标、高灵敏、高通量的检测分析。利用蛋白纳米结构的自身优势及生物分子相互作用的特异性，建立了一种基于蛋白纳米颗粒的可控自组装策略，获得了可控尺寸的酶纳米复合物并实现了超灵敏的检测分析，检测灵敏度相较于传统ELISA方法可提高10000倍。