新型自组装糖醌单分子层构建及其糖-蛋白特异识别的电化学传感

糖类，这一自然界中普遍存在的生物分子，以"糖天线"的形式广泛分布于几乎所有生命物质的细胞表层，可通过细胞间特异糖-蛋白的相互作用诱发并介导一系列的生物及病理学历程，且与多种人类重大疾病如艾滋病和癌症等的发病及扩散机制密切相关。基于糖-受体间这一特异识别特性，本项目首先设计、合成具潜在传感识别作用的新型功能化糖分子，其结构中具有可与特异蛋白相互作用的天然糖基、具电化学活性的醌基及可自组装于金电极表面的巯基基团，并以C-C短程糖苷键，将电化学活性基团与糖基牢固、紧密地键合；继而通过自组装单分子层以及电化学脱保护技术构建金电极吸附的糖醌单分子层；最终应用灵敏、快捷、可靠的电化学技术，检测与重要生物及病理历程息息相关的糖-蛋白特异性识别，期待进一步搭建可高通量探测的电化学微电极阵列，在细胞层面高效检测糖-疾病蛋白响应，为"糖组学"的解码提供有意义的理论基础，为人类重大疾病机制研究提供支持。

基于糖-蛋白间特异识别功能，进而发展新型糖传感器的思路，本项目创新地将具有生物学意义的糖分子与具备电化学传感信号的醌类小分子通过有效的化学连接键偶联，并将其通过“自组装”技术附着于工作电极，实现对“未标记”凝集素和细胞表面糖识别受体的敏锐电化学检测。应用高效的铜催化点击反应合成了多系列糖醌衍生物，利用蒽醌与石墨烯间π-π堆叠效应成功构建了新型糖生物传感器，同时拓展了具备光学传感信号的糖基探针及其复合材料。应用所构建的糖生物传感检测平台，证实糖生物传感器在分子水平（凝集素水平）可灵敏、快速检测特异糖与识别蛋白间作用；细胞水平的研究结果进一步证实，糖生物传感器可捕捉高表达半乳糖受体的肝癌细胞，且对受体敲除的对照细胞响应明显减弱。在Chem. Soc. Rev., Sci. Rep., ACS Appl. Mater. Interfaces, Dyes Pigments等期刊上发表SCI文章13篇，申请国家发明专利3项。项目成功发展了可在分子及细胞水平灵敏快速检测糖与受体蛋白相互作用的电化学传感体系，并进一步拓展了新型光学探针，为人类重大疾病诊断及临床医学应用提供了新的见解。