生物用铜离子荧光纳米微胶囊传感器的研究

铜离子在细胞生理过程中作为催化辅助因子起着极其重要的作用，因此，生物体中铜离子的高效检测已成为目前的研究热点。本项目首先通过分子设计合成具有高灵敏、高选择等优点的小分子铜离子荧光探针；然后采取反相微乳液聚合法制备生物用铜离子荧光纳米微胶囊传感器，以克服常见分子荧光探针水溶性差和易从细胞中泄漏等缺点；研究不同染料结构、纳米微胶囊的大小和结构对铜离子检测的影响规律；利用脂质体输运并结合微注射，将研究所需纳米微粒注入同一细胞内，有望大大提高细胞中铜离子检测的灵敏度和准确性；所设计合成的传感器主要优点是：① 良好的生物相容性；② 不易从细胞中泄漏；③ 高的灵敏度和选择性；④ 优异的光稳定性；⑤ 可以实现活细胞或生物体中铜离子荧光显微成像等。本项目的完成可望得到用于活细胞等不同体系中性能优异的铜离子荧光纳米微胶囊传感器，为进一步阐明铜离子在生物学上的作用机制和生理功能提供更好的技术支持。

本项目合成了一系列具有高选择性、高灵敏的荧光探针，并将其应用于多种金属离子及生化样品的检测，基于此建立了能够灵敏、准确、有效的检测铜离子或其它离子（分子）的新型荧光探针分析方法。首次开发出一种新型的可以同时高选择性、高灵敏的在纯水中检测铜离子和汞离子的荧光探针。其对铜离子和汞离子的作用是基于不同的识别机理，并且发现其在细胞中可对铜离子和汞离子实现有效的荧光识别和检测。采用双夹心磁性微球免疫荧光显微法对细胞组织中的癌胚抗原进行分离检测。这些荧光探针的开发和性能研究在环境和生命科学等领域中将具有重要的理论意义和实际应用价值。同时，采用金纳米增强的SPR生物传感器对低浓度的CEA进行检测，本方法有望应用于CEA的临床检测，在替代传统的癌症诊断方法上具有重要意义。我们把荧光量子产率高的碳量子点（C-dots）组分从荧光量子产率低的混合物中分离出来，可以作为荧光探针用于金属离子的检测，此研究在开发新荧光探针检测分析方法上具有重要意义。此外，本项目进行中还构建了一种基于目标物诱导G-四链体构象转化的免标记金属离子生物传感器，这为分析传感研究在金属离子检测上的应用提供了新的途径。