光敏金纳米探针的构建及对生物组织中胺类神经递质的靶向识别研究

In this study, many efforts are devoted to designing and constructing functional gold nanoparticles-based optical probe for high recognition and sensing of amine neurotransmitters as targets. The target recognition procedure and mechanism are investigated to reveal the effects of microscopic interface and assembly nanostructures. Meanwhile, the relationship of the structure and functionality between the probe and target is explored. High sensitive and selective analytical methods are developed based on the optical signal changes of the probes. Using sample pretreatment and in vivo microdialysis, the trace targes are detected in non-living tissue (e.g. serum) and in vivo tissues (e.g. rat brain) with improved anti-interference ability under optimal conditions, respectively. Furthermore, the targets can be in situ and in vivo detected in rat brain by surface-enhanced Raman spectroscopy. Combining advanced nanotechnology with modern analytical technique, multi-spectra analytical approaches of targets with high sensitivity and selectivity are proposed in non-living and in vivo tissues, which can be extended to other probes-based colorimetric sensing with independent innovation.

本项目拟以胺类神经递质为靶向分子，设计、筛选出对靶向分子有高选择性识别的功能分子，并将其修饰到金纳米表面，构建光敏金纳米探针。研究其与靶向分子的识别过程和识别机制，揭示微观界面和组装结构对靶向分子识别的光谱响应规律，探讨功能分子与靶向分子之间的构效关系。依据金纳米探针识别靶向分子前后光谱信号的变化，建立高灵敏、高选择的分析方法。优化实验条件，提高金纳米探针的抗干扰能力。结合样品前处理技术和活体微透析技术，分别实现非活体生物组织（如血清等）及活体组织（如鼠脑等）中靶向分子的痕量检测。结合表面增强拉曼技术，探索靶向分子的痕量、原位、活体分析（鼠脑组织）。该项目将先进的纳米技术与现代分析方法相结合，建立非活体及活体生物组织中靶向分子的高灵敏、高选择、多光谱探测的新方法，发展新型光敏纳米功能探针和具有自主创新的光敏传感器件。

本项目设计4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑功能化的Au纳米探针(AHMP-AuNPs)、2-硫代巴比妥酸修饰的Au纳米探针、多巴胺功能化的Au/Ag纳米簇(Dopa-Au/Ag NCs)、硫辛酸-Au/Ag纳米簇、卡托普利- Au纳米簇、L-肌肽-Au纳米簇、依菲巴特- Au纳米簇以及多肽介导合成的多色金纳米簇等，成功构建来了多个光敏型功能金纳米探针，成功用于多巴胺、络氨酸酶活性、Cd2+、Fe3+、Hg2+、线粒体、环境温度等的识别响应、以及细胞成像研究。研究其对靶向分子识别前后光谱变化规律，揭示金纳米探针与靶向分子之间的识别机制和构效关系。同时，我们开展了关于金基多级微纳米材料的合成研究。结合电沉积、湿化学合成、水热/溶剂热合成方法，利用氨基酸、碱性药物、DNA碱基等小分子作为绿色形貌导向剂，实现对金纳米材料的调控合成。详细探讨了上述小分子对纳米材料形貌、尺度、生长机理及光电催化性能的影响，并构筑了多个光电生物传感器件。.在该基金的资助下，目前已累计发表SCI源期刊论文140余篇，以第一作者或通讯作者发表的论文100余篇。论文影响因子大于7.0的17篇 (3篇Biosens. Bioelectron.；2篇ACS Appl. Mater. Interfaces；3篇Nanoscale；9篇J. Mater. Chem. A)。7篇论文入选ESI高被引论文。获授权国家发明专利4个。部分实验仍在进行中，实验数据正在整理和论文撰写中。四年来培养了11名研究生，其中5名同学获国家奖学金、3名同学获省优秀毕业生。同时，建立一支严谨、求实、创新的科研团队。经过四年的努力，本研究工作达到了预期目标。