水溶性共轭聚合物传感阵列构建及在癌症标志物蛋白检测中的应用

水溶性共轭聚合物纳米材料具有特异的光电物理性能，满足新一代传感材料对高灵敏度、高选择性、操作简便和实时响应的要求而日趋受到各方关注。基于共轭聚合物传感材料的荧光生物传感器是近期生物传感器研究热点之一。本课题从新型敏感材料和新的化学、物理、生物角度出发，将阵列传感策略与水溶性共轭聚合物传感器技术结合，发展新型高灵敏度、高准确度和高选择性水溶性共轭聚合物阵列荧光生物传感器，并应用于多个癌症标志物蛋白的同时检测。设计合成特定结构水溶性共轭聚合物，以多个共轭聚合物构建阵列传感器，利用共轭聚合物-蛋白之间的相互作用力差异实现检测；或利用纳米粒子-共轭聚合物构建阵列传感器，利用纳米粒子-蛋白质-共轭聚合物作用力差异实现检测。并应用于复杂样品中癌症标志物多组分蛋白的分析检测。本研究不仅为共轭聚合物传感系统的设计开发奠定理论和技术基础，也有望为人类疾病诊断提供新的生物传感和检测技术。

水溶性共轭聚合物，也称共轭聚电解质，因其共轭主链的信号放大特性、水溶性基团赋予的良好水溶性而广泛应用于生物传感技术中。我们的研究重点在于通过对共轭聚电解质进行特定的结构设计，实现无标记生物传感。利用共轭聚电解质实现无标记检测很大程度上是利用共轭聚合物聚集状态变化对其光电化学特性的影响产生特定信号变化实现。因此，分析物存在下的微环境变化对共轭聚电解质的聚集态影响是共轭聚电解质无标记检测的理论基础。.首先，从高效蓝光聚芴类阳离子共轭聚电解质入手，获得一系列的共轭聚合物材料，测试其不同环境中的光谱行为，发现分析对象诱导条件下，阳离子季铵盐对聚芴类聚电解质的光谱行为影响很大，而以往的文献报道没有并未见报道。季铵盐的影响抑制共轭聚芴能量向环境中的受体传递，但不影响分子内的能量传递。也可能存在一部分的荧光猝灭效应。.第二，我们获得一种含有2,1,3 -苯并噻二唑单元的阳离子芴基聚电解质P4，研究其光学性质和对于生物大分子的无标记检测应用。主要内容有下面几个方面：研究体系中P4与带负电荷的不同浓度十二烷基磺酸钠（SDS）的相互作用，并推出合理的三种聚集过渡状态的模型，确认了全芴主链聚电解质的季铵盐影响；对P4在生物大分子检测方面的应用做了研究，建立了基于P4的生物大分子分析检测应用平台。a) 在DNA检测方面，实现了单链DNA的定量检测，并且可以结合互补链DNA实现DNA的特异性检测；b) 在蛋白质检测方面，可以实现癌症标记物蛋白的初步筛选，这对癌症初诊具有重大的意义; c) 可以结合三磷酸腺苷（ATP）实现碱性磷酸酶（ALP）的特异性检测；d)构建P4/金纳米颗粒/DNA三元传感体系，研究了杂化体系下的核酸传感机制为开展基于P4/Au NPs有机-无机杂化复合传感器的应用奠定基础。.第三，发展基于化学反应专一性实现对特定生命过程小分子的传感检测的策略，成功实现对NO的定量检测。为将来开展基于化学反映选择性、高灵敏度传感奠定基础。.第四，考虑到有机共轭体系纳米材料的荧光传感与成像是未来发展的趋势，开发两个系列的基于芴结构的有机纳米颗粒并成功应用与细胞成像以及单链DNA的无标记检测。.研究工作集中于共轭材料结构设计合成与生物传感，有相关专利授权、公开，有三部分工作公开发表，并有其他数篇文章在投稿中。最重要的是，国家自然科学基金的这部分支持，使本人进一步完善了生物传感材料的设计思路。