新型聚苯胺/金银荧光传感器的制备及在生物分子检测中的应用研究

The water-soluble polyaniliane(PANI) with a highly fluorescent efficiency can be prepared by surface functionalization and part oxidation to change the molecular structures. This provides a material basis for the constructions of chem/biosensors. The prepared PANI can absorb various functionalized Au and Ag nanoparticles by the nonspecific interactions at surface.Metal nanoparticles can quench the fluorescence of PANI by resonance energy transfer, and then are disassociated from the PANI by the analytes through the specific interactions, which provides an ultrasensitive biological detection. The PANI/Au、Ag nanocomposite can be an excellent chemsensory material for the direct usage in solution detection. In particular, the ink of nanocompsite can easily be printed into the highly uniform "word" or "image" for the fabrication of test paper. The portable sensors for the visual detections of amino acid, peptide, enzyme and DNA are rapid, simple, efficient and inexpensive. This will greatly expand the applications of PANI nanocomposite in many fields, and it is of crucial significance for detections of biomolecules.

本项目拟从生物分子检测所面临问题和拓宽聚苯胺/金属纳米复合材料的用途出发，通过控制聚苯胺氧化程度调控其能带结构，同时用含有极性基团的分子进行掺杂和修饰，合成具有水溶性、高量子产率、稳定性好的荧光聚苯胺。发光聚苯胺吸附各种功能化修饰的金、银纳米颗粒，制备聚苯胺/金、银有机无机纳米复合物。纳米颗粒通过能量转移作用猝灭聚苯胺的荧光，加入分析物后猝灭的荧光可以被打开,利用这种荧光由关到开的模式构造出一种新型的有机/无机纳米复合化学传感器，提供一种超敏感的生物检测途径。这种传感材料不仅可以应用于液相传感器的设计，还可以制作成各种简单、低成本的可视化试纸，实现对氨基酸,多肽,酶和DNA 等生物分子的检测。研究不同条件对生物分子检测效果的影响，获得最佳的检测方案。该项目涉及材料、化学、生物等多学科的交叉，对于拓展聚苯胺纳米复合材料的研究领域，开辟生物分子检测的新途径、新方法具有非常重要理论和实践的意义。

聚苯胺不仅合成原料易得，合成方法简单，而且空气中稳定性好,因此作为一种新型功能材料近年来被广泛地研究。由于聚苯胺是一种有机高分子导电材料，人们对它及其复合物的关注主要集中在它的导电性上，被广泛地应用于光电等领域。聚苯胺为离域的多芳环共轭聚合物，具有刚性结构和平面结构的 π-π电子共轭体系，它的能带结构导致其具有荧光现象。但是，对于聚苯胺荧光性质的研究主要集中在以聚苯胺作为荧光材料的衬底或者是基底，即将具有荧光性质的材料和聚苯胺进行复合，得到复合荧光材料。目前，对聚苯胺本身的荧光特性研究较少。本项目通过对苯胺单体进行控制氧化，调节聚苯胺的能带结构制备具有荧光性能的聚苯胺及其纳米复合物，用于生物分子或金属离子的检测。这对于拓展聚苯胺及其纳米复合材料的研究领域，开辟新型生物传感器具有非常重要的意义。.到目前为止，在本项目支持下，已经在Microchim Acta，Sensors and Actuators B: Chemical，RSC Advances，Russian Journal of Physical Chemistry A, New J. Chem., Materials Chemistry and Physics, Res Chem Intermed 等期刊上共发表SCI论文20余篇，其中项目主持人为第一通讯人8篇。项目执行期间培养研究生3名。