以配位聚合物为比例型荧光探针的活体分析研究

Biological active species play very critical roles in various processes of physiology and pathology in brain, so it is of great importance to develop simple and fast analytical methods for their real-time monitoring with high sensitivity and good selectivity to understand the essence of related biological process. In this project, we plan to develop new sensing platforms using coordination polymer-based ratiometric fluorescent probes for determination of various biological active species in vivo with high sensitivity and specificity. Luminescent coordination polymers are synthesized to adaptively encapsulate guest molecules (i.e., fluorophores), resulting in dual-emission nanohybrids. For such fluorescent probe, specific recognition towards targets induces ratiometric fluorescence changes. Because of built-in correction for environmental effects, by combining with microdialysate technology, our proposed sensing platforms accomplish in vivo and real-time monitoring of biological active species in brain with high sensitivity and good selectivity. This strategy will not only open a new way to developing an effective methods for in vivo analysis in a very simple fashion, but also broaden the biological applications of functional coordination polymers.

生理活性物质参与一系列脑神经相关的生理和病理过程，在其中扮演了极为重要的角色。因此为了揭示脑神经过程的化学本质，建立和发展高选择性、高灵敏度的可用于实时检测脑内生理活性物质的简便快捷的分析方法具有非常重要的意义。本项目拟通过合理设计和合成，首先制备具有荧光性质的配位聚合物，并利用其对客体分子（如荧光生色团）的包裹特性，得到具有双发射性能的纳米复合材料，再通过待测物与上述两者之一的特异性结合，发生相应的荧光变化，从而构建基于配位聚合物的比例型荧光传感器，与活体微透析取样技术结合，即可实现活体分析中生理活性物质的高选择性、高灵敏和抗环境干扰的实时检测。本项目的实施不仅为发展简便快捷的活体分析方法提供了新的思路和方法，也将进一步开拓功能配位聚合物在实际生物研究领域中的应用前景。

为了揭示脑神经相关的生理和病理过程的化学本质，迫切需要建立针对生理活性物质的高灵敏、高选择性和简便快捷的分析方法，从而在分子层次上理解这些生物分子在脑神经过程中所发挥的重要作用。本项目利用荧光传感技术的优异性能，针对生理活性物质检测研究中存在的瓶颈问题，合理设计并合成了几种新型有机小分子荧光探针，对贵金属纳米发光材料进行功能化修饰，发展了几种基于配位聚合物特别是镧系配位聚合物的纳米复合材料，最终构建了多种选择性好、灵敏度高且简便可靠的生物传感器：通过分子设计，合成了几种具有多个金属离子结合位点的席夫碱类衍生物，建立金属离子Cu2+、Al3+的荧光分析方法；通过对金纳米簇进行表面功能化修饰，基于竞争结合等作用机理，实现了阴离子S2-、肝素的生物传感；以配位聚合物为传感平台，通过镧系离子的共掺杂或对客体分子的有效包裹，构建了针对吡啶二甲酸和磷酸盐的比率荧光分析方法。这些生物传感器在实际生物应用如细胞成像和活体检测中均取得了较好的效果。本项目的实施为生理活性物质分析提供了新的思路和方法，具有重要的研究意义和潜在应用价值。