基于氟标签的纳米界面组装和分子诊断技术

到目前为止，利用局域等离子共振的比色法进行分子诊断都是基于纳米粒子在溶液本体相中的均匀聚集。申请人提出利用氟标签修饰的识别元素将纳米粒子组装到气-液、液-液和固-液界面的新构想，从而克服在本体溶液进行纳米粒子聚集的一些缺点（如假阳性）。基于氟标签的两亲分子与传统Langmuir单分子层和Langmuir-Blodgett膜相比具有明显的特异性和稳定性的优势。申请人实验室已经利用该构想初步实现了对DNA的检测。希望利用该组装模式进行分子诊断方法的研究，并深入地进行机理方面探讨，考察纳米结构的形貌、分子识别元素的密度和空间分布、分子识别的结合常数、信号读出方法（如颜色法、表面增强拉曼法、荧光法、自旋-自旋驰豫时间）等对组装过程及分子诊断灵敏度和选择性的影响，从而将其发展为一种对DNA、RNA、蛋白质、糖类等各种生物相关分子检测的普适工具，实现对实际生物样品中病原体、肿瘤标志物等的灵敏方便检测。

本项目基于纳米结构界面组装及其他方法发展了一些列研究生物大分子相互作用的工具。利用氟标签的疏水性，将纳米粒子探针组装到气-液、液-液、固-液界面，克服了本体溶液聚集易出现假阳性的问题；利用蛋白质修饰的纳米粒子和合适的氟标签分子之间的相互作用，将结构组装可以发生在气-液，液-液或固-液界面，打破了原先在界面的对称性；利用质粒表达多肽策略监测生物大分子的识别过程，拓展了激光解析电离/飞行时间质谱的多通道检测能力在生物大分子识别过程中的应用，提供了无需通过生物分子的空间阵列化进行多重检测的可能性；利用生物矿化手段，将基于生物功能实现的无机三维结构的组装用作信号放大手段，实现了信号强度的大大提高；设计了一种无需蛋白纯化、相对稳定并将信号一步放大的体系，以细菌作为报告探针监测生物大分子的相互作用，通过绿色荧光蛋白的大量表达，将生物大分子的序列信息转化为荧光读出信号；发展了一种利用无机有机复合结构进行DNA、RNA和蛋白质诊断的超快、灵敏、多模式荧光分子体系，采用了一种能与生物分子进行相互作用的，由刚性大π共轭结构与锌离子形成的配合物，可以实现目标分子的检测；在尺寸效应和响应性方面，设计了一种单分子层修饰的纳米粒子，构成单分子层的有机分子由三段组成，一端是与金相互作用的巯基，中间是一种亲和性的结构，另一端是可以对外界刺激有响应的结构，获得了一种可以具有多样性组装能力的体系；设计了一种刚性的结构单元进行高分子的合成，刚性结构的配位点远离高分子的主链，可以检测出皮摩尔浓度的镍离子；发展了一种银介导的通过芳香席夫碱和炔烃的氧化偶联/环化过程合成喹啉的方法，证明了银的金属化作用可以发生在芳香席夫碱的邻位C-H键上或者是末端炔烃的C-H键上；利用有机结构在无机离子作用下的相互作用变化获得了具有亚当量无机组成的无机-有机复合结构，具有可调控的组成和尺寸，表面可以修饰其他结构。