亲疏水可调DNA-AIE高分子复合探针的构建及其传感性能研究

DNA is a kind of natural biological macro-molecules, which has been widely used to fabricate the nano-scaled functional structures. Because of the strict compliance with Waston-Crick complementary base pairing rules, DNA, the only one with special biological molecule characteristics, is suitable to serve as hydrophilic template for the synthesis of multifunctional biological probes with its absolute accuracy of nanometer order. Aggregation-Induced Emission (AIE) molecules are wildly applied to the biochemical sensing field due to their unique luminescent properties. This research will focus on developing a series of hydrophilicity-hydrophobicity tunable DNA-AIE composite probes, which are composed of AIE molecules with different emission wavelength and specific sequence DNA, based on our group’s previous work. The DNA-AIE composite probes are the potential candidate sensors for proteins (enzymes), DNA (RNA), small biomolecules and ions by tuning their hydrophilicity/hydrophobicity. At the same time the specificity of the DNA-AIE composite probes need to be optimized in complex matrices in order to serve in real clinic sample detection. DNA-AIE composite probes consist of hydrophobic AIE molecules and hydrophlic DNA, with original properties unlike the previous probes which are studied by other researchers.

DNA作为一种天然的生物大分子，在构建纳米尺度上的功能结构方面有得天独厚的优势。由于严格遵守Waston-Crick碱基互补配对原则, 其结构可以以纳米级的绝对精度来控制，适合于充当亲水性模板来构筑多功能生物探针。基于其独特的发光性质，聚集诱导发光分子在生物化学传感领域得到了广泛的研究与应用。本申请拟开发一系列新型亲疏水性可调控的DNA-AIE高分子复合探针，用科学的方法将具有不同发射波长的 AIE 分子和特定序列的核酸分子以共价键结合的方式连接，通过调节探针中亲疏水基团的结构，对蛋白质（酶）、DNA（RNA）、生物小分子和离子等目标分子进行检测，同时优化复杂体系中的检测能力，为其进一步应用于实际样本检测提供良好的基础。以聚集诱导发光分子为疏水基团，核酸分子为亲水基团，通过共价键连接构筑新型的功能高分子材料：DNA-AIE高分子复合探针，这些探针与文献已报道的核酸探针不同，具有独创性。

DNA作为一种天然的生物大分子，在构建纳米尺度上的功能结构方面有得天独厚的优势。由于严格遵守Waston-Crick碱基互补配对原则, 其结构可以以纳米级的绝对精度来控制，适合于充当亲水性模板来构筑多功能生物探针。基于其独特的发光性质，聚集诱导发光分子在生物化学传感领域得到了广泛的研究与应用。鉴于此，本项目系统地了设计、合成含功能基团的AIE分子，基于这些AIE分子开发了多种生物荧光探针能实现端粒酶活性的检测、核酸和离子的检测、生物硫醇分子的检测、细胞中过氧化氢含量的检测等。此外，我们还开发了多种基于AIE分子的荧光探针用于实现细胞的成像，设计了多种基于AIE分子的肿瘤联合治疗纳米平台等。最后，本项目还在生物大分子功能化的AIEgens用于生物医学领域的研究进展、模块化多肽/DNA-AIE探针设计及其生物传感应用、基于AIE分子的有机点在双光子荧光生物显影方面的应用进展、基于等温放大的端粒酶活性检测研究进展、纳米结构辅助的等温扩增技术应用于生物传感器的进展等方面发表综述性文章。本项目取得的成果有望为癌症诊断和治疗提供新方法，为合成新型智能响应材料、开展生物医学基础研究等提供新思路。