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共轭聚合物（寡聚物）纳米体系用于次氯酸根及酶的高灵敏荧光传感研究认领

作者：

张利

学位授予单位：

湖南师范大学

摘要：

共轭聚合物（conjugated polymers,CPs）或共轭寡聚物（conjugated oligomers,COs）是共轭骨架中具备π-电子离域体系的荧光材料,由于电子与能量可沿着聚合物主链传递而具有优良的光、电及物理化学性能,已广泛应用于生化传感研究。共轭聚合物（寡聚物）纳米粒子（CPNs,CONs）表现出优越的信号放大效应、增强的亮度和良好的生物相容性,已日益成为生化传感、成像、药物递送、癌症治疗等研究领域中的重要平台。次氯酸根（Cl O-）作为一种重要的活性氧（ROS）物种,在调控氧化损伤及相关疾病（如免疫性疾病和炎症）等方面发挥着重要作用。鱼精蛋白（Pro）作为一种富含精氨酸的阳离子型蛋白质,在多种重要的生物过程中发挥着关键作用。胰蛋白酶（Try）能特异性地水解催化含精氨酸位点的肽段,其过量分泌往往导致胰腺炎、胰腺癌等多种疾病。因此,设计开发能特异性检测低浓度Cl O-、Pro和Try的共轭聚合物（寡聚物）纳米粒子具有重要意义。本论文的主要研究内容如下:1.设计并利用Sonogashira偶联反应合成了一种基于芘-吡啶的荧光共轭寡聚物OPP-OMe,并通过改良的微乳液法制备了具有良好水分散性和生物相容性的小尺寸（～2.5 nm）的纳米传感器OPP-OMe NPs。通过在吡啶环的4位上引入甲氧基可有效提高共轭体系的电子云密度,从而有效地促进Cl O-氧化甲氧基为羰基。此检测体系实现了对Cl O-的快速、特异性和超灵敏检测（LOD=0.3 n M）,已成功应用于实际水样中Cl O-的检测和活细胞内Cl O-的荧光成像研究,这为ROS纳米传感器的设计提供了新的传感模式和基础。2.通过Suzuki偶联合成了三组分的具有分子内荧光共振能量转移（FRET）的聚集诱导发光（AIE）活性近红外荧光共轭聚合物TPE-BPy,通过改良的纳米沉淀法制备了小尺寸（～4.48 nm）的荧光生物传感器TPE-BPy NPs。由于噻吩上的硫原子可以被Cl O-氧化得到硫氧双键,TPE-BPy NPs在630 nm处的近红外荧光能够有效的被猝灭,该共轭聚合物纳米体系用于Cl O-检测具有灵敏度高（LOD=7.6 n M）和选择性好等优点。3.设计并通过Suzuki偶联的方法合成了一种新型的基于四苯基乙烯（TPE）的吡啶衍生物,即AIE荧光探针TPE-2Py-SO3Na,其可在水溶性溶液（HEPES/DMSO）中自组装生成尺寸约为2.5 nm的球形共轭寡聚物纳米颗粒。通过在支链上引入磺酸官能团不仅提高了探针的水溶性,而且使探针带负电。因此,利用静电相互作用可实现对Pro的高灵敏检测（LOD,8.0 ng/m L）。利用Try可以催化Pro水解的特性,通过促进TPE-2Py-SO3Na/Pro复合物的分解,从而导致498 nm处的荧光猝灭,Try检测限达到5.0 ng/m L。此外,该方法实现了人血清样品中Pro和Try的灵敏检测,说明TPE-2Py-SO3Na具有潜在的实际应用价值。

摘要译文

关键词：

共轭聚合物纳米粒子; 荧光传感; 次氯酸根; 鱼精蛋白; 胰蛋白酶

学位年度：

2022

学位类型：

硕士

学科专业：

分析化学

导师：

黄红梅

中图分类号：

Q503[生物化学技术];O657.3[光化学分析法（光谱分析法）⑨];TP212[发送器（变换器）、传感器⑨]

学科分类号：

080404[生物医学仪器及技术];070302[分析化学];070306[化学生物学];080402[测试计量技术及仪器];080403[科学仪器技术与工程];081101[控制理论与控制工程];081102[检测技术与自动化装置];081704[应用化学];081706[分子化工]

D O I：

10.27137/d.cnki.ghusu.2022.000228