利用三维微流控纸芯片建立手性药物分析新方法

This project plans to propose a novel fluorescent sensor using fluorescent carbon dots combined with molecularly imprinted polymers on three-dimensional microfluidic paper-based analytical devices for quantitative analysis of enantiomers of chiral drugs. The fluorescent sensor filter paper substrate is prepared through grafting amino functionalized carbon dots on the surface of the paper, and then the enantiomers of chiral drugs are used as template for the synthesis of molecularly imprinted polymers. The fluorescent sensor is established by the fabrication of multiplexed three-dimensional microfluidic paper-based devices (3D µPADs/CDs/MIPs). The performance of the developed 3D µPADs/CDs/MIPs for quantitative determination of the enantiomers of chiral drugs is further investigated. The effects of pH, time, concentration, temperature, matrix effect and specificity are examined. Under optimal conditions, we will demonstrate the proposed 3D µPADs/CDs/MIPs for the sensitive and selective detection of the enantiomers of chiral drugs, and measure the enantiomeric excess (ee%). Based on the experimental condition, the developed method is applied to the determination of chiral drugs in biological samples. Importantly, this project could provide a simple, fast, sensitive and selective method for quantitative analysis of chiral drugs, and show great potential to be further extended to the detection of chiral drugs for the study of pharmacokinetics.

本项目提出结合碳点的荧光性质和分子印迹聚合物技术的优点，设计一种基于三维微流控纸芯片定量分析手性药物对映体的新型荧光传感器。将氨基化碳点接枝在滤纸表面，获得荧光响应基底，并在碳点表面以手性药物对映体为模板分子合成分子印迹聚合物。设计并制作多通道三维微流控纸芯片，建立荧光传感器(3D µPADs/CDs/MIPs)。将3D µPADs/CDs/MIPs用于手性药物对映体分析性能研究，考察溶液pH值、时间、浓度及温度等实验条件对3D µPADs/CDs/MIPs分析性能的影响，考察基底效应，考察方法的专属性等。最优实验条件下，测定手性药物对映体ee%值，并将3D µPADs/CDs/MIPs用于生物样品中手性药物对映体的定量分析，拓展微流控纸芯片在药物分析中的应用范围。期望为手性药物代谢动力学等研究提供一种简便、快速、灵敏以及选择性好的手性药物定量分析新方法。

本项目提出结合碳点的荧光性质和纸芯片的优点，设计一种新型生物荧光传感器。主要完成基础完成以下五方面工作：.1.通过水热法制备了带氨基的荧光碳点（Carbon dots, CDs）。通过希夫氏碱反应将CDs接枝到纤维素滤纸上，得到CDs功能化的纸芯片——PCD。为了验证PCD作为荧光传感器的应用潜力，将叶酸（Folic acid, FA）作为目标分析物考察了PCD的分析检测性能。将PCD用于尿液和橙汁中叶酸的检测，基于PCD构建的荧光传感器具有很强的实用性。.2. 以PCD为荧光响应基底，将二氧化锰纳米片（MnO2 NS）负载在PCD上构建了一种复合型纸芯片（PCD/NS）。利用PCD/NS构建了用于黄嘌呤（XA）检测的生物传感器。此外，依据葡萄糖氧化酶对D-葡萄糖的选择性识别与催化生成过氧化氢的性质，利用PCD/NS建立了能够识别D-/L-葡萄糖的手性识别传感器。.3.将AgNPs直接吸附负载在PCD上，构建了复合纸基传感器（PCD/AgNPs），将PCD/AgNPs用于实际样品（牛奶、血清和细胞）中H2O2的检测，说明PCD/AgNPs荧光传感器在食品分析和医疗诊断等领域具有很强的实用性。.4. D-丙氨酸（D-Ala）可在D-氨基酸氧化酶（DAAO）的特异性催化下产生H2O2，H2O2可原位还原Au种在PCD上原位生长形成PCD/AuNPs复合物，实现D-Ala的手性识别。PCD/AuNPs用于血清、模拟胃液和BGC-823胃癌细胞中D-Ala的检测，提供了一种简便、灵敏检测D-Ala的新方法。.5.将碳点和二氧化锰纳米片结合，构建了一种比率荧光传感器，并将其用于肌氨酸的定量分析。所构建的比率荧光传感器还有望应用于其他氧化酶介导的反应体系中，实现更多生物标志物的检测。