基于水溶性共轭聚合物的DNA序列分析研究及其在DNA微阵列技术中的应用

SNP（单核苷酸多态性）分析对于指导某些重大疾病的预防、早期诊断和药物设计等具有重要意义。由于SNP在人类基因中广泛存在，数目较大，目前可实现高通量分析的DNA微阵列技术（DNA Microarray）是应用于该领域的主要技术。但是，由于受到SNP分析需要高特异性的限制，目前可应用于该领域的微阵列技术的灵敏度都较低。国内外的相关研究已经证明利用水溶性共轭聚合物的优良光电性质，可以在均相水溶液中大大提高SNP分析体系的灵敏度。本项目拟通过设计、合成新型的水溶性共轭聚合物材料，大幅提高该类材料在固体载体平台中对于SNP分析的灵敏度及选择性，并同时提高该类材料在商业化的扫描设备条件下的适用性，为发展高效、准确、经济的DNA微阵列技术提供重要的研究方向。该研究具有良好的工作基础，部分前期成果已发表于国际著名期刊"J. Am. Chem. Soc."和"Adv. Funct. Mater."等。

本项目的研究已经全部完成计划的研究内容，达到了预期的目标。设计、合成了新型的水溶性共轭聚合物材料，大幅提高该类材料在固体载体平台中对于DNA分析的灵敏度及选择性，并同时提高该类材料在商业化的扫描设备条件下的适用性。本项目为发展高效、准确、经济的DNA微阵列技术提供重要的研究方向。此外，我们还拓展了一些新的研究范围。具体研究成果如下：.1. 通过共聚的方法设计合成得到一系列具有分子内能量转移的聚合物PFDPN。利用聚合物的优良光谱性能，结合一种特异的末端脱氧核酸转移酶（TdT）, 实现了对于标记有红色发光染料的DNA的延伸过程的放大检测，同时利用该方法实现了对TdT的活性检测。.2. 通过增强主链共轭度的方法，制备了新型的水溶性聚芴苯乙烯材料PFV，同时通过在聚芴苯乙烯主链引入吸电子基团制备得到了橙红色的新型水溶性共轭聚合物PFVCN。通过层层自组装技术（LBL）将富含电荷的聚电解质组装在固相载体表面，提高了聚合物在平面膜的吸附能力和稳定性。利用聚合物与双链DNA嵌入剂溴化乙锭（EB）的能量转移，发展了高灵敏的无标记的固相检测体系，并实现了对于DNA单碱基错配的检测。.3. 通过将芴单体和偶氮苯单体共聚制备得到了新型水溶性共聚物PFAB。通过汞灯照射，PFAB中的偶氮苯基团被光还原为NH-NH基团，聚合物得到“turn-on”的蓝绿色激基缔合物荧光，利用PFAB-L实现了对于Fe3+的特异检测。.4.通过将水溶性共轭聚合物材料负载在贵金属（Ag或Au）纳米粒子表面，利用金属荧光增强（MEF）效应，制备得到了具有高发光效率、低细胞毒性的纳米荧光粒子，并探索了其在细胞成像等方面的应用。同时与他人合作在纳米粒子表面包覆具有不同环境响应性（如温度、pH和葡萄糖等）的壳层，调节粒子的MEF效应。另外，还合作研究了金属纳米粒子在绿色材料如淀粉、水凝胶等材料中的原位还原，为其进一步的生物应用打下基础。.本项目资助下，已发表SCI论文6篇，合作发表SCI论文6篇，均标注资助，研究工作多次被国际权威刊物上的文章引用。参加国内学术会议2次，参加国际学术会议1次。