糖/凝集素电化学发光生物传感器的研究

本项目拟开展糖/凝集素电化学发光生物传感器的创新性研究。以糖与凝集素相互作用为分子识别基础，结合纳米放大和电化学发光技术，发展糖/凝集素相互作用研究的高灵敏度电化学发光传感新器件和新方法。重点研究在弱相互作用下，电化学发光糖生物传感器的构建策略和方法；研究合成糖电化学发光探针和构建糖电化学发光传感界面的新原理和新方法；建立检测凝集素、或寡糖、多糖、糖结合蛋白、糖基化蛋白和肿瘤细胞的电化学发光传感器；建立寡糖和多糖与糖结合蛋白、凝集素与糖基化蛋白相互作用的热力学和动力学研究新方法；揭示糖功能、结构与凝集素结合常数以及分析特性之间的关系和规律；解决界面电化学性质与界面微结构的关系、生物传感器的稳定性与重现性以及电化学发光传感中长程电子转移等科学问题。这些技术和方法的突破有望为糖芯片研究、重大疾病的早期诊断和药物先导物的高通量筛选以及糖组学的研究等生命科学中的重大研究提供新的技术和方法。

本项目开展了一系列基于生物识别分子与目标分子相互作用为基础的电化学发光生物传感器的创新性研究，完成了预定研究目标，取得了一系列创新性研究成果。在电化学发光适体生物传感器的研究方面，研究了电化学发光探针在碳基础电极上的固定化方法和纳米材料作为电化学发光探针载体对电化学发光的放大策略。针对在金电极表面自组装钌联吡啶含巯基电化学发光探针存在以在+0.8 V后氧化引起其的脱落造成传感器的稳定性差等问题，建立了一种双共价键固定电化学发光探针的新方法，研制了高灵敏和可重复使用的检测可卡因的传感器。在基于糖/凝集素相互作用的电化学发光生物传感器的研究方面,以钌联吡啶衍生物为信号物质，以凝集素伴刀豆球蛋白为分子识别物质，建立了高灵敏快速检测大肠杆菌的电化学发光凝集素生物传感器，该传感器能有效区分革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌, 建立了测定凝集素ConA和甘露聚糖的结合常数的新方法；研究了凝集素与葡萄糖、甘露糖、半乳糖和鼠李糖的相互作用。在多负载信号放大策略研究方面, 针对大颗粒纳米粒子作为载体存在水溶性差和导电不良的弊端，以水溶性的第四代聚乙酰胺-胺树枝状高分子为载体，首次合成了负载35个钌联吡啶衍生物和特异性识别目标物的寡核苷酸的胺-胺树枝状高分子, 将其作为电化学发光探针制备了高灵敏和重复利用的汞离子传感器，还首次建立了基于延伸朗缪尔等温线电化学发光法测定目标物与电化学发光探针组成复合物离子解离常数的新方法；构建了两种基于纳米材料多负载作用的新型的超高灵敏度的检测凝血酶的电化学发光适体传感器；构建了检测溶菌酶的无标记电化学发光适体传感器；合成了共价键结合钌联吡啶衍生物和适配体的导电高分子电化学发光探针，建立了灵敏高和重复好的凝血酶电化学发光化学传感器；构建了钌联吡啶衍生物标记的脱氧核酶的增强型铅离子的电化学发光传感器；建立了合成电化学活性物质亚甲蓝吸附在单层石墨烯和层层组装多层亚甲蓝/单层石墨烯的新方法；以茎秆含有碱基类似物的发卡式DNA为探针,建立了一种无标记检测单核苷酸多态性的荧光新方法，实现对SNP单碱基和双碱基错配的区分以及对互补目标DNA的检测。本项目共发表SCI源刊论文10篇, 包括Analytical Chemistry1篇; Biosensors and Bioelectronics 4篇, 申请国家发明专利1项，培养4名博士和14名硕士研究生。