特异性识别核酸分子的芘聚电解质荧光探针研究

本项目将发挥化学、生物、光学、材料学等多学科交叉的优势，基于传统的分子信标荧光探针和共轭聚电解质结合肽核酸的荧光探针，设计、制备一种新型的无标记荧光探针，即芘聚电解质发夹式荧光探针，研究这种新型聚电解质分子探针的荧光特性及其对核酸分子碱基序列结构的特异性识别。本项目将采用有机高分子合成方法制备新型侧链含芘的共聚电解质和一端为芘荧光基团、另一端为荧光淬灭基团的聚电解质；通过芘聚电解质与发夹结构核酸分子的静电组装，制备新型芘聚电解质发夹式荧光探针；研究芘聚电解质及其荧光探针的分子结构与荧光性能之间的关系；研究荧光探针特异性识别核酸碱基序列结构的性能，揭示其中的规律。这种荧光探针既克服了标记型荧光探针制备繁杂及杂化复链热稳定性差的缺点、又克服了共轭聚电解质结合肽核酸荧光探针需要基片固定和单分子膜吸附量有限的缺点，将为简易、稳定、高效、特异性识别核酸分子开辟一种新途径。

本项目通过化学、生物、光学、材料学等多学科交叉融合，设计、制备了可特异性识别核酸分子的新型荧光聚电解质及其荧光探针，通过荧光的变化包括荧光强度及波长的变化检测了核酸分子碱基序列结构，研究了芘荧光聚电解质及其荧光探针的分子结构、荧光性能及其特异性识别核酸分子的性能，揭示了这种新型芘聚电解质荧光探针的检测机理，实现了这种无标记新型聚电解质荧光探针对核酸分子碱基序列结构的特异性识别。这种新型芘聚电解质荧光探针具有良好的选择性（可检测寡聚核酸单碱基错配）和灵敏性（可达到纳摩尔浓度核酸分子）。具体研究工作包括以下5部分：1）端基为芘的聚甲基丙烯酸二甲胺基乙酯聚电解质的制备与荧光探针性能研究；2）聚（丙烯酸芘甲酯-甲基丙烯酸二甲胺基乙酯）聚电解质的制备与荧光探针性能研究；3）芘激基复合物与SG能量转移荧光探针的制备与性能研究；4）芘功能化聚乙烯吡啶聚电解质的制备与荧光探针性能研究；5）苝功能化聚乙烯吡啶聚电解质的制备与荧光探针性能研究。通过本项目研究，获得了一些较好的原始性创新成果，为检测核酸分子碱基序列结构开辟了一种新型、简易的测试方法，促进了荧光聚电解质在检测生物大分子方面的研究及生物荧光传感器的发展。对非标记荧光探针系统深入的相关研究具有重要的理论意义和实际价值。通过本项目研究，已发表SCI期刊论文14篇，其中影响因子大于3的11篇；发表国际、国内会议论文各4篇；获授权发明专利2项，另申请国内发明专利3项。