液-液型液晶生物传感技术研究

Liquid crystal (LC) biosensor is developed in recent years，and this new biosensing method can amplifiedly transfer chemical and biological reaction information to liquid crystal optical signal and is a highly sensitive and low cost of biological determination method. Liquid crystal sensor currently used solid - liquid type LC biosensing method, and thus the natural deficiencies of interface method, such as the immobilization of biomolecules with high requirements, testing process with multistep reaction and washing process, and unable to realize the real-time monitoring of chemical biological reaction, limits the rapid real-time detection application in a certain extent ..In order to overcome some of the problems of solid - liquid LC biosensing technology, we try to construct a new type of liquid -liquid LC sensor by taking using of the characteristics of two amphiphilic molecular structure reorganization which can induce the orientation of liquid crystal molecules. This project will aim at deeply exploring how to construct the sensitive liquid crystal biosensing interface, and based on specific binding with target molecules, explore the effect of the aptamer on the disruption of the orderly liquid crystal molecules before and after the nucleic acid recognition reaction. This will lay a theoretical foundation for fluid - liquid type LC sensor to and promote the development of LC sensing technology, providing an effective a new method for analytical science and food safety.

液晶生物传感器是近年来发展的一种新型生物传感方法，它可将化学和生物分子的结合反应信息直接放大为液晶光学信号，是一种高度敏感且低成本的生物传感测定方法。液晶传感器目前均采用固-液型液晶生物传感方法，存在着界面法检测的不足，生物分子固定化的要求高，检测过程涉及多步反应和洗涤过程，且无法实现化学生物反应实时监测，在一定程度上限制了其快速实时检测应用。.为了克服固-液型液晶生物传感技术面临的一些问题，本项目在前期固-液型液晶生物传感器研究的基础上，拟利用两亲性分子结构重组可在液体和液晶界面诱导液晶分子取向重排的特性，构造新型液-液型液晶传感器，深入探讨如何构建敏感的液晶生物传感界面，并以核酸适配体对靶标分子特异性结合为基础，探索识别反应前后对有序液晶分子的扰乱作用，为发展核酸适配体液-液型液晶传感器打下理论基础，推动液晶传感技术的发展，为分析科学、食品安全提供一种全新的有效监测手段。

液晶传感器目前均采用固-液型液晶生物传感方法，存在着界面法检测的不足，生物分子固定化的要求高，检测过程涉及多步反应和洗涤过程，且无法实现化学生物反应实时监测，在一定程度上限制了其快速实时检测应用。本项目在前期固-液型液晶生物传感器研究的基础上，利用两亲性分子结构重组可在液体和液晶界面诱导液晶分子取向重排的特性，实现了多种新型液-液型液晶传感器的构建，并对相关的光学界面技术进行了拓展研究。..课题组主要围绕液-液型液晶生物传感功能化基底构建，sign-on型/sign-off型液晶生物传感器，以及基于光子晶体光学特性的响应性传感器开展了详细的研究。研究了含有长链烷基的DMOAP溶液对液晶分子的有序排列的影响，并以小分子药物可卡因为例，开展了基于核酸适配体的sign-on型液晶-水相界面液晶生物传感研究。实验中对sign-off和sign-on型液晶生物传感信号进行了比较，结果表明sign-off型液晶生物传感方法，需在μM水平下，才观察到显著的 Cys响应信号，而采用sign-on信号的可卡因液晶生物传感器，其检测浓度最低可达1nM，显示了更好的响应信号。.此外，研究过程中发现光子晶体材料具有特殊的Bragg衍射信号，也可实现光学传感界面基底的构建。课题组基于光子晶体材料构建了新型的sign-off型传感器及多种可视化光学传感器，实现了对多种目标离子的灵敏响应。基于多种纳米颗粒的表面增强效应，开展了多种比率型SERS及荧光传感技术研究，为进一步发展新型的光学传感器奠定了有利的基础。..知识产权成果：.项目的部分研究工作已在国际国内高水平学术期刊上发表。目前已在国际国内SCI源学术刊物上发表相关学术论文19篇，其中13篇发表在SCI收录的影响因子较高（IF>5）的杂志上（包含1篇发表在SCI收录IF>10的杂志上）；申请国家发明专利3项，其中1项已获得授权。.人才培养：.本项目人才培养做了大量工作，培养了毕业博士研究生3人，毕业硕士研究生10人。