应对细菌辨别分析需求的聚集发光荧光探针的设计合成与应用

The traditional assays for bacteria include incubating and culturing, microscope, immunoassay and so on. With the development of novel materials and technologies, molecular biological methods, sensors based on nanomaterials and polymers, have been applied to detect bacteria. The new methods show more advantages for bacteria screening , however, some defects are still there, such as the point of care test and on-site quick analysis. In the proposal, a serie of aggregated induced fluorescent probes are going to be designed and synthsized for recognination of bacteria based on the molecular interaction. The multi-bands fluorescent signals of probes can give data for screening the bacteria on the basis of different requirements, such as the analysis of Gram postive and Gram negative bacteria, the simultaneous identification of different bacteria, and the determination of the normal and multidrug resistant bacteria. The effective probes will be developed to use in real samples analysis. It is very import for a liver critical patients to detect bateria in a liver ascites sample quickly. Due to the limitation of sensitivity and rapid analysis, there is not an exact method for determination of bactrial on site. This proposed analysis system will be a possible method for point-of-care determination of bateria on time.

传统的细菌检测分析方法有培养法、显微镜法、免疫学方法等，随着新材料和技术的不断涌现，分子生物学方法，基于纳米材料、高分子材料等先进材料的各种传感器开始用于细菌检测。这些方法的开展为细菌的检测分析提供了更多的选择，但同时这些方法也都有各自的优势及缺陷，尤其在应对现场快速检测和床边快速检测方面更是缺少相应的检测新方法和新技术。本项目将设计对不同细菌进行识别的系列聚集发光荧光探针，结合细菌分析的不同需求，通过采集探针与细菌之间的不同荧光信号，经过数据统计和分析，实现革兰氏阴/阳菌的分析，多种细菌的同时辨别，和多药耐药菌分析，实现细菌的快速可辨别分析，并将其应用于临床样本分析。临床的肝腹水样本的快速细菌分析在危重病人的救治中非常重要，但由于受细菌分析方法的灵敏度及快速分析的限制，目前没有非常好的解决途径。因此，本项目的方法将应用于腹水样本分析，有可能为肝腹水的床边的快速分析提供可能的分析新方法。

本项目将设计对不同细菌进行识别的系列聚集发光荧光探针，结合细菌分析的不同需求，通过采集探针与细菌之间的不同荧光信号，经过数据统计和分析，实现革兰氏阴/阳性菌的分析，和多种细菌的同时辨别，实现细菌的快速可辨别分析。我们合成了具有吲哚，吡啶，噻唑，双电荷结构的系列四苯乙烯衍生物。基于这些具有聚集诱导发光（AIE）活性分子TPE衍生物成功构建了荧光传感阵列，用于多种细菌的辨别分析。传感器阵列可以为不同的细菌提供特征荧光响应信号，我们借助统计学方法PCA识别细菌的荧光信号，可以有效地鉴定六种不同的细菌和五种不同葡萄球菌，准确度接近100%。该传感器阵列同样适合分析包含两种或以上细菌和不同浓度的细菌的复杂样品。微生物的辨别分析在临床诊断中将具有重要的应用前景，为细菌感染相关疾病的诊治提供新的方法。在项目支持下，我们合成了系列聚集诱导发光探针，在微生物、细胞和活体成像上取得了具有创新性的成果。项目预期目标完成，在Adv. Funct. Mater.，Anal. Chem.，Analyst等国际期刊上发表发表研究论文和综述论文8篇，申请国内专利4项，参加国内外学术会议13次，在国际会议上做邀请报告4次。培养在读博士2人，硕士4人，其中3名硕士研究生获得硕士学位。