基于聚集诱导发光的双模态AIE-ELISA检测方法研究

Aaggregation-induced emission (AIE), as an abnormal photophysical phenomenon, has wide applications in the field of biological sensing/imaging. Generally, AIE materials have dual mode luminescence behavior in free/aggregates state. Based on this property, this project attempts to combine the AIE effect with traditional enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) to solve the problems such as narrow linear detection range and low detection sensitivity in traditional ELISA. First, we will screen out an AIE material that can undergoes enzyme-catalyzed choromogenic reaction. AIE molecule, in the dissolved state, can be oxidized into strong absorbents and generated absorbance signal. After the reaction, certain amount of poor solvent was added to induce the aggregation of unreacted AIE molecules. Along with this process, the fluorescence signal will be generated. At the end, two sets of complementary optical signals can be collected simultaneously after one reaction. Through combining fluorescence and colorimetric assay, this method is expected to simultaneously improve the linear detection dynamic range and detection sensitivity of traditional ELISA. The concept of combing new luminescence effect with traditional analytical methods will inspire more ideas for the next generation of immunoassay methods.

聚集诱导发光（Aaggregation-induced emission，AIE）效应作为一种反常的光物理效应在生物分析及成像领域具有广泛的应用前景。AIE材料一般具有在游离-聚集状态下的双模式发光行为。基于这一性质，本项目试图将AIE效应与传统酶联免疫分析（ELISA）结合，以解决传统ELISA面临的线性检测区间窄及检测灵敏度低的问题，首先，筛选出具有酶催化变色性质的AIE分子。溶解状态下，AIE分子在酶催化氧化作用下发生变色反应产生吸光度信号。反应终止后，通过加入不良溶剂诱导未反应完全的分子发生聚集，激发光照射下产生荧光信号。 这样，一次反应就可以获得两套互补的光学信号。结合荧光分析和色度分析不同的检测灵敏度及线性区间，该方法有望同时提升传统ELISA的线性检测区间和检测灵敏度。通过本项目，将新型发光效应与传统分析方法结合，为开发新一代免疫分析方法提供一种新的研究思路。

高灵敏度、宽动态范围地检测血液中的癌症生物标志物可以大大简化临床操作并缩短实验时间。当前，为了提高检测灵敏度并扩大检测动态范围，往往需要复杂的信号处理和复杂的设备。本项目中，通过分子设计及化学合成，我们筛选到了一种具有酶响应的聚集诱导发光分子。基于聚集诱导光致发光剂（AIEgen），我们将其与酶联免疫吸附测定（ELISA）结合，开发了一种基于聚集诱导的光致发光剂（AIEgen）的免疫吸附测定方法（ELISA），该方法可以进一步提高ELISA的检测灵敏度并同时扩大动态范围。我们开发的AIE-ELISA可以产生两个具有交叉检测动态范围的互补吸光度和荧光信号。在进行前列腺特异性抗原（PSA）和HIV抗原（p24）检测时，检测限为1.3 pg / mL（3.78×10-14 M），线性检测曲线的范围为1.6pg / mL到25000 pg / mL（动态范围比单模式ELISA对照提高了约2个数量级）。进一步地，采用该方法可以实现肉眼辨别患者血清中的PSA差异。考虑到简单的实验操作，AIEgen更快的酶反应速度和更好的光稳定性，我们开发的AIE-ELISA在免疫测定，免疫组织化学和免疫细胞化学领域具有巨大的潜力。