扇形树枝状大分子作为生物多标记载体平台的基础研究

生物医学分析检测中为得到增强的检测信号和提高灵敏度，多采用多标记方法，即在生物分子上引入多个标记物分子。但是，过高的标记度会导致生物分子的失活和非选择性结合等问题。鉴于树枝状大分子具有分子量分布单一、分子尺寸结构规整、分子表面具有极高的官能团密度等优点，本项目针对上述问题提出"单点多标记"的解决方案，目标为通过在生物分子的一个接受位点引入多个标记基团，从而在减少影响生物分子生物活性的前提下获取增强的检测信号，并有助于在基于亲和选择性的生物检测中减少非特异性结合的影响。项目重点研究内容为：（1）具有稳定化学结构的有机扇形树枝状大分子多标记载体平台的合成方法；（2）在此大分子平台上引入荧光金属配合物标记探针，并进一步标记蛋白质、核酸等生物分子的方法；（3）多标记体系在具体检测中的信号增强性能以及信号增强机制。

本项目针对生物医学分析检测中对具有信号放大作用的功能高分子的实际需求，提出采用扇形树枝状大分子的“单点多标记”的解决方案，目标为通过在生物分子的一个接受位点引入多个标记基团，从而在减少影响生物分子生物活性的前提下获取增强的检测信号，并有助于在基于亲和选择性的生物检测中减少非特异性结合的影响。课题团队依据项目研究计划，在三年执行期间内，分别进行了以下三方面的研究工作：1）合成并研究了树枝状“咔唑-环金属铱配合物”的荧光共振能量转移（FRET）体系，发现含有树枝状咔唑能量给体的G1～G3代复合体系表现出明显的FRET荧光增强效果，同时发现的含咔唑端基的树枝状大分子结构可有有效地屏蔽氧分子对中心铱配合物的荧光猝灭效应，所以该树枝状大分子基团对环金属铱发光核具有FRET和屏蔽氧猝灭的双重荧光增强作用。2）设计合成了一类新型水溶性环金属铱配合物用于电化学发光免疫分析，研制了基于微磁珠检测原理的电化学发光免疫分析系统，免疫分析实验结果表明IgG的检测限可达50～200（pg/mL），检测线性范围（10-7～10-9 mol/L）。3）研究了含乙酰丙酮配体的环金属铱配合物在酸性条件下的化学稳定性，阐明了这种含乙酰丙酮配体的铱配合物在酸性环境中发生酸诱导的乙酰丙酮配体解离反应，在配位性溶剂（如乙腈）中会继而生成溶剂分子配位的新配合物的机理。研究成果共发表SCI国际期刊论文3篇，申请并已获得授权国家发明专利1项。课题负责人作为副导师指导博士研究生一名如期毕业。