高效化学选择性原位识别聚糖的电化学检测

聚糖对生命体中一系列重要生命过程具有调控作用，细胞表面的糖基化模式与细胞的生理状况和疾病的发生发展密切相关。本项目利用高效、化学选择性、与生物正交的原位识别糖基技术，结合纳米材料的表面修饰、信号放大策略和生物正交化学反应，通过电化学、电致化学发光、扫描电化学显微镜等技术，原创性地提出一系列高特异性、高灵敏度的细胞表面聚糖电化学检测新方法；设计化学选择性识别聚糖的纳米探针，集成生物正交的化学反应与酶催化下糖链合成的生化反应，发展新的细胞表面聚糖选择性标记普适策略，并通过与电极阵列芯片的联用建立新的多通道检测方法；以临床样品为对象，利用所建立的方法，实现细胞在生理病变和药物刺激下表面糖基的动态监测，探讨药物和致癌物分子对糖基化过程的影响，为揭示糖化合物介导的信号转导调控规律和新药作用靶点奠定基础，对于糖基化过程在生物学和肿瘤诊断与防治等方面的研究具有重要意义。

细胞表面聚糖介导和调控一系列重要的生物学过程，其表达和变化与疾病发生和进程密切相关。因此原位特异性检测细胞表面聚糖，对于揭示细胞聚糖的生物功能具有重要的意义。在基金项目21005037的资助下，研究按计划进行，经过近三年的研究工作，完成了研究计划，实现了预计各项科学目标。基于“化学选择性识别”发展了几种细胞表面糖基、糖基密度的快速、价廉、灵敏度高、特异性好的原位检测新方法：利用高碘酸选择性氧化-苯胺催化的醛肼反应，发展了细胞表面唾液酸电化学原位检测新方法；构建了密度可调的树枝状聚合物阵列作为识别界面，结合氨基苯硼酸修饰的金纳米簇探针，发展了细胞表面的唾液酸密度检测方法；利用化学选择性识别提出了基于多元特异性结合的信号放大模式，用于细胞表面唾液酸残基的高灵敏、原位、特异性检测。提出了细胞表面不同聚糖的多通道检测新方法：将DNA微阵列技术和DNA编码技术相结合，发展了一种活细胞全表面多种聚糖同时定量检测新策略；结合两种“化学选择性”聚糖识别技术，发展了一种细胞表面两种糖基化学发光成像分析方法；发展了只需扫描仪的细胞表面聚糖高通量灰度图像分析方法。设计了一种具有荧光“关-开”功能的响应型多孔硅纳米探针，实现了细胞内端粒酶活性的原位检测；构建了癌细胞靶向的pH激活型纳米粒子用于癌症的光动力治疗。发表SCI论文10篇（影响因子都大于5），包括Chem. Rev. 1篇，J. Am. Chem. Soc. 2篇，Chem. Commun. 3篇，Anal. Chem. 3篇，J. Mater. Chem. 1篇，撰写中、英文专章各1章、中文译著1章，申请专利2项；获得2013年度国家自然科学基金优秀青年基金资助，2013年度教育部高等学校自然科学奖一等奖（第四完成人），被评为2011年度全国优秀博士学位论文提名论文。参加国际、国内会议各2次，其中境外国际会议1次。项目负责人于2011年12月晋升为副教授职称，2012年11月被评为硕士研究生导师，独立指导硕士研究生2人。项目到账经费19万元，支出17.124万元，结余1.876万元。本项目研究成果拓宽了生物分析化学的研究与应用领域，对于揭示肿瘤与细胞表面糖基化、糖分布和含量的关系，进一步了解糖基化改变在细胞粘附、迁移和恶性肿瘤形成与迁移中的作用，提出新的肿瘤诊断特异性生物标志物，开发癌症治疗的新方法都具有重要的意义。