一种基于酶催化偶联反应与聚集诱导发射的生物传感器新方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于实现对多种化学、生物相关分析物的高效灵敏检测的化学传感器方法。具体设计并合成了一类由过氧化物酶的底物官能化的水溶性四苯基乙烯衍生物分子。在水溶液中加入待检测物后，这些小分子可以被过氧化物酶催化氧化，发生分子间的偶联聚集，从而产生荧光发射，根据荧光发射的强度可以来定量底物的浓度。通过与酶串联反应及酶联免疫吸附检测手段结合，实现了对多种生物小分子及抗原、抗体的高效检测。
【专利说明】一种基于酶催化偶联反应与聚集诱导发射的生物传感器新方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料领域，具体涉及一种基于酶催化偶联反应与聚集诱导发射的生物传感器新方法，并进一步涉及这一新技术在多种化学、生物相关分析物的高效灵敏检测方面的潜在应用。
【背景技术】
[0002]现代传感技术包括信息变换、信息处理及接口技术等三部分。其中以信息变换为最主要部分，也被称为说的“传感器(sensor)”。作为信息变换的主要手段之一的化学传感器(chemical sensor)是应用化学反应产生的各种信息变化,如光效应、热效应、场效应及电磁效应等来设计的各种精密而灵敏的探测装置。近年来，光化学传感器由于其本身的各种优势而被广泛研究。相对于化学传感器家族中的其它类型，光化学传感器具有许多特殊的优点:易于加工成小巧、轻便和空间适应性好的探头；具有很强的抗电磁干扰能力；所涉及的许多光学信号测量可以通过自身参比方式获得，无需如电化 学传感器中需要另外的参比装置。随着光纤通信技术的高速发展，由于光化学传感器获取的光学信号传输损耗低、容量大，因此分析科学家们对光化学传感器的研究越来越感兴趣(功能高分子学报，23(4)，413-422)。
[0003]在生物检测领域，光化学传感器也已经被广泛应用于各种生物、化学相关分析物的高灵敏度的检测，如各种金属离子污染物(Hg2+、Pb2+)、对生物体有毒害的气体(CO、SO2)、生物体内代谢相关物质(多巴胺、过氧化氢、糖类)、生物大分子(多肽、DNA、RNA)及特殊细胞(肿瘤细胞)的检测(J.Am.Chem.Soc.，2006，128 (23)，7700-7700)。这些检测手段的开发为与人类生活、生存息息相关的环境保护、疾病预防与治疗等提供了有效的帮助。但随着研究的不断深入，检测要求也不断提高，如何更加高精度、高选择性及低成本的检测待分析物仍然是当前的重要挑战。
[0004]近些年来，荧光化学传感器由于其易于制备、高灵敏度、低噪音和高选择性等众多优点而被广泛开发和研究(Anal.Chem.，2000, 72 (12)，197-210，Anal.Chem.，2014，86(1)，119-129)。但是，以前的荧光探针在实际应用中往往存在着各种缺点，比如说它们的荧光强度线性变化范围往往受到探针浓度限制，在聚集时发生严重的聚集荧光猝灭现象而影响其检测过程，这些缺点的存在大大限制了荧光探针的实际应用范围。辛运的是，最近，唐本宗院士发现了一种聚集诱导发光(Aggregation-1nducedEmission, AIE)的特殊光学现象,这一发现为解决上述问题提供了一条薪新的途径(Chem.Commun.，2001，1740-1741 ；Chem.Soc.Rev.，2011，40，5361-5388)。具体来说，具有 AIE 性能的探针分子在单分子分散状态条件下荧光很弱，其荧光发射过程被分子内运动能量耗散而禁阻；但在聚集状态下，分子内运动受到限制而使得荧光发射过程被激活，即荧光发射增强；而且荧光发射增强的程度是与探针分子聚集程度线性相关的。显然，这一类型的探针分子能够为荧光检测提供更大的环境耐受性和检测动态范围。因此，新型AIE荧光探针的合成以及将其用于化学传感与检测中具有重要的科学意义和重大的实用价值。
【发明内容】
[0005]本发明中，我们发明了一种全新的化学传感器方法来实现对多种化学、生物相关分析物的高效灵敏检测。设计并合成了一类由过氧化物酶的底物官能化的水溶性四苯基乙烯衍生物分子。在水溶液中加入待检测物后，这些小分子可以被过氧化物酶催化氧化，发生分子间的偶联聚集，从而产生荧光发射，根据荧光发射的强度可以来定量底物的浓度。通过与酶串联反应及酶联免疫吸附检测手段结合，实现了对多种生物小分子及抗原、抗体的高效检测。
[0006]具体地，本发明涉及以下各项:
[0007]1.一种具有聚集诱导发光(AIE)性质的荧光探针，其特征在于:所述荧光探针是由过氧化物酶的底物官能化的四苯基乙烯衍生物。
[0008]2.根据I所述的荧光探针，所述过氧化物酶的底物为亲水性基团。
[0009]3.根据2所述的荧光探针，所述亲水性基团为亲水性的酪氨酸。
[0010]4.根据1-3任一项所述的荧光探针，所述过氧化物酶与四苯基乙烯之间通过烷基链或甘醇链连接。
[0011]5.根据4所述的荧光探针，其组成为下式所示，
[0012]
【权利要求】
1.一种具有聚集诱导发光(AIE)性质的荧光探针，其特征在于:所述荧光探针是由过氧化物酶的底物官能化的四苯基乙烯衍生物。
2.根据权利要求1所述的荧光探针，所述过氧化物酶的底物为亲水性基团。
3.根据权利要求2所述的荧光探针，所述亲水性基团为亲水性的酪氨酸。
4.根据权利要求1-3任一项所述的荧光探针，所述过氧化物酶的底物与四苯基乙烯之间通过烷基链或甘醇链连接。
5.根据权利要求4所述的荧光探针，其组成为下式所示，
6.根据权利要求4所述的荧光探针，其组成为下式所示，
7.根据权利要求1-6任一项所述的荧光探针用于生物和化学分析物的高灵敏选择性检测的用途。
8.根据权利要求7所述的用途，所述生物和/或化学分析物优选过氧化氢、葡萄糖、抗原、抗体。
9.根据权利要求1-6任一项所述的荧光探针用于酶联免疫吸附中抗原的高灵敏选择性检测的用途。
【文档编号】C09K11/06GK103980883SQ201410214548
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】刘世勇, 汪枭睿 申请人:中国科学技术大学