静电复合物多通道荧光阵列传感器、其制备方法及用途

本发明涉及荧光检测传感器及用途，特别涉及一种静电复合物多通道荧光阵列传感器、其制备方法及用途。

背景技术：

1、细菌感染在医学、公共卫生、食品安全等领域造成了极其严重的后果，已经引起了广泛的关注。已有文献报道，细菌是一种复杂的生物，每年因细菌感染而导致生病甚至死亡的人数居高不下。因此，迫切需要开发出一种快速有效的不同病原菌鉴定方法来指导临床检测，监测感染趋势，提高早期诊断准确率，实现“早发现早治疗”。

2、迄今为止，已经建立了很多检测细菌的方法，例如聚合酶链反应(pcr)、基因微阵列、平板和培养，目标特异性免疫分析和识别技术(质谱、拉曼光谱和诊断磁共振)等等。这些方法均有较高的灵敏度，但是由于成本昂贵，花费时间长，需要专业的人员操作等条件因素，限制了其在各种细菌检测和识别方面的广泛应用。

3、荧光探针具有操作简单、灵敏度高和响应速度快等优点，是一种很有前景的病原体检测方案。一些基于荧光反应的传感器已被开发用于病原体识别。然而，传统荧光分子通常受到聚集诱导猝灭(acq)效应的影响，在较高浓度或聚集状态下，它们的发射通常会减弱甚至猝灭。这将其浓度限制在非常低的水平，从而导致检测的灵敏度降低。此外，传统荧光团的acq效应通常在荧光“关闭”模式下工作。这使得荧光团的发射通常受到一些外部因素的影响，从而进一步影响识别的灵敏度和准确性。与传统的acq荧光团截然相反，聚集诱导发射发光剂(aiegens)在溶解时不发光或发射较弱，但在聚集时发射较高。该功能使得aiegens以“开启”的方式工作。aiegens的这些优点很好地满足了理想荧光传感器的要求，这将大大提高检测的灵敏度和可靠性。

4、荧光阵列传感器可以作为一个理想的工具识别和检测各种分析物。基于荧光阵列的传感技术，可用于根据分析物和传感元件之间的差异相互作用同时识别各种分析物。该方法基于模拟哺乳动物的嗅觉或者味觉系统用于检测物的识别。比传统的方法操作更加简便，检测时间更短。相比较基于“锁-钥匙”结合模式的特异性检测，传感器单元与分析物之间无需特异性结合，避免传感器的复杂设计。通过多个传感器对不同分析物的模式识别产生多组检测信号用于区分待测物。所使用的静电复合物-聚集诱导发光剂和共轭聚合物通过不同的结合模式(静电作用、疏水作用和特异性结合等)与细菌结合从而产生独特的荧光信号，以此来实现对细菌的检测。

5、已有文献报道的阵列传感器往往需要多个传感元件，操作复杂，生产成本高，需要专业人员，而且检测范围窄，灵敏度低，重现性差。因此，本领域仍然需要开发一种操作简单灵敏度高，检测范围广的荧光阵列传感器用于细菌的检测。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供了一种操作简单、灵敏度高、检测范围广的静电复合物多通道荧光阵列传感器。本发明的另一目的是提供上述荧光阵列传感器的应用。

2、技术方案：本发明所述的静电复合物多通道荧光阵列传感器，所述荧光阵列传感器含有至少2个不同的荧光传感单元ppe-aie，所述荧光传感单元ppe-aie由具有不同侧链修饰的带正电荷的聚集诱导发光类材料aiegens与带负电荷的水溶性荧光共轭高分子ppe通过静电相互作用复合而成；

3、所述聚集诱导发光类材料aiegens的结构通式如式i所示：

4、

5、其中，r1和r2分别独立选自卤族元素或甲氧基；

6、r3选自直链烷基、取代或未取代的芳香环、杂环、羟基、羧酸及二聚体及其他细菌识别集团；

7、x-为抗衡阴离子；

8、所述水溶性荧光共轭高分子ppe的结构通式如式ii所示：

9、

10、其中，r4和r5分别独立选自氢、取代或未取代的c1-10的直链或支链烷基、c1-10烷氧基、芳香环、磺酸和羧基；

11、n为8～200的整数。

12、进一步地，所述水溶性荧光共轭高分子ppe的结构通式中，

13、r4和r5分别独立选自

14、

15、m为1～10的整数。

16、进一步地，所述水溶性荧光共轭高分子ppe的结构式为：

17、

18、其中，n为8～200的整数。

19、进一步地，所述聚集诱导发光类材料aiegens的结构通式中，x-选自碘离子和溴离子。

20、进一步地，所述聚集诱导发光类材料aiegens选自以下结构：

21、

22、

23、

24、本发明还提供了一种上述静电复合物多通道荧光阵列传感器的制备方法，包括以下步骤：

25、(1)以对溴苯乙腈和4-吡啶基硼酸或上述两种的衍生物为原料，通过suzuki反应偶联，再与对二甲胺基苯甲醛生成中间体骨架，最后与溴代或碘代化合物生成吡啶盐，即为aiegens；

26、(2)将水溶性荧光共轭聚合物ppe用pbs缓冲溶液稀释，用甲醇溶液稀释aiegens，并将稀释后的ppe溶液和aiegens溶液混合均匀即得荧光传感单元ppe-aie；

27、(3)重复步骤(1)～(2)制备得到至少2种不同的荧光传感单元ppe-aie即可组成荧光阵列传感器。

28、本发明还提供了上述静电复合物荧光阵列传感器在细菌检测中的用途。

29、进一步地，检测对象可以为食品或尿液。

30、进一步地，所述细菌包括嗜麦芽窄食单胞菌(s.maltophilia)、肺炎克雷伯菌(k.pneumoniae)、奇异变形杆菌(p.mirabilis)、摩根摩根菌(m.morganii)、霍氏肠杆菌(e.hormaechei)、金黄色葡萄球菌(s.aureus)、大肠杆菌(e.coli)、阴沟杆菌(e.cloacae)、铜绿假单胞菌(p.aeruginosa)、蜡样芽孢杆菌(b.cereus)、路邓葡萄球菌(s.lugdunensis)、头状葡萄球菌(s.capitis)、粪肠球菌(e.faecalis)、产气肠杆菌(e.aerogenes)、鲍曼不动杆菌(a.baumannii)洋葱伯克霍尔德菌(b.aerogenes)、克氏柠檬酸杆菌(c.koseri)、弗氏柠檬酸杆菌(c.freundii)、腐败希瓦氏菌(s.putrefaciens)和沙门氏菌(s.typhi)中的一种或多种组合。

31、本发明还提供了利用上述静电复合物荧光阵列传感器检测细菌的方法，利用静电复合物荧光阵列传感器的不同传感单元分别与细菌混合作用，测定每个传感单元的荧光强度，对荧光数据进行处理，对数据矩阵进行分类，实现对多种细菌的区分和检测。

32、进一步地，利用线性判别分析等多种算法对荧光数据进行处理，对数据矩阵进行分类，得到细菌质的二维阵列区分指纹图谱，实现可视化识别。将得到的二维阵列区分指纹图谱用作模型对未知的样本进行检测，并计算未知样本预测的准确率，实现对细菌的区分和检测。

33、进一步地，具体包括如下步骤：

34、(1)将ppe溶液用1～20mm缓冲盐溶液稀释至终浓度为1μm～250nm，将aiegens溶液用甲醇溶液稀释至终浓度为10μm～2.5μm；将ppe溶液和aiegens溶液混合作为传感单元溶液，配制至少2种传感单元溶液；分别取传感单元溶液和待测品溶液混合、震荡后，检测荧光强度数据，不同传感单元重复上述检测步骤；

35、(2)使用统计分析软件对荧光数据进行处理和分析，利用线性判别分析将荧光响应模式转换为规范模式，对数据矩阵进行分类，得到待测品溶液中含有的细菌的二维阵列区分指纹图谱，实现可视化识别；

36、(3)将得到的二维阵列区分指纹图谱用作模型对未知的样本进行检测，并计算未知样本预测的准确率，实现对细菌的区分和检测。

37、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下突出的显著优点：本发明的静电复合物多通道荧光阵列传感器利用静电作用将aiegens和ppe复合，实现单孔两信号，可以同时区分检测二十种细菌类型、准确度和灵敏度高、检测时间不到一分钟、成本低、重复性高、且无需专业技术人员。