聚芳撑乙炔水溶性共轭聚合物的合成及其在生物检测中的应用研究

发布时间：2021-04-12 11:57

水溶性共轭聚合物材料由于光学性能优异,在生物化学、生命科学以及临床医学等方面都显示了非常广泛的应用前景,引起科研工作者们浓厚的研究兴趣。水溶性共轭聚合物是一种新型的荧光材料,具有“分子导线”荧光信号放大特性、摩尔吸光系数大、荧光量子产率高、易溶于水等优点。基于这些特殊的光学性质,近年来,水溶性共轭聚合物在生物科学、化学分析等方面的研究越来越多。本论文的主旨是合成光电性能、光稳定性和溶解性良好的水溶性共轭聚合物材料,用其构建各类生物传感器完成对目标分子的高灵敏、高特异性检测。主要有以下三个方面的研究工作:(1)水溶性阳离子荧光共轭聚合物的合成。利用Sonogashira聚合反应合成了一种聚苯撑乙炔类中性共轭聚合物,中性聚合物通过季铵化反应得到水溶性比较好的阳离子共轭聚合物,其结构以及分子量利用核磁共振氢谱、GPC等进行了确认和表征;利用紫外分光光度计与荧光分光光度计对聚合物的紫外吸收光谱、荧光发射光谱、荧光量子效率等光物理性质进行了表征。(2)水溶性荧光共轭聚合物结合杂交链式反应用于DNA检测的研究。利用目标DNA诱导的杂交链式反应(HCR)形成较长的含有很多荧光素FAM的双链DNA结构,以水溶性阳离子共轭聚合物作为荧光共振能量转移的供体,荧光素FAM修饰的探针DNA作为荧光共振能量转移的受体,通过阳离子共轭聚合物(PFEPN+)与双链DNA结构之间的静电作用使PFEPN+与荧光素FAM靠近,从而发生荧光共振能量转移,根据荧光转移效率的改变,实现对目标DNA的高灵敏检测。基于PFEPN+与HCR的双重信号放大,这种生物传感器能够检测到浓度为0.3 nM的目标DNA,同时能区分单碱基错配以及三碱基错配的DNA,本实验方法简单快捷,为目标分子的检测提供了一条新的途径。(3)水溶性荧光共轭聚合物结合核酸适配体检测癌细胞。本部分主要利用癌细胞MCF-7表面过度表达的Mucin 1与其对应的核酸适配体DNAa之间的特异性作用,以核酸适配体互补链DNAb-FAM作为分子识别元件,结合阳离子荧光共轭聚合物的荧光信号放大特性,以水溶性阳离子共轭聚合物为荧光共振能量转移的供体,荧光素FAM作为荧光共振能量转移的受体,发展一种灵敏、特异性的人乳腺癌细胞MCF-7检测新方法。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631.3;O657.3

文章目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 共轭聚合物的结构、种类和合成方法

1.2.1 共轭聚合物的种类与结构

1.2.2 共轭聚合物主要合成方法

1.3 共轭聚合物的荧光信号放大原理

1.4 共轭聚合物在化学生物传感器方面的应用

1.4.1 基于水溶性共轭聚合物的离子传感器

1.4.2 基于水溶性共轭聚合物的小分子传感器

1.4.3 基于水溶性共轭聚合物的DNA传感器

1.4.4 基于水溶性共轭聚合物的蛋白质传感器

1.4.5 基于水溶性共轭聚合物的酶传感器

1.5 本论文拟开展的工作

第二章阳离子水溶性共轭聚合物的合成

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂与药品

2.2.2 实验仪器与设备

2.2.3 合成路线

2.2.4 单体合成及表征

2.2.5 聚合物的合成及表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 合成及表征

2.3.2 PFEP的光学特征

2.4 本章小结

第三章基于水溶性荧光共轭聚合物和杂交链式反应的DNA检测

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂和药品

3.2.2 实验仪器和方法

3.2.3 双链DNA聚合体的制备

3.2.4 基于荧光共振能量转移的DNA检测

3.3 结果与讨论

3.3.1 检测原理

3.3.2 双链DNA聚合体的表征

3.3.3 基于PFEPN+和HCR信号放大的传感体系的设计

3.3.4 实验条件的优化

3.3.5 PFEPN+结合HCR对目标DNA的高灵敏检测

3.3.6 PFEPN+结合HCR对目标DNA的高选择性检测

3.4 本章小结

第四章基于水溶性共轭聚合物和核酸适配体的癌细胞检测

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂和药品

4.2.2 仪器和方法

4.2.3 MCF-7 细胞的培养与细胞成像

4.2.4 荧光检测

4.3 结果与讨论

4.3.1 检测机理

4.3.2 合适的S1 Nuclease消化时间

4.3.3 Mucin 1 检测

4.3.4 细胞成像

4.3.5 癌细胞检测

4.4 本章小结

第五章总结与展望

5.1 论文总结

5.2 前景展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢

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