文档介绍：南京邮电大学
毕业设计(论文)外文资料翻译
学院
材料科学与工程学院
专业
材料物理
学生姓名
王文斌
班级学号
B09070508
外文出处
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指导教师签名:
年月日
基于水溶性共轭聚合物的蛋白质生物传感
蛋白质检测的蓬勃发展,需要快速、高灵敏度和高选择性的生物传感材料。水溶性共轭聚合物因其在不同的分析物中具有分子导线效应而广泛应用于蛋白质检测。本文综述了近期以水溶性共轭聚合物为基础的蛋白质传感器的发展。根据共轭聚合物对蛋白质的光学响应的不同,这些检测方法被分为三个组。运用阳离子聚(噻吩)的构象变化产生与靶蛋白相互作用的独特的比色或荧光转导。利用超猝灭效应的“开关型”水溶性聚(亚苯基亚乙烯基)和聚(亚苯基亚乙炔基)蛋白传感器. 聚(芴- 亚苯基)衍生工具和受体染料之间的能量传递也利用了荧光发生蛋白质试样的放大信号输出。通过调控共轭聚合物分子结构结构有利于多功能荧光探针的设计,满足蛋白质传感器的复杂要求。
简介
由于许多疾病在蛋白质表达上的特定变化,特定蛋白质的识别和定量成为医疗和临床研究中的一项重要议题。临床最常用的技术是酶联免疫吸附试验(ELISA),它需要特定的存储的活性酶和繁琐的蛋白质修饰。现已开发了不同的检测策略来简化检测过程,该过程包括荧光,电化学,拉曼光谱法,化学发光法,流式细胞术,和微流体法。然而,大多数这些方法需要复杂的仪器和熟练的操作,这大大激发了简单而可靠的蛋白质检测系统的发展。
由于其高度离域主链结构和独特的电子和光学性质,共轭聚合物(CPs)已被广泛应用于电子进和生物传感器。共轭聚合物可以视为一组短的,共轭的(低聚物的)单体的集合,它集合了聚合物主链的优点。这种化学结构有利于有效电子耦合及快速内和分子间的能量转移。由于集体响应的放大,基于共聚化合物的传感器对轻微的扰动较为敏感,这与同种小分子传感器相比是一大优势。这种集体响应影响诸如吸光度,福斯特共振能量转移(FRET),导电性,和荧光效率等光电特性,可用于报告或“转换”目标分析物的存在。
水溶性共聚化合物的对其生物应用是至关重要的,通常是通过在共轭聚合物主链上附加亲水性侧链或离子基团。基于在不同的主链结构,几种类型的水溶性共聚化合物已被报道用于蛋白质检测,其中包括聚(噻吩)(PTs),聚(亚苯基亚乙烯基)(PPVs),聚(亚苯基亚乙炔基)(PPEs)和聚(芴- 共轭- 亚苯基)(PFPs)。图表1显示了用于蛋白质检测的几类典型的水溶性共轭聚合物的化学结构。带电的,独特官能团连接到聚合物侧链,疏水性主链允许聚合物通过多方面交联与不同蛋白质的链接,产生对靶蛋白的特定的光学响应。
这篇文章主要介绍基于水溶性共轭聚合物的蛋白传感器和蛋白质检测的三个主要机制。我们首先介绍基于聚(噻吩)构象变化的比色和荧光蛋白实验,然后是以聚(亚苯基亚乙烯基)和聚(亚苯基亚乙炔基)为探针的超泯灭实验。最后,我们总结了使用以聚(芴- 共轭- 亚苯基)为信号放大器的基于共振能量转移的实验。蛋白质检测依赖共轭聚合物聚合诱导荧光的变化,其中也包括超泯灭和福斯特共振能量转移类别。进来不同研究小组对于水溶性共轭聚合物应用与酶活性和蛋白质结构的研究,这些实验并未关注以上观点,他们只是简要提到根据自己的运行机制。
图表1 水溶性CPs用于蛋白质检测的示例
基于构象变化的蛋白质检测
最初报道阳离子聚(噻吩)与聚核苷酸交联导至构象变化以后,引起溶液颜色和荧光在单链DNA(ssDNA)和双链DNA(dsDNA)中发生改变。因为这种方法并不需要聚合物或分析物的复杂的化学官能团,阳离子聚(噻吩)已被广泛应用于检测各种溶液中的分析物。勒克莱尔的小组利用适体(50-GGTTGGTGTG GTTGG-30)和凝血酶之间的特异性相互作用,指出阳离子聚(噻吩)(P1)可用于非标记的特定的蛋白质检测。蛋白质分子链的无规卷曲构象使P1的水溶液呈黄色。在非特异性的凝血酶适体、非特异性蛋白或牛血清白蛋白(BSA)中,P1通过平面构型形成复杂的适体,(图1路径B),并产生一个红移的最大吸收(红紫色)和微弱的荧光。当人类的α-凝血酶与特殊适体联结后会形成一种紧凑的单分子四重结构。在这种情况下,P1包裹在四链体周围形成复合物局部阻碍聚合物链的聚集和平坦化,从而产生橙色和高荧光(图1路径A)。该法实现了通过比色和荧光两种方法检测人类α-凝血酶。使用标准荧光时,人类α-凝血酶的检测极限为(LOD)2×mol(M/200μL)。
图1 用单链DNA凝血酶适体和阳离子性的PT检测人类α-凝血酶的特异性的示意性说明。
随后,该组在阳离子聚(噻吩)—DNA适体的基础上结合完善的检测灵敏度开发了一种蛋白质阵列(图2)