基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法

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1、V01．32高等学校化学学报No．112011年11月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES2548～2553基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法张小平，黄艳琴，樊春海，黄维(1．有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地，南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院，南京210046；2．中国科学院上海应用物理研究所，上海201800)摘要建立了一种基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法．阳离子型共轭聚合物通过静电吸引与荧光素修饰的带负电荷的三磷酸腺苷结

2、合，并发生荧光能量共振转移；当加入磷酸酯酶时，它可以催化底物三磷酸腺苷上的磷酸酯基团逐渐水解，得到不带电荷的腺苷，从而使阳离子型共轭聚合物得以释放，能量转移效率下降．实验结果表明，能量转移效率下降的程度与酶的浓度相关．该方法操作简单、响应速度快、灵敏度高，易于扩展至其它能催化底物电荷密度变化的酶的检测，而且还有望应用于对酶具有抑制作用的药物分子的筛选．关键词水溶性共轭聚合物；底物；磷酸酯酶；荧光检测；荧光能量共振转移中图分类号0629．8；0657文献标识码A文章编号0251-0790(2011)11-2548-

3、06共轭聚合物是Heeger_1在20世纪70年代首先发现的，他因此获得了2000年诺贝尔化学奖．共轭聚合物作为传感元件具有非常独特的优点J，它的吸光能力非常强，而且还具有“分子导线”功能，允许采集的光能或光激发电子在共轭主链上迅速迁移、传递，从而对被检测分子迅速产生群体响应，体现出特有的荧光信号放大作用．因此，相对于传统小分子荧光材料，共轭聚合物荧光传感具有更好的信号倍增效应和实时检测效果．Whitten等通过在共轭聚合物上接枝亲水性基团等方法得到了水溶性共轭聚合物，已被广泛用于对水溶液体系中蛋白质及DNA等生

4、物分子的检测．酶的检测在临床诊断、环境监测、药物筛选和分子生物学等领域越来越受到重视．有些种类的酶备受关注，如蛋白酶、酯酶和激酶等，因为它们不仅在正常生命过程中起基本作用，而且与疾病的产生密切相关¨．水溶性共轭聚合物不仅具有信号倍增和实时检测的优势，而且能够与各种带相反电荷的酶底物通过静电或疏水作用等形成复合物，避免了共价连接，这些特点可望大大提高酶检测方法的灵敏度、方便性和广谱性，因而近年来水溶性共轭聚合物被广泛地用于酶检测新方法的探索棚．本文在阳离子型水溶性共轭聚合物通过荧光能量共振转移(FRET)方法高效识

5、别单链及双链DNAl191的基础上，提出了基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法．碱性磷酸酯酶可以催化三磷酸腺苷(Adenosinetriphosphate，ATP)、DNA及RNA等5端的磷酸酯键水解，是基因检测中最常用的标记酶之一，而且由于其在肝、胆和骨功能紊乱等疾病中的作用，因此被用作常规临床诊断中的目标检测物．阳离子型共轭聚合物通过静电吸引与荧光素修饰的ATP结合并发生FRET，而碱性磷酸酯酶可以不断催化ATP的磷酸酯基团水解，导致电荷密度逐渐减小从而使聚合物收稿日期：2010—12-28

6、．基金项目：国家“九七三”计划项目(批准号：2009CB930601)、国家自然科学基金(批准号：20804018，51073078)、江苏省自然科学基金(批准号：BK2008452)、江苏省高等学校优秀科技创新团队项目(批准号：TJ207035)和江苏省高等学校自然科学研究项目(批准号：10KJB150014)资助．联系人简介：黄维，男，博士，教授，博士生导师，主要从事有机／塑料电子学和纳米生物传感研究．E—mail：wei-huang@njupt．edu．cn黄艳琴，女，博士，副教授，主要从事有机／高分子功能

7、材料和化学生物传感研究．E-mail：iamyqhuang@njupt．edu．cn张小平等：基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法得到释放．该方法利用了水溶性共轭聚合物信号倍增和实时检测的优势及对磷酸酯酶底物电荷密度变化敏感的特点，操作简单、响应速度快、灵敏度高，且易于扩展至其它能催化底物电荷密度变化的酶的检测．1实验部分1．1试剂与仪器阳离子型水溶性共轭聚合物Poly{[9，9-bis(6一(N，N，N—diethylmethy1．ammonium)hexy1)．2，7-fluore．nyle

8、neethyny1ene]一ah—co一[2，5一bis(3一(Ⅳ，Ⅳ，Ⅳ一diethylmethylammonium)一1一oxapropy1)-1，4-phenylene]tetraiodide}(PFEP)参照文献[23]方法合成，其结构见Scheme1；小牛肠碱性磷酸酯酶(Calfintestinalalkalinephosphatase，CIAP)为Promeg