荧光共轭聚合物在生物大分子检测中的应用
有机荧光材料的合成与应用
有机荧光材料的合成与应用有机荧光材料是一类能够通过吸收光能并发射可见光的化合物，广泛应用于发光二极管、显示器件、生物成像等领域。
本文将从有机荧光材料的合成方法和应用方面进行论述。
一、有机荧光材料的合成方法1. 化学合成法化学合成法是一种常见的有机荧光材料合成方法。
在这种方法中，研究人员通常选择具有特定结构特征的芳香化合物为起始物质，通过反应、纯化和结晶等步骤，合成出具有良好荧光性能的有机材料。
例如，通过亲核取代反应、氧化反应等可以得到不同结构的荧光染料。
2. 共轭体系设计法共轭体系设计法是另一种常用的有机荧光材料合成方法。
在这种方法中，研究人员通过在分子中引入共轭体系，使分子内部电子构型变化，从而改变荧光发射的波长和强度。
共轭体系的设计可以通过调整分子的结构、引入不同的取代基团或改变芳香环数来实现。
通过精心设计和合成，可以得到具有优异荧光性能的材料。
二、有机荧光材料的应用1. 发光二极管有机荧光材料广泛应用于发光二极管（OLED）中。
OLED具有低功耗、高对比度、快速响应等特点，逐渐替代传统的液晶显示器。
有机荧光材料在OLED中扮演着关键角色，其荧光发射特性决定了OLED的发光效果。
通过合成具有高量子效率和长寿命的有机荧光材料，可以提高OLED的发光效果和使用寿命。
2. 显示器件有机荧光材料还广泛用于显示器件中，如有机发光二极管（OLED）、电致变色材料、有机薄膜晶体管（OTFT）等。
这些器件在显示技术中发挥着重要的作用。
有机荧光材料的合成和优化可以提高这些器件的性能，如提高发光亮度、增加像素密度等。
3. 生物成像有机荧光材料在生物成像领域也有广泛的应用。
通过将荧光材料与生物分子结合，可以实现对生物体内部结构和功能的高分辨率成像。
例如，将具有特定结构的有机荧光染料标记于细胞或组织内，以实现对生物过程的实时观察和研究。
4. 传感器有机荧光材料还可以应用于传感器的制备。
在传感器中，荧光材料作为感光元件，能够对环境中的特定物质产生荧光信号，实现对目标物质的检测和测量。
水溶性共轭聚合物在荧光传感器上的应用进展
Ｆ ｇ １ Ｄｉ ｇ ａ ｏ Ｉ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ Ｋ ｄ ｔ ｃ ｉｎ ｐ ｉ ｃ ｐ ｅ ｉ． ａ ｒ ｍ ｆＰ ｔ ｔ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ｔ ｒ ｉ ｌ ｏ ｎ
子 或小 分子 之 间通 过 电子 或 能 量 的 转 移 而 实 现 对 周 围环 境 中存
在 的微 量物质进行检测 。
１ 金 属 离 子 检 测
金 属离 子广泛存在 于环境 以及 生物体 内各种 微化学 反应 过 程 之中 Ｊ其在生命科学 、 ， 环境科学 以及 医学领域有 着举足轻重 的地位 ， 与人们的生活也密不可分 。因此 ， 如何 对各种不 同金 属 离 子进行 高选择性 和高灵敏度 的检 测成为近来 科学领域 的研究 热 点。
近来 ， ｉ ” 同样用单链 Ｄ Ａ形成 的 Ｇ—ｑ ａｒｐｅ Ｋｍ等 Ｎ ｕ ｄｕ ｌ ｘ结构 作 为分子信 标以及水溶性 聚合物 Ｐ ２实现 Ｋ 高灵敏 度和高选 择 性 的检测 ， 但不 同的是 Ｋｍ 等人 所选择 的单链 Ｄ Ａ两端 的碱 基 ｉ Ｎ
用进展 。
关键 词 ： 水溶性共轭聚合物 ； 荧光传感器； 应用进展
中图分 类号 ：６３１ ０ ３．６
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： ０ — ６７２ １）７— ００ ０ １ １ ９７ （０２ ０ ０６ — ５ ０
Ａｐ ｌ ａｉｎ Ｐ ｏ ｒｓ ｆＷ ａｅ — ｏｕ ｌ Ｃｏ ｊ ｇ ｔｄ ｐｉ ｔ ｒ ｇ ｅｓｏ ｔｒ—Ｓ ｌｂｅ ｎｕ ａｅ ｃ ｏ
ｂｅｃｎｕ ａ ｄｐｌｍ ｒ ｂｓｄｓｎｏｓｉ ｍ ｔ ｎ ， ｌｃｌｓａ ｄｂｏ ａｒｍｏ ｃｌｓｄ ｔ ｔ ｎ ｉ ｒｃｎｌ ｙａｓｗ ｒ ｌ ｏｊｇｔ ｏ ｅｓ ａｅ ｅ ｓｒ ｎ ｅａ ｉ ｓ ｍｏ ｕｅ ｎ ｉ ｃｏ ｌ ｕｅ ｅｅ ｉ ｅｅ ｔ ｅｒ ｅｅ ｅ ｙ ｌｏ ｅ ｍ ｅ ｃｏ ｎ ｙ
共轭聚合物材料在光电领域的应用
共轭聚合物材料在光电领域的应用共轭聚合物是一种用于制造光电器件的有机材料。
这种材料不仅可以减少成本，而且可以形成各种形状，从而支持各种不同类型的器件。
由于其可控性强、导电性能优良，以及柔性可塑性好等特点，因此在太阳能电池、有机发光二极管、场效应管等领域有着广泛的应用。
太阳能电池共轭聚合物材料在太阳能电池中的应用较为广泛。
太阳能电池的基本原理是利用材料吸收太阳辐射中的能量进而产生电荷。
传统的太阳能电池材料一般是半导体材料如硅和铜铟镓硒等。
但是这些材料在制造、加工、处理等方面都需要较高的成本费用。
相比之下，共轭聚合物材料可以通过化学合成制备，并且可以使用溶液法等低成本制造方法。
此外，共轭聚合物材料可以在小空间中形成连续电荷输运通道，达到电子输运的目的。
这种材料具有较高的导电性能，并且有能够在较宽范围内吸收太阳光谱的特性，这使得其在太阳能电池领域具有较高的潜力。
有机发光二极管相比于传统的半导体材料，共轭聚合物材料在有机发光二极管方面具有更好的应用。
有机发光二极管通过在共轭聚合物薄膜两端加电压，激发材料分子中储存的电子，并产生光。
该方法比传统的基于半导体的方法成本更低，所需的材料更少，其用途领域也更广泛。
同时，相比于半导体材料，共轭聚合物具有更高的可塑形性，这使其更适合制造各种形状和大小的二极管器件。
同样，共轭聚合物具有更好的可控性，使得它能够自由地调整其电子能级，进而实现更高效的发光效果。
总的来说，共轭聚合物在有机发光二极管方面能够提供相对较高的发光效率，并且有着各种应用领域。
场效应管共轭聚合物材料在场效应管领域也有着重要的应用。
场效应管是一种基于电场效应的半导体器件。
与传统的场效应管相比，共轭聚合物场效应管可实现更高的晶体管电子迁移率。
这主要是因为共轭聚合物能够更好地控制其电子结构，从而使其表现出更高的生长性能。
共轭聚合物场效应管的制备方法类似于传统半导体材料，主要是通过化学溶液法合成薄膜，然后将薄膜用于器件制造。
有机化学中的共轭聚合反应反应机制和应用
有机化学中的共轭聚合反应反应机制和应用在有机化学领域中，共轭聚合反应是一类重要的反应类型。
本文将介绍共轭聚合反应的机理，并讨论其在有机合成和材料科学领域中的应用。
1. 共轭聚合反应的机制共轭聚合反应是指含有多个共轭键的化合物在适当的条件下，通过键的重排和结构的调整，形成具有更长共轭链的产物。
一般情况下，共轭聚合反应需要存在特定的催化剂或活化剂。
共轭聚合反应的机理可以通过以下几个步骤来解释：(1) 起始物的活化：起始物中的活化基团通过酸、碱或金属催化剂的作用，发生脱质子或脱氧化物的反应，从而使起始物产生亲核攻击能力。
(2) 亲核攻击：活化的起始物通过亲核试剂的亲核攻击，形成共轭体系的中间体。
(3) 反应扩展：中间体发生键的移动和结构的重排，形成更长的共轭链结构。
(4) 终止反应：在合适的条件下，共轭聚合过程会停止，形成最终产物。
2. 共轭聚合反应的应用共轭聚合反应在有机合成领域具有广泛的应用。
以下是一些典型的应用示例：2.1 有机合成共轭聚合反应可以用于构建具有大分子结构的有机合成目标。
例如，通过氰化物亲核试剂对α,β-不饱和酮的亲核加成反应，可以得到具有共轭结构的醇酮类化合物。
这种方法在药物合成和天然产物合成中广泛应用。
2.2 光电材料共轭聚合反应可以用于制备具有光电性能的材料。
例如，通过苯环反应的共轭聚合反应，可以制备出具有良好导电性能的聚苯乙烯类聚合物，用于有机太阳能电池和有机场效应晶体管等器件的制备。
2.3 功能性材料共轭聚合反应还可以用于制备具有特殊功能的材料。
例如，通过苯环和噻吩环的共轭聚合反应，可以制备出具有荧光性能的共轭聚合物，用于荧光标记和生物传感器等应用。
2.4 电子传输材料共轭聚合反应在制备电子传输材料方面也具有重要的应用。
例如，通过咪唑环和嘌呤环的共轭聚合反应，可以制备出具有良好导电性能的聚咪唑和聚嘌呤类材料，用于电子器件和导电纤维等领域。
综上所述，有机化学中的共轭聚合反应具有重要的反应机制和广泛的应用领域。
科研进展(1)
皿睁旦岬ｇ譬三∞ＯＥ０＞０［Ｏ《科研进展，ｌｃ量子计算研究获重大突破中国科大微尺度物质科学国家实验室杜江峰研究组与香港中文大学刘仁保教授合作，通过电子自旋共振实验技术．在国际Ｅ首次通过固态体系实验实现了最优动力学解耦，极大地提高了电子自旋相十时间。
该成果发表于１０月２９日出版的Ｎａｔｕｒｅ上。
审稿人认为“该工作有效地保持了同态自旋比特的量子相十性。
对固态自旋量子计算的真正实现具有极其重要的意义”。
删期“新闻与展单”栏目还发表的评述文章指出：“量子系统不可避免的信息流失局限其现实的应用。
然而杜江峰与其同事的研究表明，通过精巧的脉冲控制，使得同态体系环境对电了量子比特的不利影响被降到最小，从而大大减少ｒ量子体系中量子信息的流失。
他们所使用的量子相干调控技术被证明是一种可以帮助人们理解并且有效对抗量子信息流失的一个重要资源，取得的研究进展的重要性在于极大提升了现实物理体系的性能．从而朝实现量子计算迈出了重要的一步。
”退相干对量子自旋霍尔效应的影响研究取得新进展物理所凝聚态理论与材料计算实验室研究员谢心澄、孙庆丰和博士生江华、成淑光在前期的工作基础上二．进一步研究了退相干对量子自旋霍尔效应的影响。
他们把退相干分成两类来考虑：一类是普通退相干，即载流子仅仅丢失位相记忆，但保留自旋记忆；另一类是自旋退相十。
即载流子既丢失位相记忆也丢失自旋记忆：普通退相干对量子自旋霍尔效应几乎没有影响，但自旋退相干急剧影响量子自旋霍尔效应。
破坏纵向电导的量子化。
他们还发现纵向电阻随样品长度线性增加而基本上不依赖于样品宽度的变化，这些特性也与实验结果很好符合。
另外，他们进一步引入一个新的物理量，即一个新的自旋霍尔电阻，并发现该自旋霍尔电阻也能表现出量子化平台的特性。
研究结果表明，该自旋霍尔电阻的量子化平台对两种类型的退相干都不敏感。
也就是说，该量子化平台在宏观样品中也能被观测到，所以它能伞面反应量子自旋霍尔效应的拓扑特性。
该工作发表在Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．上。
基于阳离子共轭聚合物荧光共振能量转移结合杂交链式反应信号扩增检测端粒酶活性
基于阳离子共轭聚合物荧光共振能量转移结合杂交链式反应信号扩增检测端粒酶活性作者：周晓毓赵建伟马贵敏贾红霞来源：《分析化学》2019年第07期摘;要;检测端粒酶活性对肿瘤、癌症的早期诊断，以及开发以端粒酶为靶标分子的抗肿瘤、抗癌药物具有重要意义。
本研究基于阳离子共轭聚合物Poly[（9，9-bis（6'-N，N，N-trimethylammonium）hexyl）fluorenylene phenylene （PFP）与荧光染料SYBR Green I （SG）之间的荧光共振能量转移，建立了一种简单快速的端粒酶活性检测方法。
当端粒酶存在时，引物探针被延伸，生成具有-（GGTTAG）n重复序列的DNA。
然后通过链霉亲合素与生物素的特异性作用将端粒酶延伸产物连接在磁性微球上。
加入与端粒酶延伸产物匹配的探针-（CTAACC）2。
端粒酶延伸产物形成双链结构之后加入SG，SG能够特异性的嵌入到DNA双链结构中。
最后，加入PFP。
PFP是一种带有正电荷的水溶性共轭阳离子聚合物，可以通过静电作用与双链DNA发生吸附。
PFP与嵌入在双链结构中的SG发生荧光共振能量转移（FRET）。
根据FRET的效率可以实现对端粒酶活性的定量检测。
本方法可以检测到3.0×105个Hela细胞中提取的端粒酶活性。
将本方法与杂交链式反应（HCR）反应结合，可实现检测信号的放大，提高检测的灵敏度，可以检测到6.0×104个Hela细胞中的端粒酶活性，灵敏度提高了一个数量级。
本方法简单、快速，无需标记、扩增过程，无酶参与，检测成本低，灵敏度高。
关键词;端粒酶; 活性; 阳离子共轭聚合物; 荧光共振能量转移; 杂交链式反应; 无酶信号放大1;引言在正常细胞中，端粒随着细胞的有丝分裂而逐渐缩短，直至细胞凋亡[1，2]。
端粒酶是一种具有反转录活性的核糖蛋白酶。
它能够以自身具有的RNA序列为模板，对端粒DNA进行不断复制，阻止其缩短，使细胞无限增殖，不再凋亡。
有机化学基础知识点共轭体系的吸收光谱和荧光光谱
有机化学基础知识点共轭体系的吸收光谱和荧光光谱有机化学基础知识点：共轭体系的吸收光谱和荧光光谱共轭体系是有机分子中的一种特殊结构，它具有特殊的电子共享方式，使得分子中的π电子能够在分子内部运动，形成共轭体系。
共轭体系的存在对有机分子的吸收光谱和荧光光谱具有重要影响。
本文将讨论共轭体系的吸收光谱和荧光光谱，并探讨其背后的物理原理。
1. 吸收光谱1.1 低能π→π*跃迁和n→π*跃迁共轭体系能够吸收紫外可见光的原因在于其中的π电子可以发生跃迁。
其中，低能π→π*跃迁发生在具有共轭体系的化合物中，当一个π电子从空轨道跃迁至共轭体系的空π*轨道时，吸收了光的能量。
另一方面，n→π*跃迁发生在化合物中存在非共轭的孤对电子或非共轭的π电子与非共轭π*轨道之间的跃迁，同样能够吸收光的能量。
1.2 共轭体系的共振效应共轭体系由多个具有相同间隔的共轭键构成，共轭键上的π电子能够在分子中运动，并形成共振结构。
共振结构使得共轭体系具有较低的能量，能够吸收更长波长的光。
其共振频率与共振结构的稳定程度有关，当分子中存在更多共振结构时，共振频率越低。
这就解释了共轭体系吸收光谱中的颜色从紫外光到可见光逐渐变化的原因。
2. 荧光光谱共轭体系由于π电子的运动，使得分子具有相对较低的激发能级和高的激发态寿命。
当共轭体系吸收光的能量后，部分电子从基态跃迁至激发态。
在激发态中，共轭体系中的π电子能够在分子内自由运动，并通过非辐射跃迁的方式回到基态。
这种非辐射跃迁的过程会导致能量的损失，使得部分能量以荧光的形式被发射出来。
荧光光谱是荧光发射产生的光谱，在荧光光谱中，发射的波长通常比吸收光谱的波长长。
这是由于非辐射跃迁过程中能量的损失造成的。
荧光光谱的形状和强度与共轭体系的结构以及分子中其他基团的影响有关。
不同的共轭体系和取代基团会导致不同的能级分布和能量损失，进而影响荧光光谱的特性。
3. 共轭体系的应用共轭体系在化学和生物学领域具有广泛的应用。
生物大分子自组装的研究与应用
生物大分子自组装的研究与应用生物大分子自组装是当今生物科学领域中的一个重要研究方向，也是材料科学、化学、物理学等学科领域中的热点问题。
生物大分子指的是生物体内质量最大的分子，如蛋白质、核酸、多糖等。
这些分子通过特殊的化学键和互作用力自组装成复杂的结构体系，并在生物体内承担着重要的生理功能。
在人们的研究过程中，发现这种自组装机制具有广泛的应用前景，可以被开发为许多新型材料和新型药物。
自组装是指分子间由特殊作用互相吸引、排斥和配位形成一个自感稳定而有序的组合物。
相对独立的单体分子通过不同的力互作用，长程有序地聚集在一起，形成了可控性较强的纳米结构。
生物不仅仅是由化学反应和生物机能所构成，还包括了一系列复杂的分子自组装系统，这些系统是非常强大的。
而在人们工业应用方面，以碳纳米管和蛋白质为例，分别可以用于潜艇、治疗疾病。
因此可以说，在自组装迅速发展的今天，理解生物分子自组装的机制对于开发新型材料和药物具有重要的价值。
在生物研究领域中，生物大分子自组装的研究可分为两类。
一类研究旨在深入了解自组装机制本身，如蛋白质聚集、核酸双链、微晶和气泡等组装体系的拓扑、稳定性和形态转化。
另一类研究集中在构建仿生材料和系统，在这些仿生材料和系统中，人类试图利用生物大分子的自组装特性制造新型材料，这些材料可以应用于药物传递、生物传感、组织工程等方向。
具体来说，生物大分子自组装的研究应用过程中主要包括四大方向：一是制备新型仿生材料，如微滴，微管，基质，纳米碳等。
二是制造新型生物药物，如蛋白质、多肽、核酸等。
三是制备新型荧光探针和光敏剂，如共轭聚合物、单分子荧光和红外荧光等。
四是建立仿生生命系统，如制作仿生水平、仿生神经网络等等。
除了在仿生材料和系统制备方面，大分子自组装也在器件制造、能源储存等领域发挥着作用。
例如在太阳能电池领域，分子自组装能够优化电荷传输产物的分布，提高转换效率和光稳定性。
在建筑材料领域，生物大分子自组装可以用来制造新型沥青和混凝土，为建筑行业造福。
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化 学 进 展
PROGRESS IN CHEMISTRY
Vol . 21 No. 4 Apr. , 2009
荧光共轭聚合物在生物大分子检测中的应用 3
支俊格1 3 3 徐秀玲1 申进波2 赵 玮2 佟 斌2 董宇平2 3 3
(1. 北京理工大学理学院化学系 北京 100081 ; 2. 北京理工大学材料科学与工程学院 北京 100081)
关键词 荧光共轭聚合物 生物检测 荧光猝灭 中图分类号 : O657. 3 ; O629 ; O632. 1 ; TP212. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 10052281X(2009) 0420739208
Application of Fluorescent Conjugated Polymers in Detecting Biomacromolecules
第4期
支俊格等 荧光共轭聚合物在生物大分子检测中的应用
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他们采用的共轭聚合物是聚苯撑乙烯衍生物 Li + 2 MPS2PPV (1) ,探针分子是含有一个具有识别功能生 物活性基团 (生物素 B) 的 [ N2生物素基 ]2N′2(乙酰 基24 ,4′2吡啶基碘化吡啶盐) 乙二胺 (BPP+ ) ,其中吡 啶盐是电子受体 Q 。当 BPP+ 加入到 Li + 2MPS2PPV 的水溶液中时 ,微弱的静电作用使猝灭基团 Q 与聚 合物主链相互接触 ,Q 可以捕获电子给体 Li + 2MPS2 PPV 激发态的电子 ,从而发生荧光猝灭 。当加入目 标分析物抗生素蛋白 (avidin) 时 ,它能够识别生物素 B 并与之结合 ,使 BPP+ 与聚合物 Li + 2MPS2PPV 的相 互作用被解除 ,聚合物重新发射荧光 。这就是利用 共轭聚合物荧光的变化进行的简单 、高效检测生物 大分子的方法 ,据此 Whitten 课题组给出了如图 2 所 示的生物传感模型 。
图式 1 几种共轭聚电解质 Scheme. 1 Several kinds of conjugated polyele ctrolytes
2. 1 蛋白质的检测 目前 ,生物传感的一般方法基于 Whitten 课题
组[34] 报道的利用水溶性荧光共轭聚合物和连接在 生物素 (biotin) 配体上的猝灭基团之间相互作用而 产生的荧光信号的变化 ,其基本原理如图 2 所示 。
Heeger 课题组[33] 用另一水溶性带有磺酸离子 的聚苯撑乙烯衍生物 (MBL2PPV) 实现了对一种电子 转移蛋白质细胞色素 c (cyt c) 的高灵敏检测 。细胞
色素 c 在生物体的线粒体呼吸链中起重要作用 ,它
是一种含铁离子的蛋白质 ,易与负离子聚电解质形
Zhi J unge1 3 3 Xu Xiuling1 Shen Jinbo2 Zhao Wei2 Tong Bin2 Dong Yuping2 3 3 (1. Department of Chemistry , Beijing Institute of Technology , Beijing 100081 , China ;
Key words fluorescent conjugated polymers ; biosensors ; fluorescence quenching
Contents
1 Introduction 2 Application of conjugated polymers in detecting
图 2 共轭聚电解质的生物传感模型 [34] Fig. 2 Biosensor model based on conjugated polyelectrolyte[34]
但 Bazan 课题组的进一步研究发现[35] ,即使具 有荧光猝灭功能的探针分子不含有生物素基团 ,加 入被检测抗生素蛋白时 ,共轭聚电解质被猝灭的荧 光也会部分恢复 ,并且他们还发现抗生素蛋白本身 就能增强共轭聚合物 Li + 2MPS2PPV 溶液的荧光强 度 ,因此他们认为聚合物和抗生素蛋白之间存在因 电荷相互作用而产生的某种非特定的相互作用 ,使 其荧光强度发生变化 。所以 ,在上述生物传感模型 中 ,不 仅 存 在 着 源 于 抗 生 素 蛋 白2生 物 素 ( avidin2 biotin) 之间的相互作用 ,还存在聚电解质与抗生素 蛋白之间的相互作用 ,二者都会减弱聚合物与猝灭 剂之间的静电作用 ,从而提高聚电解质溶液的荧光 量子产率 。
biomacromolecules
2. 1 Detecting of protein 2. 2 Detecting of DNA 2. 3 Detecting of toxin 3 Conclusion
收稿 : 2008 年 5 月 , 收修改稿 : 2008 年 6 月 3 国家自然科学基金项目 (No. 20504005 , 20634020) 资助 3 3 通讯联系人 e2mail :zhijunge @bit. edu. cn ; chdongyp @bit. edu. cn
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化 学 进 展
第 21 卷
1 引言
荧光检测是根据被检测物与荧光物质之间特定 的相互作用而引起的荧光强度的增加或降低 ,或者 荧光波长的变化来实现对被分析物的检测 ,具有高 灵敏性 ,已经被广泛地应用于化学与生物检测 。
作为荧光物质的一种 ,荧光共轭聚合物因其主 链的共轭离域性和刚性结构 ,被认为是一种宽禁带 半导体材料 ,具有很好的发光性能[1 —3] 。同时共轭 聚合物的结构特点也决定了其有效的电子和能量转 移通常具有很高的摩尔吸光系数与荧光量子效率 , 使其在荧光检测中具有明显的优势 。
子[11 —15] 、阴离子[20 —24] 、有机小 分 子 化 合 物[16 —19] 、爆 炸物[25 —30] ,以及生物分子的检测[31 —55] 等 。
2 共轭聚合物在生物大分子检测中的应用
近年来 ,蛋白质及 DNA 的检测成为生物检测领 域研究的热点与焦点[10 ,31] 。最初用于化学传感的共 轭聚合物只能溶于有机溶剂 ,这极大地限制了其在 生物传感领域的应用 。美国 Los Alamos 国家实验室 的研究者将共轭高分子衍生化 ,在侧基上引入离子 基团 (如磺酸基 、羧基 、铵基等) ,使之成为水溶性高 分子 ,从而使共轭聚合物的这一独特优点被引入到 生物检测中[32 , 33] ,目前研究较多的共轭聚电解质有 聚噻吩类 ( PT) 、聚对苯撑乙烯类 ( PPV) 、聚对苯撑乙 炔类 ( PPE) 及聚苯撑芴类 ( PFP) 等 ,图式 1 给出几种 共轭聚电解质 。但近年的研究也发现 ,非离子共轭 聚合物也可用于生物检测[37 —39] 。
摘 要 共轭聚合物因其具有π电子体系及共轭离域结构 ,一般都具有优异的发光性能 ,其发光强度和 发射波长会随被检测化合物量能够沿共轭分子链进行有效传递 ,成倍放大这种作用 ,从而有效提高了检测灵敏度 ,这比相应的小 分子化合物更具有优越性 。目前共轭聚合物已被用于开发新型化学 、生物传感器 ,尤其是在生物分子检测方 面的应用得到迅速发展 。本文总结了近年来荧光共轭聚合物在生物传感方面的研究进展 ,主要讨论共轭聚 合物在蛋白质 、核酸及毒素检测中的应用 。
图 1 共轭聚合物分子导线效应示意图 [4] Fig. 1 Schematic description of the molecular wire receptor assembly of conjugated polymers[4]
正是存在这种效应 ,使得共轭聚合物对被检测 物的响应灵敏度远高于小分子模型化合物 ,从而更 适于在化学 、生物检测方面的应用[3 ,4 ,10] 。如果将具 有分子识别性能的基团引入共轭聚合物中 ,可以构 筑成具有特殊基质的传感器或诱导共轭聚合物组装 成功能性材料[3 ,6 —10] 。目前 ,荧光共轭聚合物已经 被广泛用于各种物质的检测中[3 ,9 —30] ,包括金属离
2. Department of Materials Science and Engineering , Beijing Institute of Technology , Beijing 100081 , China)
Abstract Conjugated polymers exhibit excellent electronic and luminescent properties due to their special π2 electronic system and conjugated delocalized structure. The fluorescence intensity and emission wavelength of them vary obviously and selectively with different interactions between conjugated polymer and detected compounds. The fluorescence signals deriving from the interactions between conjugated polymer and detected compounds are often amplified because the effective electrons and energy transfer along the main2chain of conjugated polymers , which can respond high2 sensitively to analytes and exceed to that of small model compounds. The novel chemical and biological sensors based on conjugated polymers are developed. Many conjugated polymers , including poly(thiophene) s , poly ( fluorene2co2 phenylene) s , poly(phenylene ethynylene) s and poly(phenylene vinylene) s are used to detect biomacromolecules. In the present paper , the recent progress of conjugated polymers as biosensors is summarized , and the assay of protein , DNA and toxin using fluorescent conjugated polymers is discussed.