English
往期目录
新闻公告
More
化学进展 2009, Vol. 21 Issue (11): 2372-2378 前一篇   后一篇

• 《化学进展》创刊20周年纪念专辑 •

基于水溶性共轭聚合物的蛋白质检测*

贺芳;王树**   

  1. （中国科学院化学研究所  有机固体重点实验室  北京100190）
  • 收稿日期:2009-05-05 出版日期:2009-11-24 发布日期:2009-10-09
  • 通讯作者: 王树 E-mail:wangshu@iccas.ac.cn
下载PDF ( 1574 ) 引用
导出

Water-Soluble Conjugated Polymers for Protein Detections

He Fang ;   Wang Shu**   

  1. (Key Laboratory of Organic Solids, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
  • Received:2009-05-05 Online:2009-11-24 Published:2009-10-09
  • Contact: Wang Shu E-mail:wangshu@iccas.ac.cn

近年来，以共轭聚合物作为生物传感元件，在生物大分子（如核酸、蛋白质）特异性识别、检测方面的研究越来越受到人们的关注。共轭聚合物具有强的光捕获能力，具有倍增光学响应性，可用来放大荧光传感信号，大大提高检测的灵敏度，为生物传感器的发展提供了新的传感模式。基于共轭聚合物的新型生物传感器在医疗诊断、环境检测以及国家安全防御等方面具有广泛的应用前景。本文简要介绍了共轭聚合物的荧光信号放大机制以及在蛋白质、酶、抗原－抗体检测方面的应用。最后对共轭聚合物在蛋白质检测方面的未来发展趋势进行了展望。

关键词： 共轭聚合物, 荧光信号放大, 蛋白质检测

Conjugated polymers (CPs) are characterized by a delocalized electronic structure. The excitation energy along the whole backbone of CPs transferring to the reporter results in the amplified fluorescence signal, which makes them be used as the optical platforms in highly sensitive chemical and biological sensors. This new technology is receiving more and more research and application interest due to the rapidly increasing demands of clinical diagnosis, environmental analysis and home-land defense. In this review, the mechanism of signal amplification of CPs and their applications in sensitive protein detection are introduced. Furthermore, future research directions for protein detections based on CPs are also presented.

Contents
1 Introduction
2 Mechanism of signal amplification of CPs
2.1. Conformation transition mechanism
2.2. Fluorescent signal amplification
3 CPs for protein detections
3.1 Protein detection based on conformation transition of CPs
3.2 Protein detection based on fluorescent signal amplification of CPs
4 Conclusion and prospects

Key words: conjugated polymers, signal amplification, protein detection

中图分类号: 

()

[ 1 ] 　Roncali J , Garreau R , Delabouglise D , Garnier F , Lemaire M.Chem. Commun. , 1989 , 679 —681
[ 2 ] 　Shi L M, Garnier F , Roncali J . Synth. Met . , 1991 , 41P43 : 547 —550
[ 3 ] 　McQuade D T, Pullen A E , Swager TM. Chem. Rev. , 2000 , 100 :2537 —2574
[ 4 ] 　Leclerc M. Adv. Mater. , 1999 , 11 : 1491 —1498
[ 5 ] 　Garnier F. Angew. Chem. Int . Ed. , 1989 , 28 : 513 —517
[ 6 ] 　Leclerc M, Ho H A. Synlett , 2004 , 2 : 380 —387
[ 7 ] 　Patel G N , Chance R R , Witt J D. J . Chem. Phys. , 1979 , 70 :4387 —4392
[ 8 ] 　Elsenbaumer R L , Jen K Y, Oboodi R. Synth. Met . , 1986 , 15 :169 —174
[ 9 ] 　Sato M A , Tanaka S , Kaeriyama K. Chem. Commun. , 1986 ,1346 —1347
[10 ] 　Sugimoto R , Takeda S , Gu H B , Yoshino K. Chem. Express ,1986 , 1 : 635 —638
[11 ] 　Hotta S , Rughooputh S D D V , Heeger A J , Wuld F.Macromolecules , 1987 , 20 : 212 —215
[12 ] 　Leclerc M, Diaz F M, Wegner G. Makromol . Chem. , 1989 , 190 :3015 —3019
[13 ] 　Leclerc M. J . Polym. Sci . Part A: Polym. Chem. , 2001 , 39 :2867 —2873
[14 ] 　Bernier S , Garreau S , Bera-Aberem M, Gravel G, Leclerc M. J .Am. Chem. Soc. , 2002 , 124 : 12463 —12468
[15 ] 　Tan C , Pinto M R , Kose M E , Ghiviriga I , Schanze K S. Adv.Mater. , 2004 , 16 : 1208 —1212
[16 ] 　Stork M, Gaylord B S , Heeger A J , Bazan G C. Adv. Mater. ,2002 , 14 : 361 —366
[17 ] 　Tan C , Pinto M R , Schanze S. Chem. Commun. , 2002 , 2 : 446 —447
[18 ] 　Pinto M R , Kistal B M, Schanze S. Langmuir , 2003 , 19 : 6523 —6533
[19 ] 　Prince R B , Saven J G, Wolynes P G, Moore J S. J . Am. Chem.Soc. , 1999 , 121 : 3114 —3121
[20 ] 　Lahiri S , Thompson L J , Moore J S. J . Am. Chem. Soc. , 2000 ,122 : 11315 —11319
[21 ] 　Zhou Q , Swager T M. J . Am. Chem. Soc. , 1995 , 117 : 7017 —7018
[22 ] 　Zhou Q , Swager T M. J . Am. Chem. Soc. , 1995 , 117 :12593 —12602
[23 ] 　Mullen K, Wegner G. Electronic Materials : The Oligomer Approach.Weinheim: Wiley-VCH , 1998
[24 ] 　Thienpont H , Rikken GL J A , Meijer E E , Hoeve W, Wynberg H.Phys. Rev. Lett . , 1990 , 65 : 2141 —2144
[25 ] 　Swager T M. Acc. Chem. Res. , 1998 , 31 : 201 —207
[26 ] 　Chen L , Xu S , McBranch D , Whitten D. J . Am. Chem. Soc. ,2000 , 122 : 9302 —9303
[27 ] 　Tan C , Pinto M R , Schanza K S. Chem. Commun. , 2002 , 446 —447
[28 ] 　Lavigne J J , Broughton D L , Wilson J N , Erdogan B , Bunz U H F.Macromolecules , 2003 , 36 : 7409 —7412
[29 ] 　Fan C , Wang S , Hong J W, et al . Proc. Natl . Acad. Sci . USA ,2003 , 100 : 6297 —6301
[30 ] 　Ho H A , Leclerc M. J . Am. Chem. Soc. , 2004 , 126 : 1384 —1387
[31 ] 　Tang Y, Feng F , He F , Wang S , Li Y, Zhu D. J . Am. Chem.Soc. , 2006 , 128 : 14972 —14976
[32 ] 　Nilsson K P R , Rydberg J , Baltzer L , Ingan?s O. Proc. Natl .Acad. Sci . USA , 2003 , 100 : 10170 —10174
[33 ] 　Nilsson K P R , Ingan?s O. Macromolecules , 2004 , 37 : 9109 —9114
[34 ] 　Nilsson K P R , Herland A , Hammarstrom P , Ingan?s O.Biochemistry , 2005 , 44 : 3718 —3724
[35 ] 　Chen L , McBrach D W, Wang HL , et al . Proc. Natl . Acad. Sci .USA , 1999 , 96 : 12287 —12292
[36 ] 　Jones R M, Bergstedt T S , McBranch D W, Whitten D G. J . Am.Chem. Soc. , 2001 , 123 : 6726 —6727
[37 ] 　Huang F , Wang X H , Wang D L , Yang W, Cao Y. Polymer , 2005 ,46 : 12010 —12015
[38 ] 　An L , Tang Y, Wang S , Li Y, Zhu D. Macromol . Rapid Commun. , 2006 , 27 : 993 —997
[39 ] 　Fan C , Plaxco K W, Heeger AJ . J . Am. Chem. Soc. , 2002 , 124 :5642 —5643
[40 ] 　Moore G R , Pettigrew G W. Cytochromes C. Evolutionary , Structral and Physicochemical Aspects. Berlin : Springer-Verlag , 1990
[41 ] 　Herzberg R P , Pope A J . Curr. Opin. Chem. Biol . , 2000 , 4 :445 —451
[42 ] 　Eisenthal R , Danson M J . Enzyme Assays : A Practical Approach.Oxford : IRL Press at Oxford University , 1992
[43 ] 　Pinto M R , Schanze K S. Proc. Natl . Acad. Soc. USA , 2004 ,101 : 7505 —7510
[44 ] 　Talanian R V , Brady K D , Cryns V L. J . Med. Chem. , 2000 , 43 :3351 —3371
[45 ] 　Earnshaw W C , Martins L M, Kaufman S H. Annu. Rev.Biochem. , 1999 , 68 : 383 —424
[46 ] 　Kumaraswamy S , Bergstedt T, Shi X, et al . Proc. Natl . Acad.Soc. USA , 2004 , 101 : 7511 —7515
[47 ] 　Feng F , Tang Y, Wang S , Li Y, Zhu D. Angew. Chem. Int . Ed. ,2007 , 46 : 7882 —7886
[48 ] 　Nick J A , Yong S K, Brown K K, Avidi N J , Arndt P G, Worthen G S. J . Immunol . , 2000 , 164 : 2151 —2159
[49 ] 　Vlahos C J , McDowell S A , Clerk A. Nat . Rev. Drug Discov. ,2003 , 2 : 99 —113
[50 ] 　Antonsson A , Marshall C J , Montessuit S , Arkinstall S. Anal .Biochem. , 1996 , 267 : 294 —299
[51 ] 　Angeles T S , Steffler C , Bartlett B A , Hudkins RL , Stephens RM,Kaplan D R , Dionne C A. Anal . Biochem. , 1996 , 236 : 49 —55
[52 ] 　Xia W, Rininsland F , Wittenburg S K, et al . Assay Drug Dev.Technol . , 2004 , 2 : 183 —192
[53 ] 　Andersson L , Porath J . Anal . Biochem. , 1986 , 154 : 250 —254
[54 ] 　Chan D W, Perlstein M T. Immunoassay : A Practical Guide.Orlando : Academic Press , 1987
[55 ] 　Wang D , Gong X, Heeger P S , Rininsland F , Bazan GC , Heeger A J . Proc. Natl . Acad. Sci . USA , 2002 , 99 : 49 —53
[56 ] 　Kim I B , Dunkhorst A , Bunz U H F. Langmuir , 2005 , 21 : 7985 —7990
[57 ] 　Kim I B , Dunkhorst A , Gilbert J , Bunz U H F. Macromolecules ,2005 , 38 : 4560 —4562
[58 ] 　Song X D , Wang H L , Shi J , Park J W, Swanson B I. Chem.Mater. , 2002 , 14 : 2342 —2347
[59 ] 　Thomas S W, Joly G D , Swager T M. Chem. Rev. , 2007 , 107 :1339 —1386
[60 ] 　Feng F , He F , An L , Wang S , Li Y, Zhu D. Adv. Mater. , 2008 ,20 : 2959 —2964
[61 ] 　Phillips R L , Miranda O R , You C C , Rotello V M, Bunz U H F.Angew. Chem. Int . Ed. , 2008 , 47 : 2590 —2594
[1] 林子涵, 陈煌, 董嘉伟, 赵道辉, 李理波. 纳米孔生物分子检测研究[J]. 化学进展, 2020, 32(5): 562-580.
[2] 杜瑾, 廖睿, 张幸林, 孙会彬, 黄维. 电致荧光变色材料的主要分类及变色机理[J]. 化学进展, 2018, 30(2/3): 286-294.
[3] 卢晓梅, 李杰, 胡文博, 邓卫星, 范曲立, 黄维. 水溶性共轭聚合物分子刷的研究进展[J]. 化学进展, 2016, 28(4): 528-540.
[4] 孙鹏飞, 候焕知, 范曲立, 黄维. 水溶性含糖共轭聚合物的制备及应用[J]. 化学进展, 2016, 28(10): 1489-1500.
[5] 马昀, 周妍, 杜文琦, 缪智辉, 祁争健. 基于共轭聚合物的核酸生物传感器的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(12): 1799-1807.
[6] 任晓杰, 卢晓梅, 范曲立, 黄维. 共轭聚合物的双光子吸收性质及其在生物成像领域的应用[J]. 化学进展, 2013, 25(10): 1739-1750.
[7] 蔡小慧, 石琳, 刘兴奋*, 黄艳琴, 范曲立, 黄维*. 共轭聚合物的功能化及在生物/化学分析领域的应用[J]. 化学进展, 2013, 25(06): 975-989.
[8] 张力红, 于庆才, 万俊华*. 基于噻咯的聚合物给体光伏材料[J]. 化学进展, 2013, 25(05): 752-760.
[9] 张会京, 侯信* . 有机高分子/无机半导体杂化太阳能电池的发展现状与展望[J]. 化学进展, 2012, 24(11): 2106-2115.
[10] 刘治田, 胡钊, 沈陟, 胡双强, 王子兴, 戚欣. 含Silole共轭聚合物的光电性能[J]. 化学进展, 2012, 24(0203): 377-384.
[11] 朱春雷, 杨琼, 刘礼兵, 王树. 高灵敏共轭聚合物化学传感器[J]. 化学进展, 2011, 23(10): 1993-2002.
[12] 苗丽坤, 刘兴奋, 范曲立, 黄维. 基于荧光共轭聚合物的金属离子检测[J]. 化学进展, 2010, 22(12): 2338-2352.
[13] 刘勇 舒远杰 刘学涌 熊鹰 钟发春 孙毅. 分子印迹技术和荧光分析技术在爆炸物检测中的应用*[J]. 化学进展, 2009, 21(12): 2712-2717.
[14] 李迪 张龙 范曲立 黄维. 刚柔嵌段共轭聚合物自组装体系* [J]. 化学进展, 2009, 21(12): 2660-2673.
[15] 何有军 李永舫. 聚合物太阳电池光伏材料[J]. 化学进展, 2009, 21(11): 2303-2318.