凝集素是一种广泛存在于自然界的非免疫原性的糖结合蛋白或糖蛋白,它可以识别并结合细胞表面或外源性糖复合物的糖基。凝集素与糖的这种特异性相互作用参与了多种病理、生理过程,例如炎性反应、肿瘤的增殖恶化、细胞-细胞相互作用。因此,凝集素的定性定量分析对于理解和探索重要的生物行为而言至关重要。本论文设计和构建了一种基于荧光和共振瑞利散射的多维光学探针,相较于只能传输单一信号的传统光学探针,具有以下几点优势:(1)具有多种光学传导通道,准确性和灵敏度得到了提高;(2)扩大了凝集素的检测种类,具有普适性;(3)无需多种仪器和制样步骤,可原位提取四维信息,方便快捷。这种简单有效的多维光学探针不仅有助于开发新的生物大分子检测方法,还可以为疾病的诊断治疗、新型药物的研发及环境的监控提供潜在的前进方向。本论文分为四章。第一章:介绍了凝集素及其检测现状,重点介绍了多维光学探针及其在检测生物大分子中的应用。第二章:三种凝集素可识别的单糖D-吡喃甘露糖(Man)、D-吡喃半乳糖(Gal)和N-乙酰葡糖胺(GlcNac)的巯基化。Man,Gal,GlcNac修饰巯基后得到的三种巯基化单糖被分别命名为Man-SH、Gal-SH、GlcNac-SH,产物通过氢谱、碳谱和质谱进行表征。采用配体交换法,将带有三种发射波长的CdSe/ZnS量子点(G-QDs、Y-QDs、R-QDs)表面的疏水性辛胺配体置换下来,分别用亲水性的Man-SH、Gal-SH、GlcNac-SH通过S-S键取代修饰在量子点的表面,合成糖基化量子点。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和透射电子显微镜(TEM)表征六种糖基化量子点。结果表明,糖分子被成功修饰在量子点表面,糖功能化量子点在水相中分散性良好。将等质量浓度的六种糖基化量子点混合,多维光学探针被顺利构建。第三章:在检测前从激发波长、孵育时间与孵育温度三个方面优化检测条件。在最优条件下,收集由凝集素-糖相互作用引起的光学信号,根据探针对不同浓度和不同糖特异性的凝集素产生的光学信号差异,通过线性判别分析与聚类分析,对五种模型凝集素进行定性定量检测。在定性分析中,非糖结合蛋白例如牛血清蛋白及人血红蛋白只能产生微弱的光学信号,表示这些探针对凝集素具有很好的选择性。在定量分析中,根据收集得到的多维信号做出了伴刀豆凝集素、麦胚凝集素、花生凝集素、蓖麻凝集素和豌豆凝集素的标准得分图和检测限。五种凝集素的检测限均在纳摩尔级别。此外,我们还对每种凝集素在人血清中的检测准确性进行研究,结果令人满意。本章为凝集素的多重分析提供了一种可行性高的检测方法。本论文设计和构建出一种基于荧光和共振瑞利散射的多维光学探针并用于凝集素的检测分析,对生命科学、药物分析及医疗卫生领域提供了潜在的前进方向。