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生物传感技术是一门由生物、化学、医学、物理等多个学科交叉集于一体的高新技术,因其具有高选择性、高灵敏度、操作简便、响应速度快和检测成本低等优点,已被广泛应用于生物医学、环境监测、食品安全检测、临床检测等多种领域。随着生物传感技术的快速发展,纳米材料因其具有独特的物理化学性能,已经成为研究者们所青睐的研究对象,并已有多种纳米材料被制备,纳米材料的应用极大地推动了纳米技术的发展。同时,功能化的纳米材料以其独特的光电性质,也得到了科学家们的高度关注,为新型生物传感器的研发提供了许多创新性的思路,克服了以往传统方法中所存在的缺陷。纳米技术与生物传感器的结合,极大地提高了生物传感器的检测性能,促进了新型生物传感器的开发,推动了生物传感器的快速发展。本论文结合共轭聚合物纳米材料的独特性质,以与生物功能相关的疾病相关的指示剂(小分子、蛋白质)作为研究对象,建立了一系列纳米生物传感新方法用于酪氨酸酶活性的检测及其抑制剂的筛选,小分子 ATP的分析与测定。与传统的方法相比,本文所建立的分析方法具有操作简单、响应速度快、灵敏度高和选择性好等优点。具体内容概括如下: 酪氨酸酶(TYR)是黑色素代谢的关键酶,也是目前唯一已明确的黑色素代谢酶,它在黑色素生成的过程中起着重要的作用。黑色素瘤的发病机制与酪氨酸酶表达水平的高低有关,可以作为黑色素瘤活性的一个有用的生物指标。因此, TYR活性的检测在研究皮肤癌病理中有着重要的作用。在第2章中,我们建立了一种新的基于表面氨基功能化的共轭聚合物纳米粒子的传感器用来检测酪氨酸酶(TYR)活性及其抑制剂的筛选。由于共轭聚合物纳米粒子具有大的π-π共轭主链和离域电子结构以及大的比表面积,使其成为用于探针组装的合适的底物。该方法依赖于酪氨酸通过酪氨酸酶(TYR)催化氧化为各类的黑色素类寡聚体,该黑色素类寡聚体易于组装在纳米粒子表面,同时原位生长成黑色素类聚合物并猝灭纳米粒子的荧光。该分析方法具有操作简单、无标记、响应快、灵敏性高、对酪氨酸酶的活性特异性强等优点,并可以快速的筛选酪氨酸酶抑制剂。因此,该分析方法为酪氨酸酶类相关疾病的早期诊断及抑制剂的筛选提供了一个新的平台。 ATP是生物体的重要物质,它在维持生物体的正常机能上发挥着至关重要的作用。它是活细胞中的重要能量货币,参与细胞乃至生物体的生理活动与代谢过程,其含量可以对细胞的活性产生很大的影响,并已证明许多疾病的发生都与ATP的含量异常有关。因此,发展新的检测ATP的分析方法在临床诊断和机体代谢活动中具有重要的意义。在第3章中,我们建立了一种具有高灵敏度、高选择性的无酶放大方法用作 ATP的检测,该分析方法是基于劈开的核酸适配体与临近介导的杂交链放大反应的结合。首先在核酸适配体的适当位置将其劈开形成两个片段,随后在两个片段末端引入短的稳定序列以助于两片段的结合。这两段核酸适配体末端分别延伸一段 DNA序列,作为 HCR的引发剂。当目标物ATP存在时,两段劈开的核酸适配体的距离被拉近,引发HCR放大反应,从而激活分子信标的荧光信号。此外,我们合成了表面氨基功能化的共轭聚合物纳米粒子,该纳米粒子表面带有正电荷,可通过静电吸附将带负电荷的DNA探针序列组装在其表面,从而将ATP探针有效的输送到细胞内,对细胞内的 ATP进行实时监测。该分析方法也可应用于其他生物领域,如药物和基因的输送、蛋白的检测、细胞内的示踪等,并为其提供了一个有效的分析检测平台。