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RNA和葡萄糖是生命活动中两种重要的基本物质,在多项生命活动中发挥着关键作用。本论文首先基于阳离子共轭聚合物介导的荧光共振能量转移,建立了一种实时检测RNA体外转录合成的方法;其次,设计了一种用含有过氧化草酸酯化学发光纳米粒子的海藻酸水凝胶对小鼠肿瘤外周葡萄糖成像的方法。1.基于阳离子共轭聚合物介导的荧光共振能量转移方法检测RNA体外转录RNA是中心法则的基础,它携带遗传信息并参与基因表达,在细胞信号通路和疾病诊断方面有着极其重要的作用。监测和调控RNA转录有助于研究RNA聚合酶的调控和抑制机制。本研究基于阳离子共轭聚合物聚(9,9-双(6’-N,N,N-三甲基铵)已基)芴-co-alt-1,4-亚苯基溴化物(poly(9,9-bis(6’-N,N,N,-trimethylammonium)hexyl)fluorene-co-alt-1,4-phenylene)bromide,PFP)的光捕获能力和光学放大作用,并通过其与荧光RNA适配体复合物的荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)实现了对 RNA 体外转录的实时检测。首先本文构建了体外转录的DNA模板,由四部分组成:T7启动子、目标RNA(ROI)、高活性的锤头状酶(HHR)和RNA适配体,在T7 RNA聚合酶的存在下进行转录。由于HHR具有转录后自剪切的作用,可在转录过程中将转录产物剪切成两部分:ROI和HHR+RNA适配体。接着,3,5-二氟-4-羟基亚苄基咪唑啉酮(3,5-difluoro-4-hydroxybenzylidene imidazolinone,DFHBI)结合到 RNA 适配体序列部分形成复合物(RNA适配体/DFHBI),可诱导产生荧光信号。当阳离子共轭聚合物PFP加入到该反应体系时,PFP作为能量供体,RNA适配体/DFHBI作为能量受体,发生FRET,使RNA适配体/DFHBI的荧光增强。实验结果表明,当加入PFP后,测得的PFP-Spinach2/DFHBI 的荧光强度是Spinach2/DFHBI的三倍多。用该体系对体外转录产物进行了定量分析,得出检测限为0.29 nM,比单独用Spinach2/DFHBI荧光法的检测限(2.8 nM)降低了 9倍多。另外,该体系对RNA体外转录进行了实时检测,并通过加入转录抑制剂,研究了转录抑制剂对转录过程的影响。在本研究中,我们首次观察到PFP和RNA适配体/DFHBI间存在FRET现象,这一结果扩展了 PFP的使用范围。而且,该方法可用来研究RNA合成的调控和抑制机制,为抑制剂对RNA合成的影响及临床研究与聚合酶相关的药物提供了研究手段。2.基于化学发光纳米粒子的海藻酸水凝胶对肿瘤外周葡萄糖的成像研究葡萄糖是细胞进行新陈代谢的主要能源物质,为细胞的生长提供能量。研究表明正常细胞与肿瘤细胞的能量代谢显著不同,肿瘤细胞更依赖于厌氧的糖酵解提供能量,并且肿瘤细胞增长迅速,所以需要摄取和消耗更多的葡萄糖来维持能量需求。因此,体内组织葡萄糖水平的高低可以反映肿瘤细胞的相关状况,体内葡萄糖水平的检测可以为肿瘤的诊断与治疗提供重要信息。本文构建了一种含有化学发光纳米粒子的海藻酸水凝胶对肿瘤周围葡萄糖成像的方法。本文首先利用Pluronic F-127将双(3,5,6-三氯-2-正戊氧基羰基苯基)草酸酯(bis(2-carbopentyloxy-3,5,6-trichlorophenyl)oxalate,CPPO)和红荧烯包裹在一起构成过氧化草酸酯化学发光纳米粒子(POCL NPs),接着将葡萄糖氧化酶(GOx)溶于纳米粒子水溶液中,再与海藻酸盐(Alginate)溶液混合均匀形成POCL-GOx-Alginate水溶液,当加入Ca2+时,该溶液会形成水凝胶,即POCL-GOx-Alginate/Ca水凝胶。当葡萄糖渗透入水凝胶时,葡萄糖被GOx氧化产生过氧化氢(H202)。过氧化草酸酯化学发光体系对H202具有高特异性,CPPO、H202和红荧烯组成了过氧化草酸酯化学发光反应体系,可发生化学发光。实验结果表明,这种POCL-GOx-Alginate/Ca水凝胶在体外对葡萄糖能很好地响应,可以在体外定量测定葡萄糖的浓度。将该化学发光水凝胶体系注入荷瘤小鼠的瘤周,可对小鼠肿瘤外周葡萄糖进行成像。该检测体系由于具有海藻酸水凝胶骨架,用于体内成像分析时可阻止化学发光试剂的扩散,有利于提高化学发光信号。海藻酸钠具有良好的生物相容性和生物降解性,已作为皮下给药的载体,因此本实验设计具有临床应用的潜在可能。另外,本实验设计的化学发光纳米粒子/氧化酶/海藻酸盐水凝胶检测体系为其他氧化酶的底物在体内成像提供了通用的平台。