基于杂多价识别的超分子化学传感阵列
批准号:
22101142
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
胡心悦
依托单位:
学科分类:
超分子化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡心悦
中文摘要
阵列传感在判别复杂体系上有着重要的科学意义和实际应用价值,发展新的识别传感策略与材料在构筑新的阵列传感器上尤为重要。杂多价识别融合了杂位点识别与同多价识别的特性,在同一传感单元上构筑不同且多重的识别位点,能够有效提升对复杂体系多种内容物的相互作用强度与识别特异性,对复杂体系的判别具有独特的优势。本项目中我们以有机合成为基础,以杂多价识别为策略,以复杂体系判别为应用出口,设计合成一系列两亲杯芳烃与两亲环糊精衍生物,共组装构建杂多价识别平台,利用杂多价识别位点多样、键合选择性高、传感单元排列组合丰富的特点,发展新的超分子荧光传感阵列体系,实现对酒类、蜂蜜乃至蛋白、细胞等与生产生活和生命健康息息相关的实际复杂体系样品的判别区分,为复杂体系的辨别提供高通量、快速、简单且有效的检测方法,延伸大环化学在质量检测、疾病诊断等领域的应用范围,也为化学传感阵列提供新的构建材料。
英文摘要
Chemical sensor array plays an important role in identifying complex systems. The development of new recognition sensing strategies and materials is particularly important in constructing new sensor arrays. Heteromultivalent recognition combines advantages of heterotopic recognition and homomultivalent recognition, which effectively improves the interactions with multiple contents in complex systems, and has unique advantages in distinguishing complex systems. In this project, we will synthesize a series of amphiphilic calixarene and amphiphilic cyclodextrin derivatives to construct supramolecular fluorescent sensor arrays, and use these arrays for distinguishing wine, honey, even protein and cells, etc. We will provide a high-throughput, fast, simple and effective method for identifying complex systems, extend the application of macrocycles in the fields of quality inspection and disease diagnosis, and also provide new construction materials for chemical sensor arrays.
本项目围绕开发超分子传感阵列的新方法及实现复杂生物体系判别的目标,以杯芳烃和环糊精等超分子主体为基础,通过分子识别和组装,构筑了多种超分子传感单元。本项目中共设计合成了10余种杯芳烃衍生物,奠定了传感阵列构筑的物质基础。利用超分子化学动态可逆的特点,发展了多种构筑传感单元的超分子新策略,包括共组装组分更换、比例调节及环境改变等,通过理论模拟和实验验证,成功实现了对蛋白、细胞、胞内菌、农药及核苷酸的判别。研究取得的重要进展包括提出便捷构筑传感单元的超分子新策略。具体方法包括利用两亲环糊精与多种两亲杯芳烃共组装,通过改变主客体对、染料、组装体比例、主客体比例及pH等策略,在保证识别能力差异的基础上显著减少了合成工作量。所构筑的传感阵列展示了对目标蛋白质的有效区分能力,并在蜂蜜来源判别中取得成功。除此以外,超分子传感阵列在细胞内细菌诊断中,通过荧光信号实现了对八种细胞内细菌种类的精准判别,指导抗生素给药,提升治疗效果;在细胞种类判别中,利用两亲杯芳烃与环糊精构筑的杂多价共组装体,实现了对正常细胞系、癌细胞系及交叉污染细胞的识别;在中药制剂质量控制中,构建了基于超分子主客体对的荧光差异传感体系,实现了对不同批次中药的快速质量监控。项目的研究成果为超分子传感阵列在生物医学、环境监测及质量控制等领域的应用提供了新思路,显著推动了超分子化学在实际应用中的进展。相关研究成果发表在《Nature Communications》、《Chemical Communications》等高影响力期刊上,具有重要的理论价值和广泛的应用潜力。
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