开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、研究背景
检测和识别生物体的某些物质,例如微生物和大分子物质,能够为疾病诊断,治疗及预后,分子示踪,及深入研究相关疾病机理研究方面提供重要的参考。微生物例如细菌和真菌在世界上是无处不在的,且与人类息息相关,一方面,在全世界每年有超过2亿的人受到细菌和真菌感染引起各种疾病;另一方面,肠道菌群在消化道发挥着至关重要的作用。【2】在众多领域例如医学诊断、生物学和食品安全方面,微生物的检测是显得尤为重要。
但是,传统的检测方法例如微生物培养通常具有耗时长,对培养基质有特殊要求等缺点。其他的技术例如PCR(polymerase chain reaction)【3】、gene sequencing【4】、SERS(surface enhanced Raman scattering)[5]、质谱法(mass spectrometry)[6]等手段存在着仪器昂贵且操作繁琐复杂缺陷。因此,开发一个理想的检测手段具有重要价值。近年来,荧光阵列传感器应用于对细菌的识别和区分成为了研究热点。荧光阵列传感器(Fluorescent Sensor Array)是基于对动物嗅觉系统的认识发展起来的一种有力的分子识别手段【1】,其由一系列传感单元组成,通过各传感单元对样品响应后产生的特征图谱实现对特定物质的识别检测,具有灵敏度高、无需参照体系、输出信号丰富、能够成像等优点【16-18】。
如今光化学阵列传感器被证实是识别生物分子的有力的工具,文献报道的用于识别检测微生物及肿瘤的阵列传感器越来越多,例如,Rotello等人利用共轭聚合物能够沿分子链进行能量和电荷传导,从而产生信号放大现象的特性【12】,因此采用共轭荧光聚合物构建的阵列传感器可用于蛋白质的识别【7】,这类的传感器通常具有较高的灵敏度;Hamilton等人基于某些卟啉及其衍生物有强大的吸光特性,遇到挥发性有机气体会发生明显的颜色变化【13,14】,所以将其当做成为传感器研究的理想模型化合物,因此研究出采用卟啉基构建的阵列传感器,可用于蛋白质分析【8,9】;Zhang等人为了进一步提高阵列传感器的识别能力和灵敏度,采用六种催化纳米材料作为原料构造出用于识别蛋白质和生物分子的荧光阵列传感器【10】,功能化纳米材料现被广泛应用于光化学阵列传感器以增加传感材料的种类和发展新的传感方法【15】;Laibao Zheng等人用BA-CDs(boronic acid carbon dots),PM-CDs(polymixin carbon dots),Van-CDs(vancomycin functionalized carbon dots)作为原料生产出可用于识别细菌的荧光阵列传感器【11】。但是目前还存在较多的问题,例如合成复杂,传感器稳定性不佳等,因此还有待研究出更简便、经济、稳定的荧光阵列传感器用于生物分子和疾病快速检测。
二、拟解决问题
本研究旨在构建新型荧光阵列传感器用于细菌和肿瘤的快速检测,为后续将此技术应用于医学诊断中提供研究基础。
三、研究手段及实验方法
通过前期的文献调研发现,荧光阵列传感器具有实时监测,灵敏度高,操作简便的优点。文献报道的荧光阵列传感器初步实现了细菌和肿瘤检测,但是实现荧光阵列传感器对疾病的诊断仍然是一个挑战。实验以具有聚集诱导发射特性的发光剂(AIEgens)和氧化石墨烯(GO)来构建微生物及细胞响应型阵列荧光传感器 。
1.首先对候选物的AIEgens进行筛选。
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