题目：基于新型水溶性共轭聚合物的酶检测及逻辑门构建研究

水溶性共轭聚合物由于其独特的共轭结构使其具有极强的光捕获能力以及荧光信号放大作用，在生物传感、细胞成像、药物筛选与输送、疾病诊断与治疗等方面表现出了很好的应用前景。本文设计合成了新型含低聚（氧乙烯）侧链的中性聚（对-苯撑）（PPP-OR10）和阳离子共轭聚芴PFPB，研究了基于共轭聚合物的生物传感新机理并建立了传感新方法，分别用于pH响应和酶活性的检测以及酶调控的可逆逻辑门的构建，具体工作如下所述：
一、基于水溶性共轭聚合物荧光发射光谱红移机制的pH响应及酶活性的检测
发展了一种新的传感机理、设计了新的传感体系用于pH响应及酶催化活性的检测，该机理是基于硝基苯衍生物对水溶性共轭聚合物PPP-OR10的内滤效应（Inner Filter Effect, IFE）导致PPP-OR10的荧光发射光谱红移（FRES）。首先设计并通过Suzuki偶联反应合成了含有低聚（氧乙烯）侧链的中性聚（对-苯撑）（PPP-OR10），该聚合物与其他化合物之间不产生静电相互作用。硝基苯衍生物由于其酸式或碱式型体采取不同的电子跃迁形式而表现出不同的光吸收特性，其吸收光谱会随着pH的增大而红移。当环境中的pH高于硝基苯衍生物的pKa时，硝基苯衍生物在400nm左右有强吸收，此时与PPP-OR10的最大发射波长很接近，在IFE的作用下，PPP-OR10/硝基苯衍生物体系的最大发射波长会随着pH值的增加而发生明显的红移。利用该体系对pH敏感的特性，进而我们设计了一种基于对硝基苯胺的内滤效应新方法检测α-糜蛋白酶(ChT)，ChT水解其底物BTNA（N-benzoyl-L-tyrosine- p-nitroaniline）后的产物即为对硝基苯胺，而对硝基苯胺的吸收光谱与PPP-OR10的发射光谱有较好的重叠，因此，随着BTNA的水解，释放出的对硝基苯胺逐渐增加，通过IFE使PPP-OR10的最大发射波长逐渐红移。另外，此方法检测ChT的检出限为0.1µM，低于传统的紫外-可见吸收光谱法。进一步研究表明，我们设计的体系其pH响应与酶活性检测在50 mM PBS及10%的血清中均可实现，克服了离子强度等复杂环境对测定的不利影响，使得此方法有望在更加复杂的条件下实现对目标物的检测。该研究进一步拓宽了共轭聚合物在传感领域中的应用。
二、基于共轭聚合物/DNA自组装的由酶调节的可逆逻辑门构建
首先利用Suzuki偶联反应合成了一种新型的阳离子共轭聚芴PFPB，建立了PFPB/DNA自组装体系，进而构建了核酸酶调控的可逆逻辑门体系。带负电荷的DNA末端分别被荧光素(FAM)和荧光染料TAMRA标记，与带正电荷的PFPB通过静电相互作用形成复合物，一旦激发PFPB，共轭聚合物与荧光染料间可发生从PFPB→FAM、再从FAM→TAMRA的多重荧光共振能量转移（FRET）。由于不同染料标记的DNA序列可以被特异性核酸酶水解，形成携带荧光染料的DNA短链，从而破坏多重FRET，导致输出信号减弱。在此基础上，通过T4 DNA连接酶将水解后的DNA片段连接起来，使FRET恢复，同时输出信号明显增强。因此将T4 DNA连接酶、核酸内切酶（HaeIII、PvuII）作为输入信号，不同染料最大发射波长处的荧光强度作为输出信号，我们构建了NOT, YES和NOR等逻辑门。更为重要的是，YES逻辑门与NOT逻辑门可以通过HaeIII和T4连接酶来回切换；类似地，YES逻辑门与NOR逻辑门也可以来回切换。因此，我们以逻辑门的方式实现了对单个酶以及多种酶的高灵敏、可循环重复检测，为构建可重复利用的生物传感体系提供了新思路。