“超分子材料与分子/纳米器件团队”在超分辨分子荧光探针精准检测和分子识别组装领域取得新进展

作者:超分子材料与分子/纳米器件团队编辑:新闻中心发布时间:2021-10-18浏览次数:10

    武科大网讯近三年来,我校“超分子材料与分子/纳米器件团队”梁峰教授,联合中科院长春应用化学研究所王宏达研究员,一直致力于借助超分辨荧光显微技术,通过开发新型小分子荧光探针,研究与癌症发生、发展相关的多种分子的组装及成因,在单分子水平上探索癌症发生、发展机理;同时,为新型小分子探针应用于癌症检测奠定理论基础。

    在前期研究成果(Nanoscale Horizons, 2020, 5, 523; Nanoscale, 2020,  12, 21591; Analytical Chemistry, 2021, 93, 936)基础上,该团队青年教师陈俊玲通过化学合成手段对Tariquidar(P糖蛋白的特异性抑制剂)进行化学修饰,与染料分子TAMRA连接,成功制备了针对P糖蛋白的小分子荧光探针。通过直接随机光学重构显微镜(dSTORM)的系列成像,首先验证了所合成的Tariquidar-TAMRA探针的标记优势及特异性结合能力。进而,通过应用Tariquidar-TAMRA标记和的STORM成像,发现相比正常细胞和药物敏感细胞,癌细胞和耐药性细胞表面P糖蛋白倾向聚集形成更大更密集的簇,这表明P糖蛋白很可能通过聚集在一起形成较大的功能平台来提升泵送效率。此外,这一对比成像结果也表明癌细胞和耐药性细胞表面上P糖蛋白的特殊组装形态可作为肿瘤和药物治疗筛选的潜在生物标志物。通过对P糖蛋白分子组装规律的揭示有助于更好地理解P糖蛋白在其生理活动中发挥的分子生物意义。相关研究成果“A Multidrug-resistant P-glycoprotein Assembly Revealed by Tariquidar-probe's Super-resolution Imaging”发表在工程技术一区期刊《Nanoscale》(https://doi.org/10.1039/D1NR03980F)。 

    超分子发光材料在光学器件、生物传感器、 和数据加密中已显示出其潜在应用。控制分子的组装结构是开发超分子化学发光可调材料的热门研究方向。通过精确调整每种颜色的贡献或发光体之间的能量转移相互作用,可以实现包括白光在内的多色发光。近期,刘思敏教授课题组设计了一类A-D-A型(受体-供体-受体)氮杂芘衍生物,通过其与大环主体葫芦[8]脲和葫芦[10]脲的主客体识别,增强了氮杂芘客体分子内电荷转移相互作用,实现了客体分子不同颜色的发光及白光发射的调控。该项工作为简单高效构建颜色可调的发光材料提供新的思路。相关研究成果“Tunable White-Light Emissions of Azapyrene Derivatives with Cucurbit[n]uril Hosts in Aqueous Solution”发表在化学类自然指数期刊《Organic Letters》(https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.orglett.1c02081)。

    此外,刘思敏教授课题组也系统考察了具有不同空腔大小的大环主体葫芦[n]脲(n = 7,8,10)对两种二噻吩乙烯衍生物光致变色性质的影响。研究表明,在合适的主体存在下,主客体作用使得二噻吩乙烯衍生物达到光稳态的时间大大缩短、荧光猝灭比得以提升、抗疲劳特性得到极大的增强。该项工作为水相中构筑具有优异性能的光致变色材料提供了新策略。相关研究成果“Achieving Enhanced Photochromic Properties of Diarylethene through Host-Guest Interaction in Aqueous Solution”发表在化学类Top期刊《Chemistry-A European Journal》(https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.202102731)。 

 

    农药的出现促进了现代农业的快速发展,但农药的滥用和残留也给人类和自然环境带来了巨大的危害。特别是百草枯、敌草快等剧毒农药会对人体的肝、肺和肾等器官造成不可逆转的损害,因此农药的残留检测是非常必要的。目前,常见的某些农药检测方法有高效液相色谱法、拉曼光谱法、气相色谱-质谱法、荧光法、毛细管电泳法和电化学法等,但其中不少检测方法需要昂贵的设备和复杂的操作过程。近期,梁峰教授联合吉林大学杨英威教授,制备了一种基于羧基柱[5]芳烃功能化氮掺杂碳点的电化学传感器(CCDs/GCE)。羧基柱[5]芳烃通过EDC-NHS偶联反应共价连接到氮掺杂碳点的表面,通过干燥修饰在玻碳电极上形成电化学传感器(CCDs/GCE),这种简单快捷的制备方式大大降低了成本,有利于该种电化学传感器的使用和推广。由于超分子大环羧基柱[5]芳烃和农药分子之间的主客体作用,CCDs/GCE对百草枯表现出优异的电化学活性和电流响应性。同时,在无机盐、生物胺(多巴胺)、酚类(对苯二酚和儿茶酚)、黄酮类(芦丁)物质的干扰下,CCDs/GCE表现出良好的选择性,并且在循环测试中保持了良好的稳定性和重现性。相关研究成果“Electrochemical Determination of Paraquat using a Glassy Carbon Electrode Decorated with Pillararene-coated Nitrogen-doped Carbon Dots”发表在中国期刊《Chinese Chemical Letters》(https://doi.org/10.1016/j.cclet.2021.09.002)。

 

    武汉科技大学是上述论文工作的第一完成单位,化学与化工学院及省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室对上述研究工作提供了重要支持。(超分子材料与分子/纳米器件团队)


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