《基於雙光子激發的FRET新方法及其生物分析套用》是依託武漢大學，由劉志洪擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於雙光子激發的FRET新方法及其生物分析套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉志洪
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
螢光共振能量轉移（FRET）被稱作納米尺度的光學分子尺，是一項高靈敏度、高解析度的無損分析技術，在生物分子相互作用、結構表征及定量檢測領域均有重要價值。但傳統的單光子FRET方法在生物分析中尚存在諸多局限：（1）以紫外/可見光激發供體，常導致受體分子直接激發，產生假陽性信號；（2）生物樣品的本底螢光和散射光會嚴重干擾並降低信噪比和靈敏度；（3）紫外/可見光易造成生物樣品損傷及螢光漂白。本課題提出雙光子激發(TPE) FRET新思路，設計合成生物標記TPE供體，利用其反斯托克斯位移螢光屬性，以近紅外光激發，克服前述光譜缺陷，保證準確性和靈敏度；近紅外光的低能量可減小樣品損傷和光漂白作用，使TPE-FRET更有利於生物分析；此外TPE小分子易於設計裁剪的特徵也使方法本身易於完善和發展。本課題思想具有原始創新性，藉此研究有望豐富螢光基礎理論，拓展FRET方法，促進其生物分析套用。
結題摘要
本項目旨在發展一類基於雙光子激發的上轉換螢光共振能量轉移分析新方法，並套用於生物醫學分析。圍繞這一目標，本項目執行期間以上轉換螢光材料作為能量供體，以有機小分子染料、石墨烯、碳納米顆粒、芳香性聚合物微球、二維原子晶體二氧化錳納米片、納米金顆粒以及量子尺寸銀原子簇等材料為能量受體，建立了一系列上轉換FRET分析平台和方法；提出並構建了雙光子螢光材料為供體的新型分子信標，並提出了上轉換螢光紙晶片這一新技術。通過系統性的能量受體和分析模型的探索，不斷地提高上轉換FRET分析的能量轉移效率，從而提升方法的靈敏度。將所建立的分析方法用於血樣等複雜生物基質的直接均相分析，在不作任何分離的前提下獲得高的靈敏度和穩定性，充分證實了上轉換FRET這一新技術在生物醫學分析中的優良套用前景。與此同時，以上轉換髮光分子為螢光團，結合多種目標識別域，製備了一系列適用於雙光子螢光成像的分子探針，實現細胞、組織樣品中目標分子/離子監測。本項目主要創新性成果包括： （1）開創性地提出以石墨烯材料作為上轉換FRET分析的能量受體，提高了FRET效率。 （2）以更易獲得的零維碳納米顆粒替代二維的石墨烯，豐富石墨材料生物分析的研究思路。 （3）開發出聚間苯胺微球和二氧化錳納米片等能量受體，解決碳材料水溶性不足的問題。（4）首次提出以銀原子簇作為能量受體，在完善上轉換FRET方法學的同時，將銀簇的分析研究和套用拓展至新領域。 （5）首次將上轉換螢光植入紙晶片檢測，提出了一種非常有潛力的臨床point-of-care診斷方法。（6）發展了芴環、喹啉等雙光子吸收性能優良的螢光團，推動了雙光子激發螢光探針的設計和套用。
