唐本忠院士课题组在葡萄糖检测方向取得进展 |
| 日期：2011-03-09 12:12 |
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当前位置：特色新闻 唐本忠院士课题组在葡萄糖检测方向取得进展 葡萄糖作为人体内最重要的生物小分子之一，是活细胞中重要的能量来源和新陈代谢中间产物。而血液中葡萄糖浓度异常会导致人体机能出现紊乱，从而导致高血糖或低血糖等症状，甚者将会出现糖尿病。因此葡萄糖的检测极其重要。但由于人体内同时存在着葡萄糖的异构体，如果糖、半乳糖等，因此葡萄糖的特异性检测极其困难。
硼酸作为糖类化合物最重要的合成受体，被广泛用于单糖、二糖的检测。基于一个葡萄糖分子可以同时和两个硼酸分子作用，很多课题组通过精心设计探针分子中两个硼酸的空间位置来实现对葡萄糖分子的“捕获”，并借此协同作用提高探针分子对葡萄糖的亲和力及荧光响应。而这些探针分子大多采用光诱导电子转移(Photoinduced Electron Transfer)机理实现探针分子的“Off-On”行为，因此此类探针无法根本排除其它单糖分子的干扰，尤其是更容易与硼酸结合的果糖。
唐本忠院士课题组基于自己课题组特色的聚集诱导发光材料(Aggregation Induced Emission, AIE)，通过将两个硼酸基元修饰到AIE化合物四苯基乙烯(Tetraphenylethene)上，制备了一种能够特异性检测葡萄糖的荧光分子，这一研究成果最近发表在《美国化学会志》上(J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 660–663)。
当双硼酸的TPE探针溶解在碳酸缓冲液中时，由于分子中苯环的旋转耗散了激发态分子的能量，因而荧光很弱。当加入适量葡萄糖后，带有两个反应靶位的葡萄糖分子与探针分子聚合生成环状或线性寡聚物，而聚合物主链上的苯环由于空间位阻旋转自由度降低，继而导致四苯基乙烯单元的荧光增强。当葡萄糖浓度过大时，由于单体比例失衡，导致寡聚物解聚，从而导致荧光降低。而对于其它单糖（如果糖、半乳糖、甘露糖），因只有一个反应靶位，故无法生成寡聚物，进而无法诱导荧光增强。
(A) Variation in the FL intensity (I) of 1 (50 μM) at 485 nmas a function of the concentration of saccharide in a carbonate buffer containing 2 vol % DMSO (pH 10.5). I0 is the intensity in the absence of a saccharide. Inset: photographs of solutions of 1 in carbonate buffers containing 5 mM saccharide taken under UV illumination. (B) FL responses of 1 (50 μM) to saccharides (4 mM; red solid bars) or to Glu in the presence of another saccharide interferent (0.1 mM; green shaded bars).
文章中还通过设计单官能度的探针分子佐证其所提出的机理，结果发现葡萄糖和其它三种单糖均无法诱导单官能度探针分子荧光增强，进而进一步证实了文章中提出机理。
对于荧光检测而言，探针分子的设计固然重要，但是新的检测机理的发展和应用也同等重要。目前，唐本忠院士和孙景志教授领导的课题组正基于这一工作实现对葡萄糖在生理条件下的检测，以及生物界中的多糖分子，如环糊精、寡糖的检测。
这一工作由2009级硕士生刘一同学完成。
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