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《化学学会评论》刊发西安交大国际合作综述:

指示剂置换技术的过去、现在和未来

来源:交大新闻网 日期:2020-11-17 11:06 浏览量:
发布时间 2020 11/17 11:06

近日,西安交通大学生物医学与健康工程研究院孙晓龙教授课题组和美国德州大学奥斯汀分校、英国巴斯大学、华东师范大学相关学者合作,系统介绍了指示剂置换分析技术(indicator displacement assays,IDA)的诞生、基本设计原理、所使用的各种设计策略、最新进展情况,根据目标分析物种类及重要性做了分类介绍,并强调了当前开发新的IDA相关的技术挑战,提出了未来潜在的研究途径。该项工作以“Indicator displacement assays (IDAs): the past, present and future”为题发表在英国皇家化学会期刊Chemical Society Reviews(IF: 42.846, DOI: 10.1039/c9cs00538b),文章的第一作者是美国德州大学奥斯汀分校Adam C. Sedgwick博士,团队吴田宏博士和冯星硕士参与工作。

2001年,美国科学家、德州大学奥斯汀分校化学系Eric V. Anslyn首次报道指示剂置换分析技术IDA (Acc. Chem. Res.2001. 34, 963),其利用主客体以及指示剂三者之间结合能力的不同,利用指示剂信号的变化,结合数学回归分析,实现定性和定量分析分子识别过程及难易。传统的指示剂置换分析体系是由一个光学客体(指示剂)组成的超分子系统,它可逆地与一个受体(主体)结合。在分析物存在的情况下,指示剂从主体处移位,导致其光信号发生变化(检测信号)(图1)。

图1.传统的指示剂置换法示意图

传统指示剂置换法IDA单纯依靠化学结合力的差异来识别底物,容易受到类似物干扰,本课题组和Tony教授利用硼-氮原子协同作用,开发新的荧光识别体系,成功应用于过氧亚硝酸根和过氧化氢的识别检测,由此提出反应型指示剂置换法(reaction-based indicator displacement assays, RIA)新概念,建立了分子识别和荧光传感的新体系新方法。以上成果分别发表在Chem. Sci.( 2015, 6, 2963Org. Chem. Front. 2017, 4, 1058)上。

指示剂置换分析为分子传感提供了一种独特和创新的方法,该技术以其操作简单、成本低、设计灵活、灵敏准确,以及高通量自动化分析等优势,近些年来广泛应用于手性分子、活性氧、焦磷酸、蛋白质、多肽、氨基酸、核酸,并拓展到气体分子、机械力的分析检测中。文章从基于IDA的手性分子传感器,基于IDA的糖类和二醇类物质传感器,基于IDA的磷酸盐传感器,基于IDA的核酸传感器,基于IDA的氨基酸、多肽和蛋白质传感器,基于IDA的活性氧传感器,基于IDA的小分子、气体和机械力传感器等七类检测物质分类对IDAs及延展策略的最新进展做了介绍。

图2.综述中介绍的基于传统IDA设计的延伸策略

指示剂置换技术用于分子传感依然是一个相对较新领域,该综述工作从分析物类型和识别机理等层面对这项技术进行了详细的梳理。相对于反应型分子传感器和化学传感器,指示剂置换技术还具有制备简单,无需复杂合成工艺,能够实现高通量分析且易操作,并可与线性识别分析和主成分分析技术结合,可以鉴别复杂样品体系,体系光学性能可调,指示剂选择多样,能够在生理环境下原位形成受体-客体复合物等优势。

孙晓龙教授为文章共同通讯作者,西安交通大学生命科学与技术学院为通讯作者单位之一,这也是课题组成立以来以西安交通大学为作者单位发表的第六篇高水平期刊论文。

该工作得到国家自然科学基金青年项目、陕西省自然科学基金面上项目的资助。

文章链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00538b#!divAbstract

文字:生命学院
编辑:星火

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