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多因素调控荧光阵列也可以用于尿液分析

已有 1699 次阅读 2023-5-19 11:19 |系统分类:观点评述

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最近,中国科学院大连化学物理研究所研究员徐兆超团队在《化学科学》上发表文章,发展了一种全分子多因素调控荧光团TICT的方法。它介绍了一种基于扭曲的分子内电荷转移(TICT)机制的荧光传感器阵列,可以用来监测淀粉样蛋白(Aβ)的聚集过程。这篇文章的报道科学网上也有(https://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2023/4/202342416335330581241.shtm)。目前的荧光探针大多只能在一个窄的范围内对粘度变化产生响应,很难覆盖整个聚集过程。这篇文章通过量子化学计算,探讨了影响TICT过程的多种因素,包括共轭长度、荧光骨架的净电荷、给电子能力和几何预扭曲程度,并建立了一个调节TICT倾向性的综合框架。基于这个框架,作者合成了一系列具有不同灵敏度和动态范围的半菁类荧光染料,形成了一个传感器阵列,并成功地观察了Aβ聚集的各个阶段。这种方法为开发具有定制环境灵敏度的TICT型荧光探针提供了一个有效的途径。将其应用于尿液组成和健康关系的研究,可能也会产生非常丰富的启示。

 

TICT机制可以用来检测尿液中多种有机物和代谢物的荧光信号转导。它可以通过调节荧光分子结构中的多个参数来实现对不同环境因素(如粘度、极性、pH等)的响应。估计,这为设计和合成适用于尿液分析的荧光探针提供了广阔的空间和可能性。例如,可以通过调节TICT型荧光分子结构中给电子基团,或受电子基团的类型、和位置,来对特定类型或形态的:蛋白质、糖类、氨基酸、激素等尿液中常见物的识别和检测。这样可以提高尿液分析中生物分子或代谢物检测的准确性和可靠性。

 

传感器阵列是一种可以用来实现尿液分析中多参数同时检测和分类诊断的检测策略。利用多个具有不同特性和互补信息的传感器,来实现对尿液中多种代谢物以及尿液本身的一些重要参数的同时监测和区分。这对于尿液分析来说可能。非常有意义,因为尿液中往往存在着多种类型和形态的物质,单一的传感器很难满足检测需求和精度。可以通过组合多个具有不同响应范围和模式的TICT型荧光探针,形成一个传感器阵列,来同时监测尿液中不同类型或形态的生物分子或代谢物以及尿液本身的一些重要参数。这样可以提高尿液分析中多参数检测的效率和全面性。

 

可以根据不同疾病或健康状态下尿液中生物分子或代谢物以及尿液本身参数(如比重、酸碱度、比色等)可能出现的变化规律,建立一个传感器阵列与疾病或健康状态之间的对应关系表,并利用传感器阵列对待测尿液进行检测,根据检测结果与对应关系表进行匹配,从而实现对疾病或健康状态进行分类诊断。这样可以提高尿液分析中分类诊断的效果和便捷性。

 

最后稍微复杂一些,也可以利用,量子化学计算来辅助尿液分析中荧光探针设计和优化。帮助我们深入理解,荧光分子结构与性能之间的关系。预测和优化荧光探针的设计方案,也可以呀减少实验室中不必要的尝试和错误。通过量子化学计算,可以更好地把握荧光探针设计中,涉及到的因素和规律,提高荧光探针开发的成功率。




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