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基于二维光散射和深度学习的无标记细胞检测技术研究

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基于二维光散射和深度学习的无标记细胞检测技术研究

作者：李帅毅郑州大学

学位级别：硕士

细胞是一切生命活动的基础,也是生物学和医学领域的基础研究对象之一。细胞检测技术可以分为有标记检测和无标记检测。相比于有标记的细胞检测,无标记检测技术不需要对细胞进行荧光标记、染色等操作,具有检测速度快、对细胞无侵袭性、... 详细信息

细胞是一切生命活动的基础,也是生物学和医学领域的基础研究对象之一。细胞检测技术可以分为有标记检测和无标记检测。相比于有标记的细胞检测,无标记检测技术不需要对细胞进行荧光标记、染色等操作,具有检测速度快、对细胞无侵袭性、操作简便等优点。光散射技术是细胞无标记检测中一种重要方法。光传播过程中遇到细胞或者小颗粒时会发生光散射现象,细胞内部具有复杂的细胞器、细胞核以及细胞质等结构,光散射图像包含了细胞的大小、形状、内部结构等丰富的信息,通过对这些图像特征进行分析能够实现细胞的无标记检测。本文提出了一种基于二维光散射和深度学习的细胞无标记检测技术。主要研究内容如下:（1）通过对目前光散射图像方法的分析研究,本课题提出了一种基于深度学习的细胞二维光散射图像分析方法,从而实现了细胞的无标记检测。相比于传统的单一图像特征提取算法,该方法能够提取更丰富的图像特征,提高细胞分类的可靠性。（2）完成二维光散射实验平台的搭建,该平台包括图像激发模块、图像采集模块以及图像分析模块,并且进行了白细胞、红细胞、聚苯乙烯微球等不同样本的二维光散射图像的采集,验证了本实验平台的可行性。（3）利用本文提出的基于二维光散射和深度学习的方法实现了对巨噬细胞亚型的分类。本课题利用搭建的二维光散射平台获取了巨噬细胞的二维光散射图像,制作了相关的数据集。利用YOLOV3网络对制作的数据集进行了训练和验证,得到了结果的敏感性为87.8%,特异性为86.67%,准确率为87.21%,并且AUC值达到了0.9053。（4）利用本文提出的基于二维光散射和深度学习的方法实现了不同活性的人结肠癌细胞的无标记检测。利用YOLOV3网络对不同活性的人结肠癌细胞的二维光散射图像进行了分类检测,并且与Faster-RCNN、SSD网络进行对比,YOLOV3网络在准确率、特异性、敏感性、速度等方面都有更好的表现,结果达到了93.6%的敏感性、94.4%的特异性以及94%的准确率,AUC值达0.9826。以上结果说明了本文提出的基于二维光散射和深度学习的方法能够有效的实现细胞的无标记检测。

关键词：无标记检测二维光散射深度学习巨噬细胞结肠癌细胞

基于金纳米杆/PMMA基底SERS特性的高灵敏肿瘤标志物无标记检测

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光谱学与光谱分析 2019年第3期39卷 784-790页

作者：佟丽莹洑颢彭乐李庆宁石清华周骏宁波大学理学院微电子科学与工程系浙江宁波315211 宁波大学医学院生物化学与分子生物学系浙江宁波315211 宁波大学医学院附属医院浙江宁波315020

高品质贵金属纳米结构基底的制备是应用表面增强拉曼散射(SERS)技术进行高灵敏生物检测的关键。采用改进的Langmuir-Blodgett方法,通过在金纳米杆(Au NRs)溶胶注入乙醇,使得Au NRs迁移至溶胶与甲苯的交界面,并用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)... 详细信息

高品质贵金属纳米结构基底的制备是应用表面增强拉曼散射(SERS)技术进行高灵敏生物检测的关键。采用改进的Langmuir-Blodgett方法,通过在金纳米杆(Au NRs)溶胶注入乙醇,使得Au NRs迁移至溶胶与甲苯的交界面,并用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固定交界面处的Au NRs,形成大面积分布、均匀致密排列的二维畴状Au NRs/PMMA纳米结构薄膜基底。然后,采用等离子体清洗技术处理制备的基底,使得金纳米杆(Au NRs)的表面裸露,以增强基底的SERS特性。实验表明, Au NRs/PMMA基底具有优良的SERS特性,在785 nm波长的激光照射下,增强因子可以达到5.49×10~6。此外,利用制备的Au NRs/PMMA基底,开展前列腺癌症肿瘤标志物——前列腺特异性抗原(PSA)的高灵敏无标记定量检测研究。在PSA的无标记检测过程中,首先对PSA标准溶液和新生牛血清进行SERS光谱的直接检测,得到PSA分别位于823, 1 080, 1 385, 1 586和1 640 cm^(-1)处的主要的拉曼特征峰;其次,通过对PSA标准溶液、临床男性血清样本及女性血清样本的SERS光谱进行测量和分析,筛选出在PSA的SERS光谱中与血清中PSA含量相关的拉曼特征峰,它们是分别位于649, 680以及1 640 cm^(-1)处的拉曼特征峰。进一步,通过对与PSA同属糖蛋白的肿瘤标志物甲胎蛋白(AFP)以及与PSA同源的人腺体激肽释放酶2(hK2)进行SERS光谱检测和分析,发现位于1 640 cm^(-1)处的拉曼特征峰对于PSA具有高的特异性,将其作为临床血清样本中PSA无标记定量检测的具有特异性的拉曼特征峰,并以此为依据,对不同PSA浓度的标准溶液进行检测,得到位于1 640 cm^(-1)处的拉曼特征峰强度与PSA样本溶液中PSA的浓度相关的剂量-响应曲线。最后,开展临床血清样本的应用检测。结果表明,基于Au NRs/PMMA基底的SERS检测结果与化学发光免疫分析(CLIA)方法的检测结果一致,且具有比CLIA更高的检测灵敏度,最低检测极限为0.06 ng·mL^(-1),且无标记检测范围为0.1 mg·mL^(-1)～0.1 ng·mL^(-1)。因此,基于Au NRs/PMMA SERS基底的高灵敏肿瘤标志物无标记检测具有重要应用前景。

关键词：表面增强拉曼散射金纳米杆前列腺特异性抗原无标记检测

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基于纳米力学的细胞性状无标记检测

基于纳米力学的细胞性状无标记检测

作者：云小玲内蒙古农业大学

学位级别：硕士

癌症是威胁人类健康的一大杀手,其中宫颈癌是威胁女性的第二大恶性疾病。研究数据表明,对于早期癌症的治疗效果明显优于中晚期癌症。这就意味着如果能在癌症初期对其进行准确的诊断,就能改善病人的生存质量甚至可以延长病人的生存年限... 详细信息

癌症是威胁人类健康的一大杀手,其中宫颈癌是威胁女性的第二大恶性疾病。研究数据表明,对于早期癌症的治疗效果明显优于中晚期癌症。这就意味着如果能在癌症初期对其进行准确的诊断,就能改善病人的生存质量甚至可以延长病人的生存年限。对于癌症的早期诊断,目前主要的方法是基于免疫组织化学、分子生物学、流式细胞术等检测肿瘤标记物的病理学检测方法。但这些方法都存在着假阳性和假阴性的问题。原子力显微镜技术由于具有纳米及微纳米级分辨率以及对细胞无任何损伤的特点而得到了广泛的应用。本论文通过这项技术,检测宫颈癌细胞的性状变化,进而分析出细胞内部的病理变化,达到癌细胞早期诊断的效果。同时,为了探索宫颈癌的治疗办法,本文进一步研究了经抗癌药多西他赛处理后的宫颈癌细胞的性状变化。本文利用原子力显微镜在相同的测量条件下分别对药物处理前后的正常宫颈上皮细胞和宫颈癌HeLa细胞进行了扫描,并对两者的力曲线进行分析与比较,研究了细胞的物理化学性质变化。通过分析得知细胞经过药物处理后细胞的物理化学性质发生了改变,细胞的塑性指数发生变化,说明细胞的内部结构有所改变,这一改变通过利用Western Blot检测细胞微管蛋白的含量变化得到证明;细胞的粘滞功发生改变,细胞表面的弹性模量发生变化,这一改变通过透射电镜的观察得到证明,通过透射电镜的观察我们知道细胞表面的微绒毛经过药物处理后显著减少;细胞的弹性等物理化学性质也投相应的改变。通过AFM测得的实验结果都通过相关生物学实验进一步验证了原子力显微镜对癌细胞诊断结果的正确性。原子力显微镜对细胞的这种无标记检测手段弥补了这一领域的空白,使得它在未来的科学研究中能起到至关重要的作用。此外,原子力显微镜也有望成为医学检测方向的重要检测工具。

关键词：原子力显微镜无标记检测宫颈上皮细胞宫颈癌HeLa细胞多西他赛物理化学性质

基于频率位移的表面增强拉曼散射光谱的无标记检测

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基于频率位移的表面增强拉曼散射光谱的无标记检测

作者：熊敏上海交通大学

学位级别：硕士

表面增强拉曼散射光谱具有高灵敏性、无需标记分子、检测速度极快且极其稳定等特点,使得其在很多领域都有广泛的应用,但目前其最大的问题是基于强度指标定量检测的可重复性差问题,限制其长远发展。基于频率位移表面增强拉曼散射光谱的... 详细信息

表面增强拉曼散射光谱具有高灵敏性、无需标记分子、检测速度极快且极其稳定等特点,使得其在很多领域都有广泛的应用,但目前其最大的问题是基于强度指标定量检测的可重复性差问题,限制其长远发展。基于频率位移表面增强拉曼散射光谱的生物分子定量检测由Malini Olivo提出,使得表面增强拉曼散射光谱技术又多了一种新的检测方式。频率位移的发生是由于压力存在而导致分子内共价键的压缩而产生的,那么基于此,基底的增强因子变化、分子吸附数量和位置的变化以及光学系统的测试效率变化对频率位移的影响基本可以认为是非常微弱或者没有影响的。我们希望通过这样一种新的检测指标,作为表面增强拉曼散射光谱技术在检测领域的应用,可以实现高的重复性。本文首先对这样一种新型的现象进行了其一般性规律的探索,对巯基苯胺分子自由吸附在平面性结构基底上时其C-S键的特征峰呈现高斯型分布;当有压力作用于分子上时,其特征峰的分布会向波数小的方向偏移。在探索可用于这一现象研究的基底时,我们发现柔性成分和可变因素较多的基底均不适合作为研究频率位移现象的基底。随后寻找到的纳米圆环结构基底具有较强的增强因子并且热点区域是在结构的最上面,可以有效的感知压力的存在同时去除基底不确定的柔性成分,也为应用频率位移现象的基底制备提供了重要的制备原则。最后在此基底上进行了生物大分子检测的初步探究,发现其能够实现在纳克甚至皮克级的检测,但更加详细的检测方法及其原理的确立则需要更进一步的研究。

关键词：表面增强拉曼光谱无标记检测频率位移

间充质干细胞复制性衰老的无标记检测方法研究

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间充质干细胞复制性衰老的无标记检测方法研究

作者：李海宇天津工业大学

学位级别：硕士

间充质干细胞具有高度增殖、自我更新和多向分化潜能,目前已广泛应用于生物医学领域,成为世界范围内的研究热点。但在间充质干细胞的临床应用过程中,复制性衰老问题始终伴随左右,对其治疗效果产生了严重的影响,因此准确判断间充质干细... 详细信息

间充质干细胞具有高度增殖、自我更新和多向分化潜能,目前已广泛应用于生物医学领域,成为世界范围内的研究热点。但在间充质干细胞的临床应用过程中,复制性衰老问题始终伴随左右,对其治疗效果产生了严重的影响,因此准确判断间充质干细胞的衰老状态至关重要。传统的检测方法多集中于生物化学手段,这些方法大多具有侵入性和破坏性,不利于间充质干细胞的使用和研究。本课题基于光学技术的无标记、非侵入等优势,利用荧光检测技术和拉曼检测技术分别对不同衰老程度的间充质干细胞进行检测,探寻能够表征细胞衰老的特征光学指标,利用光学技术实现对间充质干细胞复制性衰老的无标记检测,并为深入研究细胞衰老机制提供了实验依据。课题首先采用荧光光谱法检测了间充质干细胞内主要三种内源性荧光物质,即色氨酸(Trp)、还原型辅酶Ⅰ(NADH)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),对应的激发波长分别为280nm、340nm和450nm。通过分析相应谱图上物质荧光强度变化,发现Trp、NADH、FAD的荧光强度均随细胞衰老而增强,并且在年轻(复制5代)和衰老(复制20代)细胞之间具有显著差异。但是该方法在细胞衰老状态变化较小时,表现出来的灵敏度和特异性不强,不适于用作表征间充质干细胞衰老的光谱指标。在此基础上采用拉曼显微光谱技术研究了间充质干细胞的衰老变化。研究发现,采用单一拉曼峰表征细胞衰老缺乏准确性和灵敏度,但位于1157cm和1174cm处的拉曼峰的强度比值I1157/I1174随细胞衰老呈现单调下降的趋势,并且在衰老程度变化较小的细胞之间仍具有统计学差异,具有较高的灵敏度。研究结果表明,拉曼光谱法可作为一种无标记、非侵入的检测技术用于间充质干细胞衰老评估,I1157/I1174可作为表征间充质干细胞衰老的特征光谱指标。基于拉曼光谱检测结果,通过Matlab平台自行设计了一款针对间充质干细胞衰老检测的拉曼数据自动分析软件,实现了自动平滑降噪、去除基线和寻峰等功能,为拉曼数据处理提供了便捷、快速、准确的分析工具。

关键词：间充质干细胞复制性衰老无标记检测荧光光谱拉曼光谱

基于发光共振能量转移的无标记上转换荧光探针灵敏检测8-OHdG

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南昌航空大学学报:自然科学版 2023年第3期37卷 76-87页

作者：闾心悦于慧曹丹郭会琴颜流水刘小明南昌航空大学环境与化学工程学院南昌330063 金华海关综合技术服务中心浙江金华321001

8-羟基-2’-脱氧鸟苷(8-hydroxy-2-deoxyguanosine,8-OHdG)是一种重要的DNA损伤标志物,其含量的多少可反映人体的氧化损伤程度。本研究以氨基功能化的上转换纳米粒子(Upconversion nanoparticles,UCNPs)为能量供体,金纳米粒子(AuNPs)为能量受体,由于AuNPs可导致UCNPs在545 nm处的荧光发生猝灭,而8-OHdG能够对AuNPs产非特异性诱导团聚作用,从而改变UCNPs在该位置处的荧光强度,据此构建了一种基于发光共振能量转移(Luminescence resonance energy transfer,LRET)的上转换荧光探针,并用于尿样基质中8-OHdG的检测。所建立方法简单、灵敏且适用pH范围宽。在AuNPs溶液的浓度为1.34 nmol•L^(−1),pH为2~7的实验条件下,所构建探针能够分别在低浓度范围(1.67×10^(−11)~3.3×10^(−9)mol•L^(−1))和高浓度范围(1.0×10^(−8)~3.3×10^(−6)mol•L^(−1))内实现对8-OHdG的快速检测。共存干扰实验结果表明,尿样中常见的无机离子和化合物存在的前提下,所构建探针对8-OHdG呈现了良好的选择性。将探针应用于实际尿液样品基质中8-OHdG的检测,加标回收率为91.4%~109.2%。

关键词： 8-羟基-2’-脱氧鸟苷无标记检测上转换荧光纳米金尿样

无标记稀土上转换荧光纳米探针构建及对8-OHdG的灵敏检测

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无标记稀土上转换荧光纳米探针构建及对8-OHdG的灵敏检测

作者：于慧南昌航空大学

学位级别：硕士

8-羟基-2’-脱氧鸟苷(8-OHd G)是鸟嘌呤氧化损伤产生的修复产物,是DNA氧化损伤的重要生物标志物。DNA损伤导致细胞死亡并进一步发展为肿瘤、癌症、糖尿病、心血管等疾病。因此,8-OHd G的测定有助于早期诊断和检测这些疾病的进展。荧光... 详细信息

8-羟基-2’-脱氧鸟苷(8-OHd G)是鸟嘌呤氧化损伤产生的修复产物,是DNA氧化损伤的重要生物标志物。DNA损伤导致细胞死亡并进一步发展为肿瘤、癌症、糖尿病、心血管等疾病。因此,8-OHd G的测定有助于早期诊断和检测这些疾病的进展。荧光分光光度法由于具有操作方便、分析速度快、灵敏度高等优势而被广泛应用在分析检测领域。目前针对8-OHd G的荧光分析方法已有许多报道,但其中大多是使用适配体进行特异性识别,探针构建过程繁琐,且成本较高。本研究基于稀土上转换纳米材料(UCNPs)光稳定性好、背景干扰小等优点,以有机染料和纳米金材料为识别单元,结合硅烷化修饰后的UCNPs,设计构建了一系列的上转换荧光探针,利用UCNPs的发光信号开展了对目标物8-OHd G的定量检测研究。主要工作内容如下:(1)基于内滤效应(IFE)的上转换荧光探针构建并用于检测8-OHd G。采用一步溶剂热法制备了粒径均一、荧光稳定性好、具有良好水分散性的上转换纳米材料Na YF:Yb,Er,硅烷化处理后得到了表面氨基化的上转换材料NH-UCNPs,并通过与酸性品红染料结合构建了上转换荧光探针。由于酸性品红与NH-UCNPs的内滤效应,NH-UCNPs的发射光被酸性品红吸收,980nm激发下,NH-UCNPs在545nm处表现出明显的荧光猝灭;当8-OHd G存在时,氨基质子化的8-OHd G与酸性品红发生结合使得NH-UCNPs的荧光恢复,从而实现对8-OHd G的检测。酸性条件下,此荧光探针的信号变化值与8-OHd G浓度的负对数在1×10-3×10mol/L范围内呈现良好的线性关系,方法的检出限为3.5×10mol/L,干扰物和实际样品加标结果表明该探针对8-OHd G检测具有良好的选择性和灵敏度。(2)基于荧光共振能量转移(FRET)作用的罗丹明B-上转换荧光探针构建及选择性检测8-OHd G。以上述NH-UCNPs为荧光探针能量供体,罗丹明B(Rh B)为能量受体,通过非共价键连接构建了荧光探针,用于8-OHd G的定量荧光检测。该探针基于荧光共振能量转移过程,在980 nm波长激发下,通过NH-UCNPs到Rh B的能量传递,致使NH-UCNPs的绿色发光减弱,Rh B于578 nm处的荧光强度增强。当提前将8-OHd G加入体系与Rh B预结合后,NH-UCNPs与Rh B二者之间作用减弱,供受体分离,从而抑制了FRET过程,使得NH-UCNPs荧光恢复。通过对探针的检测条件进行优化,其在8-OHd G的响应在1.67×10-3.3×10mol/L范围内表现出高选择性和良好的线性关系,检测限为1.34×10mol/L。对探针对在人尿液样品中的检测应用性进行了加标回收实验评估,在加标浓度为1×10-2×10mol/L条件下,该探针显示出了对8-OHd G的较好检测,加标回收率为97.48%-115.53%,证明了其在实际介质样品检测中的较好适用性。(3)基于上转换纳米材料与Au NPs间的荧光共振能量转移作用实现对8-OHd G灵敏检测。使用柠檬酸钠还原法制备了Au NPs,并对其形貌和发光性能进行了表征。基于8-OHd G对Au NPs的非特异性诱导团聚作用,以硅烷化稀土上转换纳米颗粒(NH-UCNPs)为能量供体、Au NPs为能量受体,通过二者之间静电作用构建了基于FRET的无标记8-OHd G上转换荧光探针。结果表明,酸性宽p H范围内,8-OHd G存在下,8-OHd G对Au NPs产生诱导团聚,NH-UCNPs荧光被进一步猝灭,在1.67×10-3.3×10M范围内获得了良好的线性关系,且分别在高浓度和低浓度范围内呈现两阶段变化趋势。对探针的检测机理和选择性进行探讨,获得了良好的选择性。将探针应用于实际样品检测,加标回收率为91.4%-109.2%,表明所制备探针在8-OHd G检测领域具有较好的应用潜能。

关键词： 8-羟基-2’-脱氧鸟苷无标记检测上转换荧光尿样

检测K-ras G12D点突变的灵敏、无酶、无标记电化学传感器的研究

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检测K-ras G12D点突变的灵敏、无酶、无标记电化学传感器的研究

作者：周晓梅重庆医科大学

学位级别：硕士

目的:K-ras基因是表皮生长因子受体(EGFR)信号通路中最常发生突变的基因,其中最常见的突变类型是K-ras G12D点突变(K-ras G12DM)。K-ras基因的突变状态被认为是结直肠癌患者早期诊断和靶向药物疗效评估的关键性指标。考虑到现有检测手... 详细信息

目的:K-ras基因是表皮生长因子受体(EGFR)信号通路中最常发生突变的基因,其中最常见的突变类型是K-ras G12D点突变(K-ras G12DM)。K-ras基因的突变状态被认为是结直肠癌患者早期诊断和靶向药物疗效评估的关键性指标。考虑到现有检测手段存在的一些缺陷,如灵敏度和特异性有限、操作程序复杂、仪器设备昂贵等,本研究拟构建一种灵敏、高效的电化学传感器用于低丰度突变标志物的检测,为相关疾病的诊疗提供了有力的工具。方法:1.金电极的表面修饰:将TCEP还原的捕获探针(H)修饰在电极表面,然后用封闭剂(MCH)覆盖电极表面的非特异性位点。2.液相循环扩增体系的建立:首先,将反应链(S,S)与靶DNA混合,形成完整的DNAzyme活性结构。随后,将DNAzyme酶切底物链(H)与杂交反应链(H,H)依次加入上述混合液中进行扩增反应。DNAzyme酶切这一循环过程被琼脂糖凝胶电泳验证。3.电化学传感器的构建及信号检测:将液相扩增体系转移到修饰的金电极表面激活杂交链反应,电活性指示剂亚甲蓝(MB)插入杂交双链而产生电化学信号。传感器的构建过程通过电化学阻抗法(EIS)和循环伏安法(CV)进行验证。优化实验条件后,利用差分脉冲伏安法(DPV)对不同浓度的K-ras G12DM进行电化学检测并绘制标准曲线。4.传感器性能评估:包括灵敏度、特异性、稳定性及回收率实验。结果:1.DNAzyme的循环酶切过程通过琼脂糖凝胶电泳得到了验证。2.电化学阻抗法和循环伏安法验证了传感器的逐层组装过程,表明电化学传感器成功构建。3.在固定最优的实验参数后,电化学信号与靶DNA浓度的对数值呈线性相关,检测范围是0.5 fM-50 nM,线性方程为I(μA)=2.75928lg c(pM)+14.2228(R=0.99348)。4.该传感器性能良好,检测限低至0.5 fM,具有较好的特异性和重复性,回收率结果也比较满意。结论:通过整合DNAzyme和HCR两种信号放大机制,成功构建了一种灵敏高效的电化学传感策略用于低浓度K-ras G12D点突变的检测,且重复性、特异性及回收率结果都令人满意。此外,该传感策略无需蛋白酶、无需标记,成本低廉,具有较高的临床应用潜力。

关键词：电化学传感器双重级联放大无酶无标记检测 K-ras G12D点突变

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芴基阳离子聚电解质及其无标记生物分子检测

芴基阳离子聚电解质及其无标记生物分子检测

作者：郝疏影南京邮电大学

学位级别：硕士

虽然现代科技文明发展带来人类的医疗技术的极大提升和发展，但是面对众多难以攻克的疾病问题，人们的应对手段依然匮乏，例如艾滋病、癌症、基因病变和还在源源不断产生的新的病毒等等。近年来，生物传感技术作为生物医学科技的研究基... 详细信息

虽然现代科技文明发展带来人类的医疗技术的极大提升和发展，但是面对众多难以攻克的疾病问题，人们的应对手段依然匮乏，例如艾滋病、癌症、基因病变和还在源源不断产生的新的病毒等等。近年来，生物传感技术作为生物医学科技的研究基础，得到了人们的热切关注和长足发展。水溶性共轭聚合物，也称共轭聚电解质，因其共轭主链的信号放大特性、水溶性基团赋予的良好水溶性而广泛应用于生物传感技术中。目前基于共轭聚电解质的生物传感器工作机制分别为电子转移（Electron Transfering, ET）、荧光共振能量转移（Fluorescent ResonanceEnergy Transfering, FRET）和分析物诱导的聚集或构象变化等。其中，基于分析物诱导的聚集的共轭聚合物传感方法报道较少、研究价值挖掘的不够充分。而其他两种机理的传感应用中，大部分都需要对生物分子或者检测靶标进行标记，标记的过程复杂且昂贵，非常不利于其商业应用。综上所述，基于分析物诱导的聚集机理，本文选择构建一种含有2,1,3-苯并噻二唑单元的阳离子芴基聚电解质（下文统一称为P4），研究其光学性质和对于生物大分子的无标记检测应用。主要内容有下面几个方面：第一、根据文献报道，设计P4的骨架结构，并成功合成出P4。第二、研究体系中P4与带负电荷的不同浓度十二烷基磺酸钠（SDS）的相互作用，并推出合理的三种聚集过渡状态的模型。第三、对P4在生物大分子检测方面的应用做了研究，建立了基于P4的生物大分子分析检测应用平台。首先，在DNA检测方面，实现了单链DNA的定量检测，并且可以结合互补链DNA实现DNA的特异性检测;其次，在蛋白质检测方面，可以实现癌症标记物蛋白的初步筛选，这对癌症初诊具有重大的意义;另外也可以结合三磷酸腺苷（ATP）实现碱性磷酸酶（ALP）的特异性检测。第四、研究了P4、金纳米粒子（Gold Nano-particals,Au NPs）或巯基包裹的金纳米粒子、DNA三元体系的相互作用;为开展基于P4/Au NPs有机-无机杂化复合传感器的应用奠定基础。

关键词：共轭聚电解质生物传感无标记检测分析物诱导聚集