Yu Research Group
Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences
University of Science and Technology of China
State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry
1. 生物分析，生物传感
用分析化学的方法对生命过程密切相关的物质进行灵敏、特异性分析检测。分析检测的对象包括核酸，蛋白质等生物大分子；葡萄糖，ATP等生物小分子；钾离子，汞离子，铅离子等与人体健康密切相关的金属离子；也包括细胞等复杂生物系统。课题组开发了多种生物分析、生物传感新技术，它们在疾病诊疗，食品安全，药物开发等领域具有优异的应用前景。
富含T碱基的单链核酸能够使带正电荷的二萘嵌苯探针集聚到核酸表面而导致探针荧光淬灭，加入汞离子之后，核酸与汞离子形成发卡结构，释放出二萘嵌苯探针，导致荧光增强，荧光强度的改变正比于汞离子量，可对汞离子进行特异性检测。
富含G碱基的核算适配体在有钾离子存在的情况下，能够形成G-四联体构型而不被核酸酶S1消解，加入芘探针后，芘激基缔合物荧光增强，实现了钾离子的选择性检测。
2. 小分子探针
课题组在新型小分子探针的开发上做了大量的工作。合成了苝衍生物、芘衍生物、四苯乙烯衍生物等多种探针分子。它们具有良好的光、热和化学稳定性及可控集聚特性，在生物分析中具有优异的应用前景。利用探针分子响应信号可控变化原理，可选择性地检测与人体生理机能密切相关的各类生物活性物质（核酸、蛋白质、各类生物小分子等）。
利用二萘嵌苯荧光探针缔合物与单体荧光的转换检测DNA甲基化酶活性。带负电荷荧光探针在阳离子聚合物存在下集聚产生缔合物荧光。当体系中加入带负电荷的单链核酸分子时，核酸分子与聚阳离子静电作用将荧光分子缔合物破坏，产生探针单体荧光。基于此原理实现了DNA甲基化酶活性的检测。
DNA诱导二萘嵌苯探针脱离纳米金，使纳米金分散不再聚集，溶液颜色转变为红色，通过这一实验设计实现了碱性磷酸酶活性的灵敏检测。分析体系中存在纳米金荷二萘嵌苯探针时，由于静电吸附，探针分子吸附到纳米金表面导致纳米金聚集成蓝色。当有双链DNA分子加入后，DNA诱导二萘嵌苯探针脱离纳米金，使纳米金分散不再聚集，溶液颜色转变为红色，通过这一实验设计实现了碱性磷酸酶活性的灵敏检测。
3. 分子识别，可控自组装
自组装的本质是分子间弱相互作用的协同、叠加效应。弱相互作用可以是静电作用、氢键、π-π堆积、范德华力、疏水效应等。可控自组装的开发和功能化在许多领域有着巨大的应用前景。将可控自组装的理论与特异性分子识别（核酸适配体、、抗体等选择性靶分子结合特性）结合，揭示各类生物分子的自组装现象的本质、规律、调控方法，并寻求简易、灵敏、高效的生物分析检测方法。
核酸上带有众多磷酸基团使其表现为一种聚阴离子。带有相反电荷的探针分子在核酸分子的作用下形成线性自组装集聚体，从而产生荧光的变化（生成激基缔合物荧光或荧光淬灭）。利用小分子探针可控自组装产生荧光信号的变化，构建了相应的生物传感器，证明这类探针分子具有较好的性能，可用于蛋白质、核酸酶活性等的检测并呈现出较高的灵敏度和选择性。
分子信标两端分别修饰有荧光基团，两种基团的相互作用使荧光淬灭，信标结构打开则荧光回复。利用核酸适配体对靶蛋白的特异性结合特性发展了一种蛋白质选择性分析检测新方法。当溶液中加入靶蛋白后，分子信标被单链核酸结合蛋白（SSB）打开而发出荧光。
苝酰亚胺探针在水溶液中有很强的自集聚倾向，其集聚体表现出较强的荧光淬灭。带正电的探针在核酸的静电作用下诱导集聚，与共价修饰在核酸末端的荧光素分子发生荧光共振能量转移（FRET），导致荧光的淬灭。PDGF能够与它的适配体特异性结合，形成发卡结构。核酸切割酶可以将末端的荧光素分子切下，超淬灭就不会发生，荧光信号得以释放。
4. 光动力学治疗
苝酰亚胺探针除了具有很好的光、化学、热稳定性以及水溶性之外，还具有较强的光敏性质，可以用于光动力学治疗抗菌。除此之外，在治疗过程中，探针还可以利用自身荧光的位置变化进行细胞/细菌的活/死标记。通过上述实验现象，我们实验了基于单分子光敏剂的自评估光动力治疗/抗菌。
