1、生物傳感器具有傳統(tǒng)檢測方法不可比擬的優(yōu)勢，在生物醫(yī)學研究、環(huán)境檢測、食品安全和發(fā)酵工程等領域已得到廣泛的應用。隨著材料科學的發(fā)展和加工技術的進步，對生物傳感器的要求除了降低檢測極限、增強檢測特異性外，正朝著微型化、簡約化和方便化的方向發(fā)展。靜電紡絲制備的超細纖維具有較大的比表面積，有利于功能基團的接枝和檢測物捕獲，其三維多孔結構有利于檢測介質和對象的滲透，可增加檢測的靈敏性和響應速度。具有聚集誘導發(fā)光(AIE)效應的熒光分子可克服普通熒

2、光分子的聚集促使猝滅(ACQ)效應，同時其量子產(chǎn)率是普通熒光分子的數(shù)倍。據(jù)此，本論文合成了一系列具有AIE效應的新型熒光分子，并且針對不同的檢測對象對其進行結構修飾，將修飾后的AIE分子接枝于靜電紡絲纖維表面構建了不同的熒光生物傳感器。基于AIE的發(fā)光機理，制備了檢測細菌的熒光纖維膜;針對“turn on”或“turn off”檢測易受外界干擾的問題，制備了比率型熒光纖維膜檢測疾病標志物;為了進一步降低檢測極限和響應時間，制備了自放大的

3、熒光檢測纖維膜和自驅動的雙面短纖維分別檢測過氧化氫(H2O2)和細菌。
　　合成了帶有三聚氰氯的四苯基乙烯(TPE)衍生物，驗證了此TPE衍生物具有AIE效應，并將其接枝在聚（苯乙烯-馬來酸酐）(PSMA)纖維上，進一步進行甘露糖修飾得到纖維膜檢測載體。纖維表面的甘露糖和大腸桿菌(E.coli)菌毛蛋白特異性結合，導致纖維膜上的TPE聚集發(fā)光。通過實驗篩選得出PSMA含量達到90％時，纖維捕獲細菌達到飽和。通過優(yōu)化纖維表面接枝密度

4、，與不同濃度的細菌作用后制備纖維膜色帶，根據(jù)纖維膜發(fā)光強度可裸眼判斷細菌的濃度，細菌濃度檢測范圍是102-105CFU/ml。
　　采用羥基化TPE和頭孢菌素類似物為原料合成了帶有頭孢菌素的TPE探針，并證實了其對β內(nèi)酰胺酶具有特異性熒光響應。在PSMA纖維表面接枝E.coli相關菌種（耐藥菌E.coli JM109/pUC19和非耐藥菌E.coli JM109）的特異性核酸適配體，結果表明可特異性捕獲細菌，核酸適配體接枝密度影響

5、纖維膜對細菌的捕獲能力。耐藥菌內(nèi)的β內(nèi)酰胺酶催化斷裂作用誘導TPE發(fā)光，可對捕獲在纖維表面上的耐藥菌進行顯色，熒光響應的裸眼檢測極限為102CFU/ml。同時光照實驗結果表明，TPE探針產(chǎn)生活性氧(ROS)可以有效殺死耐藥細菌。
　　聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)纖維表面胺化后修飾磷酸化的熒光素分子，再吸附帶有季銨鹽的TPE衍生物實現(xiàn)了熒光素的猝滅和TPE的AIE效應。堿性磷酸酶(ALP)脫去磷酸根后熒光素發(fā)光，同時TPE的AIE

6、效應減弱，根據(jù)二者熒光強度的比率可確定ALP濃度。結果表明表面氨基密度為30nmol/mg時，纖維對ALP具有最佳的比率型熒光響應，檢測極限為1.5mU/ml，檢測范圍為0-100mU/ml。當ALP的濃度低于80mU/ml時，纖維色帶的顏色隨著ALP濃度增加而改變，可通過裸眼判斷血清樣品中的ALP含量。
　　制備了帶有醛基和磺酸基的TPE衍生物，并將其和熒光桃紅B(PhB)同時共價接枝在PSMA纖維表面。纖維膜吸附魚精蛋白后Ph

7、B發(fā)生靜態(tài)淬滅，TPE產(chǎn)生AIE效應發(fā)射青色熒光。用肝素置換、或胰蛋白酶水解吸附魚精蛋白后，AIE和靜態(tài)淬滅效應均逐漸減弱，PhB開始發(fā)射黃色熒光，基于青光和黃光強度比率的變化可確定肝素和胰蛋白酶的濃度。通過優(yōu)化TPE衍生物和PhB的接枝密度以達到最佳的檢測效果。通過計算得到肝素的檢測極限為0.02U/ml，并且可通過纖維色帶的顏色轉變裸眼判斷0-0.8U/ml的肝素和0-8μg/ml的胰蛋白酶，并適用于血清和尿液樣品的直接檢測。

8、>　　為了進一步提高檢測的靈敏度，將自放大反應構筑于纖維膜上用于H2O2的檢測。PET纖維上固定含硼酸的膽堿自放大分子并基于靜電相互作用吸附TPE衍生物，PSMA纖維表面固定膽堿氧化酶(ChOX)，兩種纖維的復合膜用于了H2O2的檢測。PET纖維膜吸附TPE衍生物因AIE效應發(fā)藍光，H2O2氧化PET纖維膜上的硼酸基團后自放大分子發(fā)生重排，吸附的TPE衍生物和膽堿分子從PET纖維膜上脫落，纖維膜上的熒光減弱;同時脫落的自由膽堿被PSMA

9、纖維上的ChOX氧化產(chǎn)生H2O2并參與反應，直至纖維膜上的TPE衍生物全部脫落，根據(jù)纖維膜完全褪色的時間可以定量檢測痕量的H2O2。結果表明TPE的吸附量顯著影響檢測效果，吸附密度為23nmol/mg時檢測效果最佳;和沒有放大反應的檢測效果相比，基于放大反應在檢測極限和檢測時間方面具有很大優(yōu)勢，對H2O2的檢測極限達到了0.5μM，且可以根據(jù)褪色時間定量檢測0.5-8.0μM的膽堿。
　　為了增加熒光探針和分析物的相互作用，采用自

10、驅動的短纖維作為檢測載體。采用并列雙針頭制備雙面短纖維，一側聚合物為PSMA，另一側為單氨基保護己二胺修飾的PMSA，將過氧化氫酶(CAT)和TPE衍生物分別修飾在雙面短纖維兩側。CAT催化H2O2反應生成氧氣推動短纖維運動，捕獲細菌后因聚集作用TPE發(fā)光，構筑了對E.coli特異性響應的自驅動微馬達。通過系統(tǒng)地研究不同長度的短纖維運動情況，表明長度為10μm的雙面短纖維均方位移(MSD)最大，熒光響應效果最好。通過研究H2O2濃度對檢

11、測效果的影響，確定了3.5％的H2O2為最佳的燃料濃度。檢測結果表明，自驅動雙面短纖維在1分鐘內(nèi)的檢測極限為65CFU/ml，檢測范圍為65-105CFU/ml。
　　綜上所述，本論文基于靜電紡超細纖維和AIE效應的優(yōu)勢構筑了一系列方便、快捷和高效的生物傳感器。制備的新型纖維色帶可裸眼判斷被檢物的濃度范圍，無需復雜的實驗設備，為實時、在線的檢測提供了新的手段。同時，該體系也可通過熒光檢測定量表征被檢物的濃度，基于AIE效應、熒光強