四苯乙烯荧光化合物在脂多糖的检测及尿路感染疾病诊断中的应用

尿路感染是由尿道致病性大肠杆菌(Escherichia coli)导致的尿路急慢性炎症,是困扰人类,特别是育龄女性的最为常见的细菌感染疾病。尿路感染早期采取的治疗手段往往更加有效。然而,传统的细菌培养的方法来筛查尿路感染病患耗时长,操作繁琐,灵敏度低,难以实现对易感患者的早期诊断。特别是一些接受抗生素治疗的患者,对其尿液进行培养往往难以发现致病细菌,因此这类患者的尿路感染更难实现早期诊断。脂多糖(Lipopolysaccharide)是大肠杆菌外膜的特有成分,因此脂多糖非常适合作为早期诊断尿路感染的生物标记物。并且,死亡的大肠杆菌也会释放脂多糖,因此,检测尿液中的脂多糖可以排除抗生素治疗对早期诊断尿路感染的干扰。

    目前,检测脂多糖主要依赖于传统的鲎变形细胞溶解产物(Linmulus amebocyte lysate; LAL)试验。这种方法的灵敏度很高,但是与其他的酶法检测类似,该方法受pH值和温度的干扰较大,往往产生假阳性。因此,发展脂多糖无酶检测方法越来越受到人们的关注。目前已有一些课题组发展了检测脂多糖的荧光方法。但是这些方法所采用的荧光化合物均为传统的聚集诱导荧光猝灭分子,即在溶液中,这类分子能够很好的检测脂多糖,但是在高浓度荧光分子条件下,由于荧光分子自身聚集容易导致荧光猝灭,影响检测的灵敏度的和信噪比。

    近日,赣南师范大学江西省有机药物重点实验室王建国博士的研究小组报道了利用四苯乙烯类荧光分子的聚集诱导荧光增强效应检测尿液中的脂多糖。聚集诱导荧光现象是指荧光分子在溶解状态下不发光或者发光很弱,但当在聚集状态或者固态下荧光则大大增强。机理研究表明,带正电荷的四苯乙烯化合物可以通过静电相互作用在带有大量负电荷的脂多糖表面形成聚集,荧光大大增强,从而实现高灵敏度高选择性的在人工尿液中检测脂多糖。
 
    应用聚集诱导荧光现象来检测尿液中的脂多糖可以克服传统荧光分子的聚集诱导荧光猝灭现象,提高检测的灵敏度,降低信噪比。同时这一方法还能够高选择性的识别大肠杆菌,而对不具有脂多糖外膜结构的金黄葡萄球菌不识别。该小组还将这种方法应用于临床尿路感染样本的初步检测实验。

    该项研究成果在Biosensors and Bioelectronics(2016, 85, 62-67)上发表,第一作者是该课题组成员姜国玉博士。

    该项研究工作得到了国家自然科学基金委、江西省科技厅、北京分子科学国家重点实验室、中科院光化学转换与光电功能材料重点实验室、江西省教育厅和赣南师范大学的大力支持。
(责任编辑:xgh)

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