在科学研究和临床诊断中，免疫检测技术，特别是酶联免疫吸附试验（ELISA）因其良好的信号放大能力而被广泛应用。然而，传统的ELISA依赖于酶作为信号放大工具，但酶在细胞环境中的不稳定性和易受干扰的特性，限制了ELISA在活细胞中的应用。新兴的生物正交化学为解决该挑战提供了新思路，除了等当量无催化效果的类型，生物正交催化反应也得到发展，并且常用于细胞内酶、前药等功能分子的激活。
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刘固寰教授团队开发了一种新的检测方法，称为“生物正交催化免疫吸附检测”（BCLISA），用于检测细胞膜上的抗原。该方法将聚合物基生物正交催化剂的与抗体结合，以替代传统的酶联抗体。通过对现有生物正交催化剂的催化效果进行评估，选择了铜(I)催化的叠氮-炔基环加成反应（CuAAC）作为核心反应体系，因为其稳定且能在细胞环境中高效运作。相比于普通的催化剂，聚合物基催化剂具有多个催化位点，因此在相同浓度下能够产生更高的活性。此外，CuAAC反应生成的多三唑化合物可以螯合亚铜离子（Cu(I)），从而进一步加快催化过程，因此研究团队将自催化放大引入体系，进一步提高了BCLISA的信号放大能力。如图所示，三炔丙基氨在催化剂的作用下生成7HC-TTA，它能够络合亚铜离子，增强催化能力；同时发射强荧光，用于输出检测信号。通过自催化方法，体系的检测限可以降低至约 5 nM。在体外，对于人癌胚抗原和Her2抗原，自催化结合的BCLISA方法具有比ELISA更高的信号输出和检测灵敏度。最终，这种自催化整合的BCLISA技术被成功应用于活体细胞膜上抗原的检测和成像，使得科学家能够检测到细胞上低丰度的抗原分子。与ELSIA相比，BCLISA提高了普适性，解决了酶容易受细胞环境影响的弊端。与免疫荧光相比，该方法能够放大性号，提高了检测灵敏度。BCLISA方法为低丰度抗原的检测和成像提供了一个创新的途径，未来或将推动在活细胞中的生物检测技术发展（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, anie.202417352）。![]()
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刘固寰教授团队近期的研究聚焦于序列控制高分子的合成与应用，特别是序控聚烯烃的研究。序控聚烯烃具有高的侧基密度与稳定的全碳主链，赋予其优良的性能的同时也带来了高的合成挑战，其中单倍单体插入（SUMI）技术是其中主要的合成手段。然而，报道的SUMI都是自由基驱动的过程，不利于其他聚合机理单体的使用。团队近期开发了碳阳离子推动的SUMI，使乙烯基醚等类型的单体可以用于序控聚烯烃合成（J. Am. Chem. Soc, 2023, 145, 3636）。我们进一步整合自由基与碳阳离子SUMI，使二者能够相互转化 (Nat. Commun. 2024, 14, 5071) 以及在一锅下互不干扰的进行（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202402265）。这些序控聚烯烃被用于药物和探针的高效负载。
全文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202417352
相关进展
新加坡国立大学刘斌教授课题组AM：具有AIE的生物正交配位聚合物纳米颗粒用于肿瘤深度穿透的放疗和放动力治疗
JACS：利用群集式生物正交反应在活细胞表面原位合成树枝状高分子
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