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熒光傳感器由于其靈敏度高、特異性強、響應速度快等優點，而被廣泛用于對各種分析物的檢測。在傳統的熒光傳感器中，分析物濃度變化使熒光強度發生變化，而熒光發射波長并不發生明顯的變化（稱為單色傳感器）。然而，發射波長隨分析物濃度變化而改變的熒光傳感器（稱為多色傳感器）很難實現，那么有無可能通過簡便的方法實現熒光傳感器的多色強對比分析呢？近日，浙江師范大學的邵勇團隊通過指示劑競爭分析（ICA）開發了一種基于葫蘆脲超分子多色DNA識別原理的熒光傳感器。
因其能與大量配體分子形成特異性結合的主-客體復合物，葫蘆脲（CB[n]）是一類在分子識別方面具有潛在應用價值的工具分子。近年來，通過已開發的CB[n]的功能性客體分子以及外部刺激響應原理的核酸超分子研究已經得到了實際應用，如：G-四鏈體、雙鏈結構操控，核酸雜交的蛋白質抑制劑的釋放，可控的DNA延伸，納米孔的DNA損傷的檢測，釋放原理的miRNA的檢測，增強細胞對RNA染色的攝取成像和可調控的DNA納米孔轉移等方面。
近來已發展的基于CB[n]的超分子傳感器包括三個原理：指示劑取代分析（IDA，圖B），聯合結合分析（ABA，圖C）和直接結合分析（DBA，圖C）。可以看出，無論是DBA、IDA還是ABA，都需要分析物與CB(n)直接結合。因此，目前這些方法限制了對于像DNA這樣大尺寸分析物的應用。雖然通過復雜合成路徑設計的熒光分子實現了超分子比率DNA解碼，但是，目標物濃度依賴的波長響應的免標記多色DNA解碼仍然是一個巨大的挑戰。
邵勇團隊開發的基于葫蘆脲超分子多色DNA識別原理的傳感器有望解決這一難題。在這項工作中他們將黃連堿（COP）和黃藤素（PAL）作為原理驗證的指示劑，它們與葫蘆脲[7]（CB[7]）結合后有強的熒光。當引入含有堿基缺失位點且其對位堿基為嘧啶的DNA時，能與CB[7]競爭COP，使發光顏色由綠色變為棕黃色；而當堿基缺失位點的對位堿基為嘌呤時，就不能與CB7競爭COP，此時溶液顏色仍然保持綠色，表明對核苷酸顛換多色識別有一個較高的選擇性。
此外，由于PAL與CB[7]的結合能力相對較弱，含有堿基缺失位點的DNA能將PAL從它與CB[7]復合物中競爭出來，因此產生一個從藍色到綠色的熒光顏色變化，這種變化與堿基缺失位點對面核苷酸的類型是無關的；而不含堿基缺失位點的DNA和錯配的DNA不能使顏色發生改變。表明該方法可作為一種對堿基缺失位點生物標志物檢測的優選方法。
他們開發的基于超分子CB7-指示劑復合物的多色DNA識別分析方法，首次論證了ICA原理用于構建超分子多色DNA傳感器。通過利用選定的指示劑，發展的多色核苷酸顛換識別以及堿基缺失位點生物標記物檢測具有理想的選擇性。
這一成果近期發表在Analytical Chemistry上，文章第一作者是浙江師范大學碩士研究生周玉鳳。
該論文作者為：Yufeng Zhou, Longlong Gao, Xingyu Tong, Qiusha Li,Yifan Fei, Yali Yu, Ting Ye, Xiao-Shun Zhou, and Yong Shao