近日，安徽中医药大学药学院张自品教授课题组在化学领域TOP期刊Biosensors & Bioelectronics（中科院一区，影响因子IF 10.62）发表题为“An indicator displacement assay-based optical chemosensor for heparin with a dual-readout and a reversible molecular logic gate operation based on pyranine/methyl viologen”的研究论文，药学院张自品为论文第一作者和通讯作者，安徽中医药大学为论文的第一完成单位和第一通讯单位，安徽医科大学为合作单位。

肝素（heparin）是一种线性聚合糖胺多糖，在调节细胞生长和分化免疫防御、代谢、炎症等多种生理和病理过程中具有重要作用。但长期和过量使用肝素会引起诸如出血、血小板减少等副作用，因此肝素的剂量需要严格的监控。临床上用于肝素定量检测传统的方法是基于凝血原理和机制的方法，诸如活化凝血时间法、活化部分凝血活酶时间法等。这些方法存在耗时长且价格昂贵、间接检测、数据不够可靠等缺点。因此目前需要建立快速、简单、有效的肝素定量分析方法。

由于肝素没有天然的受体，实现肝素识别的最直接、简便的方式是通过使用荷正电的人工化学体系。目前针对肝素化学性质和特点而设计合成的主-客体复合物、聚合物和多肽、自组装微纳结构等，结合各种分析信号读出机制，建立了肝素的比色、UV-Vis、荧光和电化学等分析新方法。将指示剂置换分析（indicator displacement assay, IDA）用于分子传感是目前相对较新领域，该技术相对于反应型分子传感器和化学传感器，具有制备简单，无需复杂合成工艺和步骤，分析检测易操作，能够在生理环境下原位产生客体-受体复合物等优势。张自品教授课题组基于IDA技术，以商品化的聚合物聚乙烯亚胺作为肝素的受体，铁氰化钾作为电化学信号读出指示剂，建立了肝素的电化学传感器（Anal. Methods, 2019, 11, 1324）。此外，在前期的研究中报道了甲基紫精二价阳离子（methyl viologens, MV²⁺ ）和光酸8-羟基-1,3,6-三磺酸芘（pyranine）的非共价作用而形成pyranine/MV²⁺电荷转移复合物（charge-transfer complex， CT complex），从而淬灭pyranine的荧光的传感应用（Spectrochim Acta A, 2018, 199, 96-101）。

近日，基于IDA的分析策略，课题组设计了基于pyranine/MV²⁺化学体系的肝素双信号读出光学传感器。依据主客体（heparin-MV²⁺）以及光学指示剂pyranine三者之间结合能力的不同， 利用pyranine紫外特征吸收和荧光强度信号的变化，建立了肝素定量分析方法，实现了大鼠腹腔注射肝素后血浆中的肝素精确分析。此外，课题组基于pyranine/MV²⁺对肝素的传感行为，构筑了IMPLICATION分子逻辑门，该工作将为肝素的临床监控以及肝素相关的生理病理事件研究提供新的方法和手段。（王雷/图文  胡卿/审核）

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113612