2020年CAIA獎二等獎獲獎項目成果簡介：基于天然生物大分子的熒光分析及應用研究
完成單位：生物多糖纖維成形與生態紡織（青島大學）國家重點實驗室
完成人：譚業強、郝龍云、王蕊、巨軍平、袁華
成果簡介：
該項目研究了天然生物大分子如海藻多糖類、蛋白質類物質的熒光效應及其應用。首先，揭示了海藻類生物大分子的聚集誘導熒光發射效應，系統闡述了海藻酸鈉分子的發光機理，進一步證明簇聚誘導（CTE）發光機理，對探尋新的生物發光體系和設計新型生物熒光分子具有重要的科學指導價值。其次，重點針對牛血清蛋白（BSA）的簇聚誘導熒光發射開展了濃度效應、激發波長依賴性以及pH 影響等研究，探明了非芳香族氨基酸在蛋白質發光中所起的重要的作用，為蛋白質生物發光的研究提供了新的啟示。最后，研究了天然蛋白質分子中氨基酸殘基的本征近紫外光致熒光現象，探討了其作為濃度探針在靈敏檢測纖維素酶蛋白轉移效率中的應用。本成果可應用于光電子器件、藥物釋放、化學/生物探針，生物成像、生物傳感、防偽等方面，市場需求量巨大。相關成果已在Angew. Chem. Int. Edit., Adv. Mater., Biomacromolecules, Carbohyd. Polym., Cellulose等國際著名期刊發表，受到了國內外同行的廣泛關注和高度評價。
創新點及科學價值：
本研究通過流變學等手段系統研究了海藻類、蛋白類天然生物大分子的聚集誘導熒光發射機理和效應，并利用蛋白質大分子的本征近紫外光致熒光作為濃度探針揭示了纖維素酶向紡織材料表面的轉移效率。近年來，對天然生物大分子物質熒光效應的研究引起廣泛關注，天然生物大分子物質具有良好的親水性、鏈柔性、結構可調性、生物相容性，具有重大科學和應用價值。
社會經濟效益：
基于天然生物大分子的熒光技術具有穩定性好、毒性低、生物相容性好、靈敏度高等優勢，可以應用于光電子器件、藥物釋放、化學/生物探針，生物成像、生物傳感等方面，市場需求量巨大。該技術所需設備簡便、效果顯著，成果容易實現從實驗室到相關產業的轉化，對其深入研究將為現有技術帶來創新性改進，并能開拓新的市場空間，社會經濟效益顯著。
應用前景：
自2017年以來，該項目成果應用于纖維素類材料的生物拋光生產工藝中，通過開發的靈敏蛋白熒光探針快速、有效監測和調控處理液中纖維素酶蛋白濃度的變化，有效保持處理液中有效酶成分的恒定，大幅提升了加工產品的質量和品質穩定性。相較于傳統技術，該技術可使檢測響應時間顯著減少，檢測準確性大幅提升，為相關單位帶來了可觀的經濟效益。下一步，該成果將進一步推廣至光電傳感、生物成像等行業領域，具有廣泛的應用前景。
