主客體作用在生化分析中的應用研究進展

崔琳 趙敏惠 張春陽

摘要主客體作用是主體和客體在滿足結構互補和能量匹配的條件下，通過非共價相互作用選擇性結合，形成具有特定功能的超分子的過程。生物體系中的抗原抗體、DNA蛋白質、酶底物等生物分子之間的識別都建立在非共價作用識別的基礎上。主客體識別反應具有反應條件溫和、反應過程動態可逆等特點，不僅可有效克服共價結合的局限性，而且能在分子水平上模擬生物功能。本文綜述了主客體作用在生化分析中的應用的最新研究進展，并對基于主客體作用的傳感器的發展趨勢做了展望。

關鍵詞主客體作用; 生物傳感器; 超靈敏檢測; 生化分析; 評述

1引 言

主客體作用是主體和客體在滿足結構互補和能量匹配等條件下，通過非共價相互作用選擇性結合形成具有某種特定功能的超分子的過程[1]。非共價相互作用包括范德華力、靜電引力、疏水作用和氫鍵等，是產生主客體識別作用的關鍵[2]。生物體系中抗原抗體、DNA蛋白質、酶底物等生物分子之間的識別都建立在非共價作用的識別基礎上，在生物分子固定、生物傳感及生物成像等領域得到廣泛應用[3～5]。主客體作用在生化分析中的應用主要是以電化學和熒光分析為手段，通過主體（如冠醚、環糊精和杯芳烴）與目標物（客體）的特異性結合，實現對生物分子的定性與定量分析[6～10]。主客體作用具有高度選擇性與動態可逆性等特點，廣泛應用于生物活性分子的快速超靈敏檢測[11～13]。近年來，研究者相繼成功構建了多種基于主客體體系的傳感器，展現了廣闊應用前景[11～15]。本文系統總結了主客體識別的策略以及主客體作用在蛋白質、核酸、生物小分子、金屬離子和異構體檢測中的應用，并對主客體作用在生化分析中的發展前景進行了展望。

2主客體識別策略

基于主客體識別策略的傳感器可選擇性地與目標物結合，受體（主體）和目標物（客體）之間的相互作用產生的變化可通過傳感器轉換成可量化的信號。基于主客體作用的傳感器主要包括電化學（電勢、安培和電導）和光學（吸光度、熒光和化學發光）傳感器[16～18]，受體包括生物活性高分子（例如酶和抗體（生物傳感器））和超分子主體（例如環糊精、冠醚和杯芳烴等（化學傳感器））[19]。

2.1基于目標分子直接響應的生物傳感器

主體和客體可直接通過非共價相互作用產生信號變化。當主體或客體含有氧化還原活性或光活性等功能基團時，主客體作用的發生就會改變相應的信號（如氧化還原電位或吸收光波長），通過這些功能基團的信號變化可準確判斷是否發生了主客體作用和具體的客體分子。近年來，以冠醚為主體的熒光傳感器已相繼開發出來[15]。熒光傳感器可通過將熒光基團結合到氮雜冠醚上而構建，氮原子上的孤對電子易向激發態熒光活性物質轉移。在光致電子轉移過程中，當無目標金屬陽離子存在時，傳感器處于閉合狀態，無熒光產生。當引入金屬離子后，金屬離子與冠醚形成主客體絡合物。氮雜冠醚的氮原子參與配位，孤對電子被束縛，阻礙了電子轉移，系統處于打開狀態，導致熒光恢復[20]。偶氮苯分子在有無光照的狀態下可發生順反結構互變，對環糊精的選擇性結合具有明顯差異。

電化學傳感器通常需要電活性分子（例如亞甲基藍（MB）、二茂鐵（Fc）和硫堇（Thi）等）參與產生電信號[21]。主客體識別過程中，伴隨著電子從施加的電位轉移，電化學信號（例如電壓、電流和阻抗等）發生變化。線性掃描伏安法是一種常見的電化學測量方法，用于測量氧化還原電活性分子在電位變化下被氧化或還原的電流變化，其電流峰波的形狀和出峰位置可用于分析客體分子的作用機制[21]。

2.2基于競爭分子響應的生物傳感器

由于主客體結合過程的可逆性以及不同客體分子對同一主體分子結合常數的不同，結合力強的客體分子可競爭結合力弱的客體分子與主體分子結合。Zhu等[22]利用羅丹明B和1氨基吡對環糊精（βCyclodextrin， βCD）的主客體作用差異檢測有機污染物1氨基吡。羅丹明B作為探針可進入環糊精的空腔，然而具有較強親和力的1氨基吡可競爭羅丹明B與βCD結合，根據羅丹明B和1氨基吡的比例電化學信號變化可檢測1氨基吡。該比例電化學傳感器的靈敏度比單信號電化學傳感器高，在電活性有機污染物的檢測方面極具應用前景。

3主客體作用在生化分析中的應用

3.1蛋白質的檢測

基于抗原抗體相互作用以及酶與底物相互結合的親和性，主客體作用可應用于檢測臨床樣品中的蛋白質，例如前列腺特異性抗原（Prostate specific antigen，PSA） [23]、蛋白酶[24～30]、降鈣素原[31]，朊病毒蛋白[32]、禽白血病病毒[33]、胰島素[34]以及腫瘤標志物（Carcinoembryonic antigen，CEA） [35，36]等。

堿基切除修復（Baseexcision repair，BER）是眾多DNA修復機制之一，其中DNA糖基化酶（如尿嘧啶DNA糖基化酶（UracilDNA glycosylase，UDG））在維持基因組完整性方面起著關鍵作用。Zhao等[24]發展了一種基于鐵嵌入的富氮碳納米管（Iron embedded nitrogenrich carbon nanotubes，FeCN）過氧化物模擬酶和主客體識別的電化學生物傳感器，可一步檢測尿嘧啶DNA糖基化酶（UDG）（圖1）。亞甲藍（MB）標記的發夾DNA（Hairpin）連接到金納米顆粒（AuNPs）可形成MBhairpin@AuNPs探針。由于AuNPs的空間效應和發夾DNA的莖環結構，MB不能進入電極上的β環糊精（βCD）空腔。當目標UDG存在時，它可從發夾DNA探針莖上去除尿嘧啶，打開發卡探針。MB與βCD之間的主客體識別使MBhairpin@AuNPs探針組裝在電極表面。電解質中L半胱氨酸（LCysteine，RSH）被氧氣氧化生成H2O2，FeCN模擬酶催化MB氧化，顯著增強電化學信號。該傳感器可超靈敏和一步測定堿基切除修復酶（UDG）活性，檢出限為7.4×10U/mL。

[31]設計了一種基于主客體納米網催化擴增檢測降鈣素原（Procalcitonin，PCT）的無酶電化學免疫傳感器。他們用聚酰胺胺型樹枝狀分子（Poly（amidoamine）dendrimer，PAMAM）包封金納米粒子作為納米載體結合環糊精βCD，得到βCD功能化的PAMAMAu（Poly（amidoamine）dendrimerencapsulated Au nanoparticles）; 同時利用二茂鐵衍生物FcFc作為橋梁結合兩個環糊精分子，進入βCD/PAMAMAu的疏水內腔，形成FcFc/βCD/PAMAMAu探針。二抗（Ab2）通過化學吸附作用連接到網狀的納米結構上。由于抗壞血酸具有很強的還原性，很容易被氧化成脫氫抗壞血酸，利用FcFc和PAMAMAu協同催化抗壞血酸（Ascorbic acid，AA）氧化進行無酶信號放大，同時利用電極上的抗體（Ab1）形成抗體抗原抗體三明治夾心結構，可實現降鈣素原的超靈敏檢測。該傳感器具有靈敏度高和重現性好的優點，檢測范圍為1.80 pg/mL～500 ng/mL，檢出限為0.36 pg/mL。

Zhao等[25]將主客體識別與三重信號放大相結合，構建了電致化學發光（Electrochemiluminescence，ECL）生物傳感器，用于超靈敏檢測尿嘧啶DNA糖基化酶（UDG）（圖2）。一個雙標記的發夾DNA探針的一端標記Fc作為客體分子，另一端標記FeMOF/AuNPs@luminol作為ECL標簽。當UDG存在時，它可從FeMOF/AuNPs@luminol修飾的發夾DNA探針的莖中去除尿嘧啶，打開發夾結構，并釋放魯米諾修飾的單鏈DNA（ssDNA），通過Fc和βCD之間的主客體識別進一步將FeMOF/AuNPs@luminol修飾的ssDNAs組裝在電極表面。FeMOF中的Fe3+可與亞鐵氰化鉀反應形成普魯士藍，催化H2O2分解，生成羥基自由基，并能進一步與魯米諾自由基反應產生放大的ECL信號。該ECL傳感器具有選擇性好和靈敏度高的特點，可用于篩選UDG抑制劑和細胞中UDG活性的檢測，檢出限為2.5 × 10

3.2核糖核酸檢測

核糖核酸的檢測在癌癥和病原菌檢測以及法醫學鑒定中起著重要作用。宿主客體之間相互作用依賴于非共價鍵，隨著環境條件的變化，這種非共價鍵容易被分解，而主客體作用由于非共價性質所具有的可逆性質可實現傳感器的循環利用，提高重現性。利用主客體作用可實現對核糖核酸的快速超靈敏檢測[37～44]。

Zheng等[37]設計了一種利用磁性納米粒子（Magnetic nanoparticles，MNPs）/環糊精進行主客體識別、分離和檢測均相溶液中乙肝病毒（Hepatitis B virus，HBV）DNA的電化學傳感器（圖3）。他們設計了一個具有莖環結構的DNA探針用于電化學檢測。該莖環結構通過堿基配對形成，該環中序列與靶HBV序列特異性互補，并在5端標記dabcyl作為客體分子，在3端標記金納米粒子作為電化學標簽。在電極上修飾合成的βCD能固定磁性納米顆粒（MNPs/βCD），利用主客體識別可對DNA進行檢測。當無目標DNA存在時，探針處于莖環結構狀態，客體分子不能被捕獲和檢測。當目標DNA存在時，探針展開并形成雙鏈DNA，導致客體分子不再與金納米粒子緊密相連，其可進一步通過環糊精與dabcyl的主客體識別被MNPs/βCD捕獲，產生電化學信號。該傳感器檢出限為9.930×10

Yang等[38]采用三硫代碳酸鹽修飾柱芳烴（Trithiocarbonate modified pillar[5]arene，P5ACTA），利用柱芳烴的主客體識別和DNA雜交技術構建了一個可回收利用的電化學傳感器，用于檢測乳腺癌易感基因（Breast cancer，BRCA）。他們將BRCA靶DNA（TDNA）與亞甲基藍標記的DNA信號探針和烷基胺修飾的捕獲DNA均質雜交形成三明治型DNA，同時將三硫代碳酸鹽修飾柱芳烴（P5ACTA）固定在金電極上，通過P5ACTA的主客體識別捕獲三明治型DNA。移入辣根過氧化物酶（Horseradish peroxidase， HRP）和H2O2顯著提高了該電化學傳感器的靈敏度。該電化學傳感器線性范圍為3.3×10mol/L，檢出限為1 nmol/L。由于P5ACTA與烷基胺修飾DNA之間存在可逆的主客體作用， 該電化學傳感器可通過簡單的洗滌處理可回收利用。

Jiang等[39]將靶標分子觸發的鏈轉移反應（Toeholdtriggered strand displacement reaction，TSDR）誘導的目標物循壞利用和Fe3O4@SiO2@βCD的主客體作用相結合，構建了無酶均相檢測DNA的電化學傳感器。當無目標DNA分子時，兩端均標記二茂鐵（Fc）的發卡探針（Hairpin DNA，H1）莖環關閉，二茂鐵無法與磁珠上的環糊精進行主客體識別。經過磁分離后，上清液中含有大量Fc標記的發卡探針H1能在電極上產生強電流信號。加入目標DNA后，觸發輔助探針（Assistance probes，A1和A2）與H1雜交發生逐步分支遷移，產生更穩定的雙鏈復合物，釋放目標DNA，可實現信號的循環放大。基于目標鏈的循環利用可連續打開大量H1探針，通過DNA和Fe3O4@SiO2@βCD之間的主客體識別，大量Fc標記的H1探針被磁鐵吸引，上清液中殘留的探針減少，導致峰電流下降。該電化學傳感器的線性范圍寬（1～5000 pmol/L），檢出限為0.3 pmol/L，具有良好的選擇性。

Jiang等[40]基于氮摻雜氧化石墨烯/環糊精聚合物與Fc標記的發卡探針的主客體識別和Mg2+輔助循環裂解反應，構建了可檢測目標DNA的電化學傳感器（圖4）。他們將熱退火氧化石墨烯和三聚氰胺合成的氮摻雜氧化石墨烯（Nitrogendoped reduced graphene oxide，NRGO）分散在環糊精聚合物（βCyclodextrin polymer，βCDP）溶液中形成NRGO/βCDP納米復合材料，用于修飾玻碳電極，構建電化學傳感器。在無目標DNA存在時，電極上的βCDP不能識別發卡探針（H1），產生較小的電流信號。當目標DNA存在時，Subunit DNA S1的發卡結構打開，與發卡探針 H1組裝產生Mg2 +依賴性DNA酶，其在Mg2+的作用下將Fc雙標記的H1發卡探針裂解成兩個單鏈寡核苷酸，進一步通過βCDP與Fc的主客體識別，產生增強的峰值電流。該電化學傳感器具有較高的靈敏度和選擇性，可用于DNA和miRNA檢測，線性范圍分別為0.01～1000 pmol/L和0.05～ 500 pmol/L，檢出限分別為3.2 fmol/L和18 fmol/L。

3.3生物小分子的檢測

許多生物小分子（如多巴胺（Dopamine）、腺苷、血清素和膽固醇等）在人體生命代謝活動中發揮了重要作用，發展超靈敏的分析方法對這些生物小分子[45～53]進行選擇性檢測具有重要的臨床應用價值。目前利用主客體作用可實現對多巴胺[45，52]、氯霉素[46]、腺苷[47，53]、甾族化合物（膽固醇）[48]、烏頭堿[49]、對硝基氯苯[50]、除草劑2甲4氯（2Methyl4chlorophenoxyacetic acid，MCPA）[51]和血清素[52]等小分子的選擇性檢測。

多巴胺是一種重要的神經遞質，廣泛分布于哺乳動物中樞神經系統，多巴胺缺失與帕金森疾病密切相關。Liu等[45]制備了三維氮摻雜石墨烯（3D nitrogendoped graphene，3DNG），利用環糊精的主客體作用，把3DNG作為βCD的電極基板建立一種新型的生物傳感器，應用于多巴胺和對乙酰氨基酚（Acetaminophen， APAP）的選擇性檢測。三維氮摻雜石墨烯的結構類似于章魚的觸須，在它的觸角上固定環糊精分子作為吸盤去捕獲客體分子。該電化學傳感器對多巴胺和對乙酰氨基酚的檢測靈敏度分別為5468.6 μA/（mmol/L cm2） 和2419.2 μA/（mmol/L cm2）。

Wang等[46]以AuPd雙金屬納米粒子（AuPd bimetallic nanoprobe）為信號標記，構建了基于環糊精和金剛烷（Adamantine，ADA）主客體作用的電化學免疫傳感器，用于檢測氯霉素（Chloramphenicol，CAP）（圖5）。該傳感器利用AuPd納米粒子對NaBH4氧化的電催化作用產生電化學信號，用于免疫分析。通過競爭免疫反應，ADA標記的抗體與固定在多壁碳納米管修飾的電極表面的抗原CAP特異性結合，通過環糊精和金剛烷的主客體識別，將環糊精修飾的AuPd雙金屬納米粒子固定在免疫傳感器上，導致AuPd納米粒子大量負載。AuPd納米粒子能高效電催化NaBH4的氧化反應，產生電化學信號，可對氯霉素進行超靈敏檢測。該傳感器具有良好選擇性，檢測線性范圍為50 pg/mL～50 μg/mL，檢出限為4.6 pg/mL。

Yang等[47]基于三磷酸腺苷（Adenosine triphosphate，ATP）與羧酸二茂鐵（Ferrocenecarboxylic acid，FcA）和6氨基β環糊精（Per6ammoniumβcyclodextrin，pABCD）的主客體競爭反應，利用羧酸二茂鐵（FcA）作為電化學探針選擇性檢測三磷酸腺苷。在pABCD分子中，環糊精6號位的主羥基被氨基取代，由于pABCD的空腔與腺苷堿基的主賓包合以及pABCD帶正電荷的氨基與磷酸陰離子基的相互作用，pABCD對三磷酸腺苷的結合能力較強。FcA作為電活性探針可包含在pABCD腔內，產生較低的氧化峰電流。當ATP加入到pABCDFcA體系中時，pABCD空腔中的羧酸二茂鐵被ATP置換，產生增強的氧化峰電流，并且氧化峰電流隨ATP的濃度呈線性變化。該傳感器選擇性好，靈敏度高，線性范圍為3.12×10

膽固醇是人體細胞和組織中的重要成分，在細胞膜的構建中起著非常重要的作用，也是膽汁酸、維生素D和甾體激素等的生物合成前體。Yang等[48]利用環糊精/聚乙酰苯胺/石墨烯修飾電極，構建了基于βCD與信號探針亞甲基藍（Methylene blue，MB）和目標分子膽固醇的競爭性主客體識別的電化學傳感器，用于選擇性檢測膽固醇。由于主客體識別作用，MB分子可進入βCD的疏水空腔，產生陽極峰電流。當膽固醇存在時，它可與βCD發生競爭性相互作用，從而取代MB分子，導致氧化峰電流的降低。該傳感器檢測范圍為1～50 μmol/L，檢出限為0.5 μmol/L，可用于血清中膽固醇的檢測。

Yang等[49]設計了一種基于對磺化杯芳烴（pSulfonated calix[8]arene，SCX8）與信號探針/目標分子之間的競爭主客體識別的雙信號電化學傳感器，應用于烏頭堿檢測（圖6）。該傳感器分別利用亞甲基藍（MB）和烏頭堿作為探針和靶分子。由于主客體識別作用，MB分子可進入SCX8的疏水內腔，修飾后的SCX8/SWCNHs電極可產生明顯陽極峰。在烏頭堿存在時，它與SCX8發生競爭性相互作用取代MB分子，導致MB的氧化峰電流降低和烏頭堿的氧化峰的出現。該電化學傳感器對烏頭堿的線性響應范圍為1.00～10.00 μmol/L，檢出限為0.18 μmol/L。

3.4金屬離子的檢測

金屬離子特別是重金屬離子對生物系統造成嚴重的環境污染和毒性。例如， Hg2+是一種高毒性的金屬污染物，可引發多種急慢性疾病（例如心血管疾病、腎臟損害、神經和免疫系統紊亂）[54]。金屬離子檢測對環境保護和疾病預防具有重要意義。基于冠醚等超分子化合物對堿金屬陽離子選擇性識別和主客體作用，可實現對金屬離子的特異性檢測[55～63]。

Hu等[55]基于宿主客體識別和THg2+T的特異性相互作用，構建了電致發光（ECL）生物傳感器，應用于Hg2+的檢測（圖 7）。他們將β環糊精修飾的鈀納米粒子（βCyclodextrinPd nanoparticles， βCYPdNPs）凝膠以及Ru（bpy）2+3層層組裝到玻碳電極作為傳感平臺，同時將一端帶Fc的DNA發卡探針通過βcyclodextrin（βCY）與二茂鐵的主客體識別連接到βCYPdNPs上。當Hg2+不存在時，二茂鐵可猝滅Ru（bpy）2+3的ECL信號。當Hg2+存在時，特異性的THg2+T相互作用使DNA發卡探針構象發生改變，二茂鐵脫離β環糊精并且遠離電極表面，導致ECL信號增強。該ECL生物傳感器的線性響應范圍為0.003～600 ng/mL，檢出限為0.0015 ng/mL。

基于冠醚等大分子修飾的不對稱納米孔的電化學傳感器可用于堿金屬離子的檢測[56～62]。PérezMitta等[59]利用冠醚對單個錐形納米孔進行修飾，構建了可檢測跨膜離子電流的納米器件。納米孔壁上發生的主客體離子識別過程可改變納米孔的靜電特性和整流特性。他們利用主客體化學，結合納米流體元素，模擬特定生物通道的離子傳輸特性和門控功能。冠醚功能化納米孔可特異性地與鉀離子和鈉離子結合，導致孔外電子讀數發生顯著變化[60]。Ali等[61，62]將納米流體裝置和杯冠醚功能化納米孔相結合，用于檢測銫離子和鋰離子。

Yao等[63]構建了基于水溶性柱狀芳烴（Watersoluble pillar[5]arene，WP5）和水溶性季銨鹽二亞胺衍生物（Watersoluble quaternized perylene diimide derivative，G）超分子主客體體系（WP5G）的電化學傳感器，可選擇性檢測Fe3+。G在水溶液中可形成具有強熒光的不規則團聚體。當加入WP5時，WP5（供體）和G（受體）發生光致電子轉移（Photoinduced electron transfer，PET）反應，導致G熒光猝滅。當Fe3+存在時，Fe3+與柱芳烴的主客體識別可阻斷超分子PET反應，導致G熒光恢復。該傳感器可特異性檢測Fe3+，檢出限為2.13 ×10

3.5異構體的檢測

大多數活性物質都具有手性，手性對映體的性能對生物活性、毒性、轉運過程和代謝途徑等方面的影響存在較大差異。通常情況下，只有一種異構體表現出完美的活性，而另一種可能無活性甚至會引起嚴重的副作用[64～66]。手性識別一直是化學和生物領域的研究熱點。大多數主體分子對不同的異構體具有不同的結合力，因而可利用主客體作用對異構體進行選擇性檢測[67～71]。

Yi等[67]利用還原石墨烯包裹的碳納米管（Carbon nanotubes wrapped with reduced graphene，CNTs@rGO）的協同作用和βCD與不同的目標物結合親和力的不同，構建了雙信號電化學傳感器，可用于手性識別苯丙氨酸對映體（圖8）。該傳感器利用羅丹明B（RhB）和苯丙氨酸對映體（D苯丙氨酸和L苯丙氨酸）作為電化學指示劑。由于主客體識別作用，RhB可進入βCD的空腔，產生氧化峰電流。由于L苯丙氨酸（LPhenylalanine）和βCD之間具有較強的親和力，L苯丙氨酸（LPhenylalanine）可與βCD空腔內的RhB發生競爭反應，導致RhB峰電流減少和L苯丙氨酸峰值電流的出現。這兩個電化學信號的變化與L苯丙氨酸的濃度呈線性關系。但是，D苯丙氨酸和βCD之間的親和力較弱，D苯丙氨酸不能取代RhB，因而不會發生RhB峰值電流變化。該雙信號電化學傳感器在0.05～22.0 μmol/L范圍內對外消旋混合物中L苯丙氨酸對映體有較好的線性響應，檢出限為0.013 μmol/L，同時比單信號傳感器具有更寬的線性范圍和更低的檢出限。

Liang等[68]基于三維石墨烯與羥丙基β環糊精（Hydroxypropylβcyclodextrin，HPβCD）的耦合，利用HPβCD作為超分子手性識別元件以及三維石墨烯（3DG）作為電化學指示劑，構建了基于差分脈沖伏安法（DPV）的電化學傳感器，用于識別色氨酸對映體。HPβCD對D色氨酸（DTrp）和L色氨酸（LTrp）具有不同主客體識別作用，其對靶L色氨酸結合親和力較高，可用于色氨酸異構體檢測。該傳感器對這兩種對映體的線性響應范圍均為0.5～175 μmol/L，對LTrp和DTrp的檢出限分別為9.6 nmol/L和38 nmol/L。

Yang等[69]集成主客體識別作用和內部濾波效應，構建了基于熒光金納米團簇的傳感器陣列（Gold nanoclusters，AuNCs），可用于識別硝基苯酚異構體。該傳感器陣列裝配3個不同的配體和βCD， 以及3個不同熒光發射的金納米團簇，通過對3種硝基苯酚同分異構體熒光猝滅模式的線性判別分析，可對3種硝基苯酚同分異構體進行快速鑒別。該傳感器陣列對于對硝基苯酚的線性檢測范圍為1～50 μmol/L， 檢出限為0.21 μmol/L。另外，該傳感器陣列不僅具有單一異構體識別能力，而且可區分鄰硝基苯酚和對硝基苯酚兩種異構體。

4總結與展望

綜上所述，基于主客體作用的生物傳感器可利用冠醚、環糊精和杯芳烴等主體分子對蛋白質[2336]、核糖核酸 [37～44]、生物小分子[45～53]、金屬離子[55～63]和異構體[67～71]進行選擇性檢測，展示了廣闊應用前景，但仍有許多問題有待解決。尤其是，基于主客體作用的傳感器在生物分子的識別應用中多為單點識別。后續研究應側重以下幾個方面： （1）結合生物活性分子的特性構造相應的主體化合物，實現傳感器固定化、器件化和傳感器的重復利用，進一步實現分析檢測過程的簡便化與綠色化; （2）通過修飾功能性官能團或利用主體間協同作用構建混合主體，為客體提供更多識別位點，實現多重識別; （3）由超分子主體化合物設計合成生物模擬化合物（如蛋白質模擬化合物），這些化合物具有類似于抗原或酶的基質選擇性識別機制，不僅穩定，而且價格低，可進一步用于研究其與核酸和蛋白質的相互作用，有望促進生物體內生理過程的研究。未來對分子識別的研究應向更高效和更廣泛應用的方向發展。

References

1Yu G C， Jie K C， Huang F H. Chem. Rev.， 2015， 115： 7240-7303

2YIN KaiLiang， XU RuiJun， XU YuanZhi， SUN XiaoQiang. Prog. Chem.，? 1997，? 9（4）： 337-348

殷開梁， 徐瑞鈞， 徐元植， 孫小強. 化學進展， 1997，? 9（4）： 337-348

3Wang X N， Wang M W， Zhang Y Y， Miao X C， Huang Y Y， Zhang J， Sun L Z. Biosens. Bioelectron.，? 2016，? 83： 91-96

4Sethuraman V， Muthuraja P， Raj J A， Manisankar P. Biosens. Bioelectron.，? 2016，? 84： 112-119

5Xu Y Y， Liu L， Wang Z Y， Dai Z H. ACS Appl. Mater. Interfaces， ?2016，? 8（29）： 18669-18674

6Yu H R， Hu J Q， Lu X H， Ju X J， Liu Z， Xie R. J. Phys Chem. B ，? 2015，? 119（4）： 1696-1705

7Szente L， Szemn J. Anal. Chem.，? 2013，? 85（17）： 8024-8030

8Prochowicz D， Kornowicz A， Lewinski J. Chem. Rev.，? 2017，? 117（22）： 13461-13501

9Espaol E， Maldonado M. Crit. Rev. Anal. Chem.，? 2019，? 49（5）： 383-394

10ZHANG Chun， ZHENG YanSong， MEI FuMing， LI GuangXing. Prog. Chem.，? 2004，? 16（6）： 934-939

張 春， 鄭炎松， 梅付名， 李光興. 化學進展， 2004，? 16（6）： 934-939

11Xu C H， Wang J C， Wan L， Lin J J， Wang X B. J. Mater. Chem.，? 2011，? 21： 10463-10471

12Liu Z G， Xue Q， Guo Y J. Biosens. Bioelectron.，? 2017，? 89： 444-452

13Tian X Q， Cheng C M， Yuan H Y， Du J， Xiao D， Xie S P， Choi M M F. Talanta，? 2012，? 93： 79-85

14Tang C， Qian Z， Huang Y， Xu J，Ao H， Zhao M， Feng H. Biosens. Bioelectron.，? 2016，? 83： 274-280

15Li J， Yim D， Jang W D， Yoon J. Chem. Soc. Rev.，? 2017，? 46（9）： 2437-2458

16Quintana C， Suárez S， Hernández L. Sens. Actuators B，? 2010，? 149（1）： 129-135

17Sun S， Hu X Y， Chen D， Shi J， Dong Y， Lin C， Wang L. Polym. Chem.，? 2013，? 4（7）： 2224-2229

18Wang W， Li Y， Sun M， Zhou C， Zhang Y， Li Y， Yang Q. Chem. Commun.，? 2012，? 48（48）： 6040-6042

19WU Meng， LIN ZhiHong， REN Shu. Chemical Sensor，? 1997，? 17（1）： 292-299

吳 蒙， 林志紅， 任 恕. 化學傳感器， ?1997，? 17（1）： 292-299

20XU FengBo， LI QingShan， ZHANG ZhengZhi， WU LiZhu. Photographic Science and Photochemistry，? 2001，? （3）： 217-228

徐鳳波， 李慶山， 張正之， 吳驪珠. 感光科學與光化學， ?2001，? （3）： 217-228

21CHEN Zheng. Science，? 1995，? 47（01）： 42-45

陳 政. 科學， ?1995，? 47（01）： 42-45

22Zhu G， Wu L， Zhang X， Liu W， Zhang X， Chen J. ChemEur. J.，? 2013，? 19（20）： 6368-6373

23Xie S， Zhang J， Yuan Y， Chai Y Q， Yuan R. Chem. Commun.， ?2015，? 51（16）： 3387-3390

24Zhao M H， Cui L， Sun B， Wang Q B， Zhang C Y. Biosens. Bioelectron.， ?2020，? 150： 111865

25Zhao M H， Cui L， Zhang， C Y. Chem. Commun.， ?2020，? 56： 2971-2974

26Deng H H， Shi X Q， Peng H P， Zhuang Q Q， Yang Y， Liu A L， Chen W. ACS Appl. Mater. Interfaces， ?2018，? 10（6）： 5358-5364

27Fan H， Li H， Wang Q， He P， Fang Y. Biosens. Bioelectron.， ?2012，? 35（1）： 33-36

28Wang X， Du D， Dong H， Song S， Koh K， Chen H. Biosens. Bioelectron.， ?2018，? 99： 375-381

29Chen Q， Chen H， Zhao Y， Zhang F， Yang F， Tang J， He P. Biosens. Bioelectron.， ?2014，? 54： 547-552

30Yang H， Wang H， Xiong C， Liu Y， Yuan R， Chai Y Q. Electrochim. Acta， ?2016，? 213： 512-519

31Shen W J， Zhuo Y， Chai Y Q， Yang Z H， Han J， Yuan R. ACS Appl. Mater. Interfaces， ?2015，? 7（7）： 4127-4134

32Yu P， Zhang X， Zhou J， Xiong E， Li X， Chen J. Sci. Rep.， ?2015，? 5： 16015

33Shang K， Wang X， Sun B， Cheng Z， Ai S. Biosens. Bioelectron.， ?2013，? 45： 40-45

34Tan S， Han R， Wu S， Liang H， Zhao Y， Li C P. Talanta， ?2019，? 197： 130-137

35Gao J， Guo Z， Su F， Gao L， Peng X， Gao W， Wei Q. Biosens. Bioelectron.， ?2015，? 63： 465-471

36Feng T， Qiao X， Wang H， Sun Z， Qi Y， Hong C. J. Mater. Chem. B， ?2016，? 4（5）： 990-996

37Zheng J， Hu L， Zhang M， Xu J， He P. RSC Adv.， ?2015，? 5（112）： 92025-92032

38Yang S， Liu L， You M， Zhang F， Liao X， He P. Sensor. Actuators B， ?2016，? 227： 497-503

39Jiang J， Lin X， Ding D， Diao G. Biosens. Bioelectron.， ?2018，? 114： 37-43

40Jiang J， Lin X， Diao G. ACS Appl. Mater. Interfaces， ?2017，? 9（42）： 36688-36694

41Yang S， You M， Yang L， Zhang F， Wang Q， He P. J. Electroanal. Chem.， ?2016，? 783： 161-166

42Fan H， Xing R， Xu Y， Wang Q， He P， Fang Y. Electrochem. Commun.， ?2010，? 12（4）： 501-504

43Abbaspour A， Noori A. Analyst， ?2012，? 137（8）： 1860-1865

44Fan H， Xu Y， Chang Z， Xing R， Wang Q， He P， Fang Y. Biosens. Bioelectron.， ?2011，? 26（5）： 2655-2659

45Liu J， Leng X， Xiao Y， Hu C， Fu L. Nanoscale ， ?2015，? 7（28）： 11922-11927

46Wang L， Lei J， Ma R， Ju H. Anal. Chem.， ?2013，? 85（13）： 6505-6510

47Yang N， Wei Y， Kang X， Su Z. Anal. Methods， ?2015，? 7（24）： 10129-10135

48Yang L， Zhao H， Fan S， Zhao G， Ran X， Li C P. RSC Adv.， ?2015，? 5（79）： 64146-64155

49Yang L， Ran X， Cai L， Li Y， Zhao H， Li C P. Biosens. Bioelectron.， ?2016，? 83： 347-352

50Kingsford O J， Qian J， Zhang D， Yi Y， Zhu G. Anal. Methods， ?2018，? 10（45）： 5372-5379

51Rahemi V， Vandamme J J， Garrido J M P J， Borges F， Brett C M A， Garrido E M P J. Talanta， ?2012，? 99： 288-293

52Abbaspour A， Noori A. Cyclodextrin A.? Biosens. Bioelectron.， ?2011，? 26（12）： 4674-4680

53Chen H， Chen Q， Zhao Y， Zhang F， Yang F， Tang J， He P. Talanta， ?2014，? 121： 229-233

54Nolan E M， Lippard S J. Chem. Rev.， ?2008，? 108： 3443-3480

55Hu Y， Liu Z， Zhan H， Shen Z. Anal. Methods， ?2018，? 10（7）： 767-774

56Ali M， Nasir S， Ramirez P， Cervera J， Mafe S， Ensinger W. ACS Nano， ?2012，? 6： 9247-9257

57Ali M， Nasir S， Nguyen Q H， Sahoo J K， Tahir M N， Tremel W， Ensinger W. J. Am. Chem. Soc.， 2011，? 133： 17307-17314

58Han C， Su H， Sun Z， Wen L， Tian D， Xu K， Hu J， Wang A， Li H， Jiang L. Chem. Eur. J.， ?2013，? 19： 9388-9395

59PérezMitta G， Albesa A G， Knoll W， Trautmann C， ToimilMolares M E， Azzaroni O. Nanoscale， ?2015，? 7（38）： 15594-15598

60Liu Q， Xiao K， Wen L， Lu H， Liu Y， Kong X Y， Jiang L. J. Am. Chem. Soc.， ?2015，? 137（37）： 11976-11983

61Ali M， Ahmed I， Ramirez P， Nasir S， Cervera J， Mafe S， Ensinger W. Langmuir， ?2017，? 33（36）： 9170-9177

62Ali M， Ahmed I， Ramirez P， Nasir S， Mafe S， Niemeyer C M， Ensinger W. Anal. Chem.， ?2018，? 90（11）： 6820-6826

63Yao Q， Lu B， Ji C， Cai Y， Yin M. ACS Appl. Mater. Interfaces， ?2017，? 9（41）： 36320-36326

64Micali N， Engelkamp H， van Rhee P G， Christianen P C M， Scolaro L M， Maan J C. Nat. Chem.， ?2012，? 4： 201-207

65Tiwari M P， Prasad A. Anal. Chim. Acta， ?2015，? 853： 1-18

66He Z， Zang S， Liu Y， He Y， Lei H. Biosens. Bioelectron.， ?2015，? 73： 85-92.

67Yi Y， Zhang D， Ma Y， Wu X， Zhu G. Anal. Chem.， ?2019，? 91（4）： 2908-2915

68Liang W， Rong Y， Fan L， Dong W， Dong Q， Yang C， Wong W Y. J. Mater. Chem C， ?2018，? 6（47）： 12822-12829

69Yang H， Lu F， Sun Y， Yuan Z， Lu C. Anal. Chem.， ?2018，? 90（21）： 12846-12853

70Zhu G， Gai P， Wu L， Zhang J， Zhang X， Chen J. ChemAsian J.， ?2012，? 7（4）： 732-737

71Wu S， Fan S， Tan S， Wang J， Li C P. RSC Adv.， ?2018，? 8（2）： 775-784