纳米金生物探针及其应用

纳米技术与生物技术的融合,使纳米生物技术获得了很多重要的进展.纳米金作为研究较早的一种纳米材料,其在纳米生物探针方面的应用是最近几年较为活跃的研究方向.本文评述了近年来纳米金探针在生物分析中的应用及进展,阐述了纳米金与生物大分子作用的机理,介绍了纳米金探针在核酸分析、免疫分析、单细胞分析和靶向药物载体4个方面应用的最新进展,并对其未来的发展方向进行了展望.     

纳米金光学探针的生物分析应用新进展

纳米金作为研究较早的一种纳米材料,在光分析检测尤其是用于生物分析方面日益受到人们的关注。本文结合本课题组在纳米金方面的研究,综述了近年来纳米金光学探针在生物分析方面的应用进展,并对其发展前景进行了展望。综述引用文献45篇。     

抗体和寡核苷酸双标记纳米金生物探针的制备及生物学特性

纳米金通过静电吸附抗体, 与寡核苷酸共价结合制备双标记纳米金生物探针, 比较了双标记纳米金生物探针和单标记抗体IgG或ss-DNA的稳定性和反应性. 结果表明, 在水溶液中纳米金由于ss-DNA的结合使IgG抗体的吸附能力明显改善, IgG的吸附也影响二硫苏糖醇(DDT)对ss-DNA的解离作用. 双标记纳米粒上覆盖(50±15)条ss-DNA和(10±2)条IgG, 较单标记ss-DNA纳米金上的(70±15)条要少. 斑点免疫和杂交实验证明, 纳米金表面标记的IgG和ss-DNA具有良好生物学活性. 双标记纳米金生物探针在超微量蛋白质的检测中具有应用价值.     

纳米粒子在生物分析中的应用

纳米粒子探针与传统的有机染料相比有更好的光谱特性和光化学稳定性。本文介绍了3种类型的纳米粒子在生物分析中的应用，并评价了其作为生物荧光探针的发展前景。     

纳米探针芯片技术用于微量乙肝病毒DNA的检测

利用两组探针修饰的微粒:(1)表面标记有可与待测乙肝病毒(HBV) DNA另一端结合的纳米金探针1(信号探针)以及可与信号探针部分结合的纳米金探针2(检测探针);(2)表面标记有可与待测HBV DNA一端结合的磁珠探针(捕捉探针1).检测靶HBV DNA时,磁珠探针与信号探针在液相中可分别与HBV DNA靶序列一端结合最终形成三明治样结构.再以磁场将三明治样复合物从反应液中分离,以DTT溶液将信号探针从纳米金颗粒上洗脱.洗脱后的信号探针数量反映靶基因的多寡,信号探针一段与预先点样的基因芯片上的捕捉探针2结合,检测探针与信号探针另一段相结合,最后用银染液将检测探针显色从而得到靶目标DNA相对定量信息.结果表明,本检测方法的检测灵敏度达到10-15 mol/L水平.检测时间少于1.5 h,检测结果与HBV DNA水平呈现较好的线性关系且无假阳性结果;本方法有望用于乙肝病人血清中HBV DNA的快速筛测及其它微生物基因的检测.     

金纳米粒子的表面修饰及生物应用进展

近年来纳米材料被广泛应用于生物医学、航空航天和精细化工等领域。构成纳米材料的纳米粒子具有小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等性质。其中金纳米粒子由于其独特的荧光特性、良好的生物相容性和表面等离子共振等性质,被广大科研人员进行深入研究。例如,在生物医学领域,科研人员构建了一系列新型的金纳米比色传感器、光学探针及各类载药体系等。然而,目前金纳米粒子仍存在水分散性差、肾清除效率低和量子发射产率低等问题,限制了其广泛应用。因此,研究人员对金纳米粒子表面进行多样化修饰,从而能有效克服上述缺点。本文就目前主流配体表面修饰金纳米粒子的研究进展进行了详细总结,着重介绍了功能化金纳米粒子在生物成像、生物检测、生物治疗三方面的应用,最后对金纳米粒子的临床治疗机制的探索以及商业化的应用进行了展望,希望能为相关领域的研究者们提供新思路。     

贵金属纳米团簇的制备及在生物检测中的应用

介绍了贵金属纳米团簇(noble metallic nanoclusters, NMNCs)的研究现状及其作为一种新型荧光标记纳米材料在生物检测中的重要作用。重点总结了贵金属纳米团簇的优异性质、三种常用的制备方法(模板法、单分子层保护法和蚀刻法)及其近年来在生物传感器、生物探针、细胞标记及成像等领域的应用进展。简要评述和展望了贵金属纳米团簇的发展方向和应用前景。     

基于纳米金探针和基因芯片的DNA检测新方法

运用荧光纳米金探针和基因芯片杂交建立一种新的DNA检测方法. 荧光纳米金探针表面标记有两种DNA探针: 一种为带有Cy5荧光分子的信号探针BP1, 起信号放大作用; 另一种为与靶DNA一部分互补的检测探针P532, 两种探针比例为5∶1. 当靶DNA存在时, 芯片上捕捉探针(与靶DNA的另一部分互补)通过碱基互补配对结合靶DNA, 将靶DNA固定于芯片上; 荧光纳米金探针通过检测探针与靶DNA及芯片结合, 在芯片上形成“三明治”复合结构, 最后通过检测信号探针上荧光分子的信号强度来确定靶DNA的量. 新方法检测灵敏度高, 可以检测浓度为1 pmol/L的靶DNA, 操作简单, 检测时间短. 通过改进纳米金探针的标记和优化杂交条件, 可进一步提高核酸检测的灵敏度, 这将在核酸检测方面具有重要的应用价值.     

金纳米粒子探针的合成及应用

由于金纳米粒子(AuNPs)具有与大小、形状和聚集程度相关的物理和化学特性,被广泛应用于各种生物分析和生物医学检测技术中,并发展成具有高选择性、高灵敏度的生物分析检测手段。以AuNPs为探针的分析方法通常具有简单、快速、灵敏度高的优点,并能应用于实际样品检测。本文综述了目前生物分子修饰的AuNPs探针的合成及其在检测金属离子、小分子、DNA、蛋白质和细胞内分析等方面的应用。     

纳米金免疫凝集比率光度法检测IgG

利用柠檬酸钠还原法制备了13nm胶体金,透射电子显微镜表征其具有良好的单分散性,通过它与牛血清蛋白(BSA)作用的紫外-可见光谱表明其对蛋白具有良好的生物亲和性。以羊抗人免疫球蛋白G(IgG)修饰的金纳米粒子作探针,基于金纳米粒子免疫聚集导致其消光系数和分散度的变化建立了人IgG的比率光度分析方法。结果表明所制备的纳米金标记探针在人IgG浓度100ng/mL～100μg/mL范围内有良好的线性响应,加标法测定结果表明该法具有良好的回收率和精密度。以细胞色素C(CytoC)和辣根过氧化物酶(HRP)两种蛋白质作对照实验,发现所制备的金纳米探针对IgG具有高度的特异性。     

单细胞分析研究进展

单细胞分析可以揭示生命基本单元——细胞物质组成、生理行为的多样性和差异性,是当今生命分析的主流前沿技术。同时,也对分析技术的定量检测极限、分辨率和精密操控能力提出了新挑战。文章着重从单细胞分离、检测、成像等几个主要方面,综述了单细胞技术研究的最新进展,并对分离和检测技术的发展作了展望。     

The risk of altering soil and sediment samples upon extract preparation for analytical and bio-analytical investigations—a review

Organic total extracts play an important role in soil and sediment risk assessment. Beside a routine application in analytical chemistry, they are used in bio-analytical investigations as a “worst-case scenario” or, e.g., in order to simulate chronic intoxication, and as samples for effect-directed analysis. While theoretically providing highly reliable data and good reproducibility, the whole process of sample handling and extract preparation can lead to extracts that might fail to accurately represent a toxic potential of their corresponding sampling site. This review identifies and discusses the most important possible alterations that have the potential to lead to over and, more often, underestimation of the effectiveness of extracts. Since incorrect data will compromise soil and sediment risk assessment as a whole, results from analytical and bio-analytical investigations of extracts demand cautious interpretation. Reliability of extract testing grows with reproducibility; experiments should therefore be repeated with independent extraction replicates. New or optimized extraction procedures should circumvent the issues mentioned here while being suitable for routine application.     

二维纳米金单层膜的构建及其生物电化学应用

利用Langmuir-Blodgett (LB)技术在氧化铟锡(ITO)电极上制备了二维纳米金(nano-Au)单层膜,采用扫描电子显微镜表征了二维纳米金单层膜.实验结果表明:表面压为28 mN/m时,可获得分散性好、形状规则且分布均匀的二维球形纳米金单层膜.利用LB技术制备了肌红蛋白(Mb)薄膜,并将其固定在二维纳米金单层膜修饰的电极表面,研究了肌红蛋白LB膜的直接电化学行为.结果表明:纳米金粒子能够有效地加速肌红蛋白的电子转移,其电子转移速率为1.415 s-1.     

Integrated bio-inorganic hybrid systems for nano-forensics

This tutorial review describes a new class of data processing system that applies information theory at the molecular level. We also summarize the recent multidisciplinary advances in biotechnology and nanotechnology that have facilitated the development of reliable nano-level code systems. After a brief introduction of information theory, we present possible ways to adapt this concept to the molecular world. This review explains the requirements and solutions for each step necessary to apply a nano code system to real products. Finally, we introduce a designed nano code system for agricultural products as one example of the many possible applications for nano codes.     

自组装短肽作为“实时监控”纳米材料的初步研究

本文主要采用圆二色谱仪、原子力显微镜、刚果红染色等来探究手性自组装短肽GFS-15的二级结构、纳米形态和宏观形貌特征;通过循环伏安曲线、圆二色谱来检测浓度、时间、盐离子对它自组装过程的影响。结果表明,GFS-15能形成纳米纤维,能和金电极结合且影响其电化学行为,还可以作为细胞的三维培养基质材料;细胞三维培养常规实验以及细胞三维培养实时监控实验表明,细胞可在该肽形成的纳米三维微环境中生长,也能组装在金电极传感器的(纳米金)表面。本研究将为生物实时监控以及纳米生物医学的前沿研究打下基础。     

利用化学指示剂在多相催化反应中进行高通量筛选

 介绍了一种简单的组合化学技术,该技术利用催化反应中产物或反应物导致的化学指示剂的颜色变化快速地指示反应进程. 选用甲基橙为指示剂,分子筛为催化剂,考察了不同反应条件下羧酸的酯化反应,并用气相色谱和高效液相色谱分析方法对实验结果进行验证. 结果表明,利用化学指示剂进行的高通量颜色筛选结果与色谱检测结果很好地吻合,该方法具有简单和高效的特点,可应用于对化学指示剂敏感的反应.     

Sol-Gel技术与纳米材料的化学剪裁*

本文以SiO₂ 纳米材料为实例, 阐述了sol-gel 化学的基本概念, 讨论了SiO₂ 纳米材料在结构剪裁和性能调控方面的研究进展和前沿问题, 并指出sol-gel 技术已经成为实现化学剪裁合成纳米材料的主要手段。