多感知集成的柔性电子皮肤

具有类人皮肤功能的柔性电子皮肤,由于其在可穿戴电子、健康监测、智能机器人、智能假肢等领域具有广阔的应用前景已成为研究热点,这些应用需求对电子皮肤的传感功能、结构特征、信号处理等提出了特殊要求.本综述从人体皮肤感知功能出发,论述了电子皮肤所需具备的关键传感功能和实现方法,包括压力、温度、湿度、流场、材质等信息传感;综述了多感知集成技术,主要分为直接集成法、功能材料法和检测统一法等三种,论述了各种方法的优缺点;最后提出柔性电子皮肤在多感知集成方面所面临的挑战和发展方向.     

药食同源中药材鉴定技术研究进展

药食同源中药材具有营养和药用的双重价值,因此被广泛应用于食品、医药等领域。药食同源中药材鉴定是药食同源中药材应用的基础。近年来,随着各学科内容和方法的丰富和创新,药食同源中药材鉴定技术也得到了发展,涌现出一些新的技术和方法。同时,多元化的现代鉴定技术和传统鉴定技术形成了相互补充、相互促进的关系,有利于研究制定规范化的药食同源中药材质量标准,并推动中医药的现代化、科学化、国际化创新发展。本文介绍了药食同源中药材的历史背景和发展现状,总结了传统经验鉴定、分子生物学鉴定、光谱鉴定、色谱-质谱联用鉴定等各种鉴定技术的特点和优势,对国内外新技术、新方法的应用进行了重点阐述,并对药食同源中药材鉴定技术的发展趋势进行了展望,以期为相关领域技术人员提供参考。     

等离子体金属纳米结构在SERS传感及可穿戴应力传感中的应用

等离子体金属(金、银)纳米结构因其特有的理化性能,被广泛应用于表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)传感及可穿戴应力传感领域。其中,SERS是一种应用贵金属纳米材料增强拉曼散射信号的检测技术,该技术灵敏度高、特异性强,已被广泛用于生物医学、环境监测、食品药品检测等领域。随着电子检测技术和柔性电子材料的快速发展,柔性可穿戴传感技术也得到了快速发展,且取得了大量的研究成果。SERS检测技术主要依赖于贵金属纳米增强基底材料,而基于贵金属纳米结构的可穿戴传感元件对人体微应力、微应变的传感具有极高的灵敏度。SERS增强基底材料与可穿戴应力传感元件材料具有互通互用性,将贵金属纳米SERS基底应用于柔性可穿戴式检测,这是SERS检测技术比较新颖的、尚未深入研究的应用领域之一。该文综述了贵金属溶胶纳米结构的材料组成分类以及该类材料在SERS和可穿戴应力传感中的应用,并分析了胶体贵金属纳米结构组成及成分对SERS传感、可穿戴应力传感灵敏度、可重复性及稳定性的影响,最后展望了贵金属胶体纳米结构在SERS传感和柔性可穿戴应用中的发展趋势。     

植物激素电化学传感技术研究进展

植物激素是植物自身合成的微量小分子有机物,作为信号分子,在极低浓度就能对植物生长发育产生显著调控作用.植物激素的超微量及原位测定技术是该研究领域的重要研究课题.在众多的检测手段中,电化学方法因其高灵敏和可动态监测等特点而备受青睐.本文综述了近年来植物激素电化学传感技术的最新研究进展,内容涵盖植物激素电化学生物传感、植物激素直接电化学传感、植物激素光电化学传感、植物激素分子印迹电化学传感等研究领域,并对植物激素电化学传感技术的发展趋势进行了展望.     

中空多壳层结构材料的制备及气体传感应用研究进展

先进气体传感器技术在现代社会安全生产生活中扮演着极为重要的角色, 而高效敏感材料的设计与开发是其中的关键. 中空多壳层结构材料因其独特的层层嵌套的多壳层与多腔体结构而表现出特别的物理化学性质, 在气体传感领域显现出巨大的应用潜力. 传统的硬模板法、 软模板法以及基于奥斯特瓦尔德熟化和柯肯德尔效应的无模板法在中空多壳层纳米结构材料的普适制备及壳层结构的精确调控等方面存在诸多限制. 次序模板法的出现突破了上述限制, 促进了该领域的迅速发展. 本文简要回顾了中空多壳层结构材料制备方法的发展历程, 介绍了其在甲醛、 乙醇、 丙酮、 甲苯及二氧化氮等有害气体检测中的具体应用, 分析了其在气体传感领域的独特优势, 最后对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结与展望.     

表面等离子体共振免疫传感器在蛋白质检测中的应用及其研究进展

表面等离子体共振(SPR)技术是20世纪90年代发展起来的一种新型技术,应用SPR原理可检测生物传感芯片上配位体与分析物之间的相互作用情况,在生命科学、医疗检测、药物筛选、食品检测及环境监测等领域具有广泛的应用需求.SPR技术可与免疫传感器结合,利用抗原抗体的特异性反应可用于各种蛋白质抗原的检测.本文重点总结了SPR免疫传感器在食品及医疗领域蛋白质检测的应用,综述了近年来SPR免疫传感技术在这该领域的研究热点及进展.     

共价有机框架在传感中的研究进展

共价有机框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)作为一种由有机结构单元通过共价键连接而成的晶态有机多孔材料,具有结晶性好、密度低、比表面积高以及结构可设计性强等特点,已在分子吸附与分离、催化、光电及能源等领域展现出巨大的应用潜力.近年来,COFs因其固有的结构特点,在传感领域也逐渐引起了科研工作者的广泛关注.主要综述了COFs在爆炸物传感、湿度传感、金属离子传感、pH传感、生物传感、气体传感等领域中的研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

SERS生物传感技术及其应用进展

表面增强拉曼散射(SERS)生物传感技术是以生物成分为敏感元件或探测对象,研究生物分子间相互作用的重要工具之一,被广泛应用于环境监测、食品安全、临床检验及疾病诊断等众多领域.本文总结了耦合增强SERS生物传感技术方面的进展及其在分析检测和癌症诊断方面的应用.主要包括基于耦合增强SERS生物传感技术方法、高灵敏度的SERS传感芯片的制备及其应用和新型SERS技术研究癌细胞及组织.     

有机电化学晶体管及其在生物电子学领域的应用进展

有机电化学晶体管(organic electrochemical transistor, OECT)具有高跨导、低工作电压和高灵敏度等特点,在逻辑电路、传感器件、健康检测和仿生电子等领域显示出广泛的应用潜力. OECT器件采用独特的液态电解液结构,赋予其优异的水介质稳定性和生物兼容性,能够将微弱的离子和生物信号放大并转换为电学信号输出,因此在生物电子学领域具有内在的应用优势.本文综述了近年来OECT器件在生物电子学领域的研究进展与发展现状,从OECT器件的结构和工作原理出发,重点介绍了OECT技术在生物生理信号监测、生物化学传感和仿生神经形态方面的应用进展,最后讨论了OECT技术在生物电子学领域中仍存在的关键挑战和未来发展方向.     

有机智能传感材料与器件研究进展

有机光电子材料具有柔性、低成本、可大面积加工以及分子结构可调等特点,在可穿戴智能器件领域具有巨大的应用潜力.有机分子可以通过结构的设计调节其光学、电学、机械和化学等特性,从而实现丰富的传感功能.有机智能传感器具有快速响应、高选择性、高灵敏和机械柔性等优势,被广泛应用于环境监测、电子皮肤、医疗监测、人机交互等智能感知领域.本文综述了近年来有机智能传感材料与器件的研究进展,包括小分子半导体、聚合物半导体和导电聚合物等有机传感材料,以及化学传感器、温度传感器、光学传感器和机械传感器等有机智能传感器件的前沿应用,重点介绍了目前生物传感器、仿生传感器等智能感知器件和系统的发展现状,并对其未来发展过程中面临的挑战进行了分析.     

A novel real-time cell electronic analysis technology for the authentication and quality control of natural medicines

The study was designed to explore the potential applications of the real-time cell electronic analysis technology in the quality evaluation of natural medicines. The natural medicinal Flos Carthami was discussed as a methodological example and the specific time/dose-dependent cell response profiles （TCRPs） were produced by the real-time cell electronic analysis technology. The similarity and bioactivity were obtained by analyzing all TCRPs. Meanwhile, an HPLC method according to the Chinese Pharmacopeia （edition 2010） was used to evaluate the quality of Flos Carthami. The correlation was obtained by comparing the results produced by the two different approaches. By analyzing the data, five different samples ofFlos Carthami can produce remarkably similar TCRPs. The quality ofFlos Carthami was evaluated by both the HPLC and the TCRPs analysis-based approaches and similar results were obtained. The results suggest that the same natural medicine from different locations could produce similar TCRPs. By analyzing the TCRPs, the bioactivity and quality evaluation of natural medicines can be obtained. This technology is a physiologically relevant approach for the quality evaluation of natural medicines. The ultimate aim of our study is to establish a new standard for quality evaluation.     

高效液相色谱-质谱联用技术的应用进展

高效液相色谱-质谱联用技术具有高分离能力、高灵敏度、应用范围广和极强的专属性等特点。对高效液相色谱-质谱联用技术在药物分析、食品分析和环境分析等领域的应用,特别是在中草药成分分析、中药指纹图谱研究、药物代谢研究、体内药代动力学研究、西药及中成药成分分析、药物筛选研究等方面的应用进行了综述。     

扫描透射电子显微镜技术及其在中药研究中的应用

扫描透射电子显微镜(STEM)兼具透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的优势,具有高分辨成像、强原子衬度敏感以及图像易懂、直观等优点,已成为材料微结构和微区分析的必要性工具. 中药研究有着悠久历史,显微技术一直是研究药材微特征和作用机制的重要手段之一,具有其他手段不可替代的作用. 综述了STEM的原理、方法、技术特点,以及其在中药显微结构和纳米颗粒等方面的应用,以期为进一步扩展中药微特征领域的研究作参考.     

纳米TiO_2材料对人类健康的环境风险分析

纳米二氧化钛具有卓越的物理化学性能,在环境、医学、电子信息等众多领域得到了广泛的应用.然而,随着纳米二氧化钛材料的广泛应用,它给环境及人类健康带来的潜在风险也开始引起人们的关注.相关研究表明,纳米二氧化钛颗粒或含纳米二氧化钛的材料对某些生物具有明显的毒性作用,且在特定条件下这种毒性作用会加强.本文对目前有关纳米二氧化钛应用中有关环境及健康风险的文献进行了综述,在介绍纳米二氧化钛材料在光催化作用等领域应用的基础上,分析了其对环境及人类健康可能带来的潜在风险,并提出了目前研究中存在的不足及进一步研究的建议.     

毛细管电泳用于药物分析的研究进展

药物分析是毛细管电泳（CE）的重要应用领域,所有CE分离模式与检测方法都在各种药物及其不同形式样品的分离分析中显示出特色和应用能力。该文从药品分析领域中的小分子药物（包括手性药物）及其有关物质、中药与天然产物、体内药物分析、生物制品药物分析等几个方面,综述了近几年CE在这些传统药物分析领域应用的研究进展。限于篇幅,未包括现代药物分析研究比较活跃的理化常数测定、亲和毛细管电泳与结合常数研究（药物与受体间的相互作用等）、临床生物标志物分析、代谢组学和微流控芯片CE分析等方面的内容。根据目前传统药物分析领域的发展,该文关注到近期CE在顺应药物分析的法规需求、电容耦合非接触电导检测（CE-C⁴ D）、改进检测灵敏度与精密度、CE-十二烷基硫酸钠（SDS）毛细管电泳、全柱成像毛细管等电聚焦（icIEF）、抗体分析等方面的新进展。该文结合文献,讨论了目前传统药物分析领域的需求,以及CE在其中的地位、挑战和机遇。对目前CE主要作为互补分析方法在化学药和中药分析中的应用研究提出了一些针对性的建议,期待CE在生物制品分析中的特色和能力得到进一步的发挥,同时提出CE-MS和对CE分析重复性改进等新进展可能对未来CE应用领域的大幅度扩展。该综述主要涉及近3年（2017年1月到2020年2月）及部分2016年的相关文献。     

Quality control of herbal medicines by capillary electrophoresis: potential, requirements and applications

Herbal preparations, particularly those from traditional Chinese or Indian medicine, are becoming increasingly popular in Europe and the USA. Their application is often based on long-term historic use rather than on scientific evidences; thus, analytical tools to assure their efficacy, safety and consistency are in great demand. This review evaluates the importance of CE for quality control of herbal medicinal products during the last five years. After briefly describing the general characteristics of natural products analysis by CE, numerous applications on medicinal plants or herbal products are summarized. These examples not only reflect the enormous variability of CE with respect to buffer systems and detection modes employed, but also indicate an increasing importance of this separation technique for quality control purposes compared with more established ones such as HPLC.     

外加场分离技术与微流控技术联用在微纳尺度物质分离中的研究进展

微纳尺度物质的分离和分选在精准医学、材料科学和单细胞分析等研究中至关重要。精准、高效和快速的分离微纳尺度物质能够为癌症的早期诊断、生物样品检测和细胞筛选提供重要帮助,其中基于外加场分离技术的分离微纳尺度物质因可以对微纳尺度物质高效在线分离和分选,被广泛应用于微纳米颗粒、外泌体以及生物细胞的分离工作中,而目前多数外加场分离技术存在装备繁琐和样品消耗大等问题。微流控技术是一种通过制作微通道和微流控芯片操纵微小流体对微纳尺度样品组分进行分离的技术,因具有快速检测、高通量、在线分离、集成性高、成本低等优势现被应用于微纳尺度物质分离分析中,是一种微纳尺度物质分离的有效方法,通过在微流控芯片上设计不同的通道及外部配件提高主动场对微纳尺度物质分离效率。外加场分离技术与微流控技术联用可以实现微纳尺度物质的无损、高效、在线分离。该综述主要概述了近年来在微流控芯片上依托流动场、电场、磁场及声场等外加场分离技术来提高对微纳尺度物质分离效率的研究现状,并将各个外力场对单细胞、微颗粒等微纳尺度物质的分离进行分类介绍,总结各自的优缺点及发展应用,最后展望了外加场分离技术与微流控技术联用在应用于癌细胞的早期筛查、精确分离微尺度物质领域的未来发展前景,并提出联用技术的优势和未来应用等。     

Characterization of anticancer hypocrellin A encapsulated with silica nanoparticles

Hypocrellins, natural photosensitizers including hypocrellin A (HA) and hypocrellin B (HB), have been used as a traditional Chinese herbal medicine to cure various skin diseases. Hypocrellins have excellent antiviral activity, which can inhibit the growth of human immunodeficiency virus. They also exhibit significant light-induced antitumor property. In this article, thermal analysis technologies (e.g., differential scanning calorimetry and thermogravimetry) are employed to characterize whether the photosensitive hypocrellin A could be encapsulated with silica nanoparticle (SN) material or not, and evaluate the stability of inclusion complex. The results show that the inclusion complex exhibits improved performance in both stability and hydrophilicity than natural hypocrellin A. Fluorescence spectrophotometry studies have also been performed to verify the thermal analysis results. The results suggest that the thermal analysis technology could be used as an effective and rapid tool to characterize the encapsulation properties of the novel anticancer HA–SN complex.     

近期工业微生物关键技术和应用

近年来,随着宏基因组学、蛋白质组学和代谢组学等技术的发展,工业微生物技术在资源、医药和手性合成等领域已经成为热点技术,并开拓了电子和纳米技术等新的应用领域。本文综述了几项最新的工业微生物技术,主要包括:微生物环氧化水解酶催化合成手性二醇、微生物甲酸脱氢酶用于再生氧化还原反应的辅因子、通过噬菌体展示技术得到纳米级金属丝、代谢网络改造和重建用于传统发酵生产以及有机溶剂耐受菌和宏基因组技术的应用。