糖芯片研究

糖芯片是继基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片等之后发展起来的一种很有前景的生物检测技术,具有检测样品用量少、特异性高、高通量等优点,可以大大提高糖化学研究的效率。本文介绍利用共价结合法和非共价吸附法制备二维糖芯片,利用聚合反应制备三维凝胶芯片以及糖芯片在凝集素功能研究、病毒转染机制研究、细菌检测和免疫学研究等方面的应用,最后对糖芯片今后的发展进行了展望。     

基因芯片-玻璃表面两种不同DNA探针固定化方法的比较研究

研究了基因芯片相关的DNA探针在芯片表面最佳固定化方法。用两种不同的双功能试剂1,4-苯二异硫氰酸酯和戊二醛分别把5'-端氨基衍生的21-mer寡脱氧核苷酸探针直接共价固定到玻片表面,固定化的寡脱氧核苷酸探针与5'-端FITC标记的互补靶序列进行分子杂交,杂交后用配有CCD的IX70型荧光倒置显微镜成像检测。结果表明,两种固定化方法的效果都比较好,能检测到靶序列的最低终浓度为1.5×10^-9mol/L,优化了探针固定化时间、杂交时间、杂交温度等对DNA芯片分析性能的影响,为构建高灵敏度基因芯片打下良好基础。     

化学生物学解析疾病中O-GlcNAc糖基化功能:研究工具与策略

O-连接β-N-乙酰葡糖胺(O-GlcNAc)糖基化是广泛存在于蛋白质丝/苏氨酸残基的翻译后修饰.这一动态、可逆单糖修饰以位点特异性方式影响底物蛋白的结构和生物学功能,参与调控几乎所有细胞生理过程和重大疾病的演进过程.随着研究深入,O-GlcNAc糖基化生物功能的系统解析需要更多特异、精准的研究工具和糖蛋白质组学研究策略.近年来,化学生物学领域开发了包括小分子糖探针、生物正交糖代谢标记物、化学酶法、特异性抗体和凝集素等多种O-GlcNAc糖基化分析工具和方法,以此为基础进一步发展了O-GlcNAc糖蛋白质组学研究策略.同时,借助高分辨质谱,大量蛋白质O-GlcNAc修饰位点得以鉴定,极大促进了位点特异性O-GlcNAc的生物功能研究.本文综述了近年来这一领域的研究进展,以期为更多化学工具的开发提供依据,为揭示O-GlcNAc糖基化在疾病演进中的功能提供新的研究思路和策略.     

糖芯片最新研究进展

糖芯片是一种快速、高效、高通量获取糖-生物大分子相互作用信息的生物检测技术,对后基因组时代糖生物学的发展具有重大影响。本文主要论述了糖芯片固定化技术的最新进展,包括未经化学修饰的糖的化学固定,天然糖库及其固定,复杂寡糖的合成及其固定,糖基的密度差异固定化技术以及间隔基的引入技术。这些新的固定化技术保持了糖的化学结构,扩大了糖芯片的来源和应用范围,进一步提高了糖芯片的检测效率。此外,本文还介绍了虚拟筛选技术在这一领域的应用潜力以及糖芯片在医疗诊断等方面的应用,最后对糖芯片技术遇到的挑战和发展做了展望。     

糖芯片的检测及应用

糖芯片技术具有样品少、通量高和特异性强等优点,是一种糖组学研究的新的技术平台和强大的分析工具,已经广泛用于糖和蛋白质的特异性作用、酶活性和抑制剂、病毒入侵机理、细菌检测和免疫反应等方面的研究.本文简要介绍了糖芯片的原理、制备和信号的检测技术(荧光标记法、质谱法、SPR法等),分析了糖芯片在各个领域的应用及其发展前景.     

糖动态修饰与生物识别的原位化学探测

随着人类基因组学与蛋白质组学的蓬勃发展,人类糖组学解码成为了21世纪至关重要的科学命题.然而适用于糖组学研究,尤其是能在活细胞原位精细探测糖生物学信息动态变化的高效、通用化学工具仍相对稀缺.作者团队长期致力于糖动态修饰(生物分子糖基化与去糖基化)和糖介导生物识别(糖与凝集素或其它生物分子选择性相互作用)的原位示踪,发展了多种荧光分子探针原型,实现了上述糖生物学过程的动态探测与免标记高通量筛选.本文将系统介绍上述可用于糖生物学研究的全新化学技术原理,及其在凝集素、病毒、细菌以及哺乳动物细胞等不同结构尺度研究模型上的实用范例,最终提出该类技术方法的后续发展方向.     

碳纳米管的快速糖基化及用于糖-凝集素特异性识别作用的研究

将含糖基的简单两亲分子N-十八烷基麦芽糖酰胺(N-n-Octadecyl-D-maltonamide, NOMA)非共价修饰到单壁碳纳米管(SWNT)表面形成糖-碳纳米管复合体(NOMA-SWNT), 谱学和形态学结果表明, NOMA不仅能快速、高效地吸附到SWNT表面, 而且能有效地改善SWNT在水溶液中的分散性能. 以NOMA-SWNT管束为导通沟道构建了碳纳米管场效应管(CNTFET)器件, 检测了麦芽糖和伴刀豆凝集素蛋白(Con A)的特异性识别作用. 检测器件在每个修饰阶段的电学性能的变化证明了NOMA对SWNT的非共价糖基化修饰及用CNTFET来检测糖-凝集素特异性识别作用的可能性.     

罗丹明B硅纳米粒子探针及其在蛋白芯片检测中的应用

本工作将罗丹明B分子通过共价结合的方式成功地包裹在二氧化硅纳米粒子中,制备的纳米粒子荧光强度和罗丹明B分子相比提高了1000倍.对此硅纳米荧光粒子进一步进行了链亲和素修饰,成功制备了可特异性结合生物素修饰蛋白的纳米荧光检测探针.以反相蛋白质芯片检测为模式,研究了此探针对微量蛋白的检测性能.实验中将不同微量浓度的人IgG固定于醛基修饰玻璃片表面,并加入生物素标记的抗人IgG,结果显示在800fg～100pg含量的微量蛋白检测中此纳米荧光探针具有良好的线性关系,最小蛋白检测量可达100fg.与商品化亲和素偶联cy3荧光探针对比分析发现,本方法制备的荧光探针对蛋白的检测灵敏度可提高8倍,且具有成本低,生物修饰简单等优点.     

共价有机框架材料固定化酶的研究进展

共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一种新型的多孔材料,具有结构规整、骨架稳定、孔径结构可调等特点,被视为固定化酶的理想载体。我们主要总结了近10年来COFs材料作为载体,通过物理吸附、共价连接、包埋的固定化策略制备固定化酶的研究进展与应用,并讨论了COFs材料在酶固定化领域所面临的机遇和挑战。     

糖芯片制备和应用的最新研究进展

糖芯片是一种研究微量糖与生物大分子之间相互作用的生物检测技术,因其具有用量少、快速、高效和高通量等特点,现已被广泛应用到药物开发、免疫学,临床诊断和细菌检测等诸多领域中。近年来,尽管对糖芯片的制备方法和应用进行了较为深入的研究,但对糖芯片的制备方法和应用的综述还较少报道。本文主要介绍糖芯片的制备原理、非化学修饰和化学修饰制备糖芯片的最新方法,然后对糖芯片在自组装等方面应用的最新进展进行综述,并对糖芯片所遇到的挑战和发展趋势也作了展望。     

交联酶聚体技术研究进展*

交联酶聚体（CLEAs）是一类新型的固定化酶技术,具有制备简单、酶活回收率高、操作和保存稳定性强等优点。近年来,CLEAs技术与材料学、印迹工程、介质工程、反应工程学等相结合取得了一系列新进展,包括载体固定化CLEAs、包埋CLEAs、印迹法CLEAs、多酶CLEAs、CLEAs膜浆反应器等,在手性分子拆分与合成。抗生素生产等领域取得了一些成果。本文对CLEAs酶活影响因素及CLEAs技术的最新研究进展进行了分析与总结,并展望了需进一步深入开展的内容,有助于生物工程、酶工程、化学工程和材料科学等领域相关研究工作的开展。     

可溶性高分子负载催化剂*

均相催化剂的负载化是解决催化剂分离与回收的一条有效途径,也是绿色化学研究的重要内容。可溶性高分子,尤其是树状大分子作为另一类催化剂载体近年来受到了越来越多的关注。通过选择合适的反应介质,可溶性高分子负载催化剂可以在均相条件下催化有机反应,反应结束后通过外加不良溶剂的固/液相分离、温度等调控的液/液相分离以及膜过滤等方法进行催化剂的分离与回收。本文概述了在可溶性高分子负载催化剂研究中取得的新进展,重点介绍了负载手性催化剂在不对称催化反应中的应用。     

Noncovalent fluorous interactions for the synthesis of carbohydrate microarrays

A surface patterning method based on noncovalent immobilization of fluorous-tagged sugars on fluorous-derivatized glass slides allows the facile fabrication of carbohydrate microarrays. To expand the scope of these arrays, the first syntheses are reported of arabinose, rhamnose, lactose, maltose, and glucosamine tagged with a single C₈F₁₇-tail for ease of purification as well as array formation. Screening of these carbohydrate microarrays against lectins from Triticum vulgaris (WGA) and Arachis hypogaea (PNA) demonstrate that the noncovalent fluorous–fluorous interaction is sufficient to retain not only mono- but also disaccharides under the biological assay conditions.     

糖芯片的研究进展

糖芯片是生物芯片的一种,如基因芯片对于基因研究和蛋白质芯片对于蛋白质组研究一样,糖芯片在糖组学的研究中同样也将扮演重要的角色。本文系统介绍了糖芯片的制备流程及其应用,以及在糖芯片研发开发中的技术障碍。     

Preparation of Carbohydrate Arrays by Using Diels–Alder Reactions with Inverse Electron Demand

Carbohydrate microarrays are an emerging tool for the high‐throughput screening of carbohydrate–protein interactions that represent the basis of many biologically and medicinally relevant processes. The crucial step in the preparation of carbohydrate arrays is the attachment of carbohydrate probes to the surface. We examined the Diels–Alder reaction with inverse‐electron‐demand (DARinv) as an irreversible, chemoselective ligation reaction for that purpose. After having shown the efficiency of the DARinv in solution, we prepared a series of carbohydrate–dienophile conjugates that were printed onto tetrazine‐modified glass slides. Binding experiments with fluorescently labeled lectins proved successful and homogeneous immobilization was achieved by the DARinv. For immobilization of nonfunctionalized reducing oligosaccharides we developed a bifunctional chemoselective linker that enabled the attachment of a dienophile tag to the oligosaccharides through oxime ligation. The conjugates obtained were successfully immobilized on glass slides. The presented strategies for the immobilization of both synthetic carbohydrate derivatives and unprotected reducing oligosaccharides facilitate the preparation of high‐quality carbohydrate microarrays by means of the chemoselective DARinv. This concept can be readily adapted for the preparation of other biomolecule arrays.     

Preparation of carbohydrate arrays by using Diels-Alder reactions with inverse electron demand

Carbohydrate microarrays are an emerging tool for the high-throughput screening of carbohydrate-protein interactions that represent the basis of many biologically and medicinally relevant processes. The crucial step in the preparation of carbohydrate arrays is the attachment of carbohydrate probes to the surface. We examined the Diels-Alder reaction with inverse-electron-demand (DARinv) as an irreversible, chemoselective ligation reaction for that purpose. After having shown the efficiency of the DARinv in solution, we prepared a series of carbohydrate-dienophile conjugates that were printed onto tetrazine-modified glass slides. Binding experiments with fluorescently labeled lectins proved successful and homogeneous immobilization was achieved by the DARinv. For immobilization of nonfunctionalized reducing oligosaccharides we developed a bifunctional chemoselective linker that enabled the attachment of a dienophile tag to the oligosaccharides through oxime ligation. The conjugates obtained were successfully immobilized on glass slides. The presented strategies for the immobilization of both synthetic carbohydrate derivatives and unprotected reducing oligosaccharides facilitate the preparation of high-quality carbohydrate microarrays by means of the chemoselective DARinv. This concept can be readily adapted for the preparation of other biomolecule arrays.     

芯片毛细管电泳-安培检测系统

由于安培检测具有的高灵敏度、低成本、低能耗、易集成化便携化、与微加工技术匹配等特点,芯片毛细管电泳-安培检测系统（μCE-AD）的研究近年来得到人们广泛的关注。本文结合本课题组的研究工作,对近年来μCE-AD的研究进展进行评述;重点讨论了近年来在芯片的设计、集成化电极的制备、消除分离电压的干扰等方面的进展;同时介绍了利用分离电场拓展检测范围、阵列电极和阵列通道、化学修饰电极的应用、新型进样技术和试样预处理等方面的新成就;最后展望了未来μCE-AD的发展趋势。     

无机纳米稀土发光材料的制备方法*

无机纳米稀土发光材料作为一种重要的发光材料,由于具有独特的光、电和化学性质,使其在高性能磁体、发光器件、显示、生物标记、光学成像和光学治疗等方面得到了广泛的应用。稀土发光材料的这些性质与材料的尺寸和形状密切相关,近年来研究者已经利用多种合成方法制备了不同形状的纳米稀土发光材料,包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米纤维和纳米片等。本文综述了无机纳米稀土发光材料的几种常用的制备方法,包括水热/溶剂热法、有机/无机前驱体热分解法和超声辅助合成法等,评述了这些方法的优缺点,并结合课题组在无机纳米稀土发光材料制备方面的工作,对无机纳米稀土发光材料制备方法的发展进行了展望。     

离子液体的制备及应用*

离子液体由于具有独特的物理化学性质而成为一种新型的绿色溶剂,近年来成为国际上研究的前沿和热点。它为开发新型绿色工艺、实现传统重污染、高能耗工业过程的升级换代提供了新机遇。本文介绍了离子液体的合成与制备方法,以及离子液体在CO2捕集分离及转化利用、电解/电镀铝、SO2吸收、废水处理以及废旧塑料降解循环利用中的应用,展望了离子液体的发展前景。     

氧化铁磁性纳米粒子固定化酶*

纳米粒子作为酶固定化的载体,当其具有磁性时,制备的固定化酶易于从反应体系中分离和回收,操作简便;并且利用外部磁场可以控制磁性材料固定化酶的运动方式和方向,替代传统的机械搅拌方式,提高固定化酶的催化效率。在众多纳米材料中,氧化铁因其在磁性、催化等多方面的良好特性而倍受瞩目。本文对近年来各种氧化铁磁性纳米粒子固定化酶,尤其是固定化脂肪酶和蛋白酶的制备方法及其应用做了较为详细的阐述,对这些氧化铁磁性纳米粒子固定化酶的优缺点和发展前景进行了讨论。