基于上转换发光技术的生物传感器及其应用

为实现对特定生物分子的高灵敏度快速检测与分析。采用上转换发光材料作为标记物,研制成功一台基于上转换发光技术的新型光学免疫生物传感器。该传感器利用上转换发光材料在红外光激发下发射可见磷光的特性,通过对免疫层析试纸条上经生物反应而结合上去的上转换发光材料颗粒的含量进行检测,计算出被测样品中特定生物分子的浓度。实验结果表明,该传感器具有较好的生物特异性,对兔抗鼠疫免疫球蛋白(IgG)标准样品的检测灵敏度达到ng／ml量级,并在200～6000ng／ml浓度范围内具有良好的线性响应特性,相关系数R^2≥0．95;对鼠疫耶尔森氏菌抗体的敏感性明显高于间接血凝实验,且与免疫印迹检测实验结果具有较好的一致性。该传感器具有稳定、可靠、灵敏的工作性能,符合实际检测与分析的要求。     

镱铥共掺杂的氟化镧纳米粒子的亮蓝色上转换发光

采用反胶束法合成镱铥共掺杂的氟化镧纳米粒子.这种反胶束是由微乳液作为合成媒介,这些分散的纳米粒子在化学成分、尺寸分布上是可控的.产物形貌经场发射扫描电镜和透射电镜表征.固态样品分散在乙醇中,在未经超声处理时,样品表现为玉米棒样的聚集.棒的平均直径和长度分别为110,575nm.我们认为这种大量纳米粒子聚集成良好超结构是由于溶剂挥发,分子交叉链接或者表面活性剂分子附着于纳米粒子特殊晶面造成的.当样品经过超声处理后,由于超声振动破坏了上述因素,玉米棒形貌的聚集体转为大量纳米粒子.单个粒子的高分辨电镜显示出该纳米粒子的单晶结构.并且晶面间距约为0.366nm,与纯氟化镧六角相[002]晶面相一致.样品在300℃退火30min后的透射电镜照片显示纳米粒子的平均直径大约为35nm,这与XRD结果相吻合.并且,这些纳米粒子表现出了良好的单分散性,并且在978nm二极管激发下,纳米粒子呈现出亮蓝色上转换发光,这种上转换荧光粉在光电子或生物检测中有潜在的应用前景.     

聚乙烯吡咯烷酮修饰的NaYF4∶Yb3+/Er3+上转换 发光纳米粒子的制备及其生物兼容性

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,利用溶剂热法合成了NaYF₄∶20%Yb³⁺, 3%Er³⁺(摩尔分数)的上转换发光纳米粒子。利用扫描电子显微镜对粒子的形貌进行了表征,结果表明纳米颗粒的尺寸在30~40 nm,分布比较均匀。在980 nm红外光的激发下,样品能够发出肉眼可见的明亮的黄色上转换荧光。样品可以较好地分散在水溶液中形成透明澄清的溶液。利用MTT实验测量了不同给药浓度下NaYF₄纳米粒子是否对HeLa细胞具有生物毒性。结果表明:PVP修饰的NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺上转换发光纳米粒子具有较好的生物兼容性,对HeLa细胞无生物毒性,在生物荧光标记领域具有潜在的应用价值。     

Tm^3＋掺杂的PWG玻璃材料上转换发光的研究

对ＧｅＯ２－ＰｂＦ２－ＷＯ３－Ｔｍ２Ｏ３不同配比的情况下玻璃样品的制备进行了研究,测量了不同组份样品ＰＷＧ玻璃系统的Ｒａｍａｎ光谱,确定了Ｔｍ＾３＋在这个玻璃系统中蓝色上转换发光的有效泵浦波长为６５０ｎｍ,观察了在６５０ｎｍ激发下不同组份样吕的室温上转换发光。     

溶剂热法合成水溶性B-PEI/NaYF4∶Yb3+,Er3+ 上转换发光纳米粒子

以枝状聚乙烯亚胺(Branched polyethylenimine,B-PEI)为表面活性剂,水和二乙二醇作为溶剂,采用溶剂热法合成出尺寸为45 nm左右的水溶性B-PEI/NaYF₄∶Yb³⁺, Er³⁺纳米粒子。在室温980 nm光激发下,样品显示出较强的上转换发光。样品表面的B-PEI分子中的氨基可以连接生物分子。细胞毒性实验显示样品具有较低的细胞毒性。以上结果可以为上转换发光纳米粒子在生物医学领域的应用提供有益的参考。     

反应物浓度对NaYF4∶yb3+,Tm3+晶相的影响

利用水热法,制备了具有不同形貌的NaYF4:20％ Yb3+,1％Tm3+上转换发光粒子.利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、发光光谱测量等手段对样品进行了形貌、晶相和发光性质的表征.结果表明,通过调控反应物的浓度,可以实现NaYF4基质从立方相到六角相的晶相转变.在980 nm红外光的激发下,六角相的NaYF4∶ 2...     

上转换纳米粒子CaF2∶E3+,Yb3+的合成及其温敏特性

采用水热合成法制备了CaF2∶Yb3+,Er3+上转换纳米粒子.在980 nm激发下,研究了来源于Er3+的2H11/2/4S3/2→4I15/2跃迁的绿光发射和来源于4F9/2→4I15/2跃迁的红光发射.由于Er3+具有一对热耦合能级(2H11/2/4S3/2),所合成的样品在293～573 K温度范围内有良好的温敏特性.利用荧光强度比(FIR)技术,测得样品在483 K时具有最大灵敏度0.002 85 K-1.     

球磨法对不同基质上转换发光的影响

分别利用高温固相法和高能球磨法,在反应温度为1 100℃、反应时间为2 h的条件下合成了以Y2O3、La2O3、LiTaO3为基质的双掺和三掺Tm3+、Er3+、Yb3+发光粉。XRD测试结果表明,高能球磨法制备的Y2O3、La2O3、LiTaO3材料的相纯度高于高温固相法。用980 nm红外激光分别对两种合成方法制得的样品粉末进行发光性质的检测,结果表明高能球磨法制得样品的发光强度高于高温固相法样品。不同基质样品的上转换发光性质表现为:Tm3+、Yb3+掺杂呈蓝光;Er3+、Yb3+掺杂呈黄光;Tm3+、Er3+、Yb3+三掺样品的发光减弱,颜色可调。     

激光应用 激光生物学

Q631 2006043039上转换发光免疫试纸条扫描检测系统研究=Scanning de-tection system of UPT-based i mmunoassay test strip[刊,中]/卢健(中科院上海光机所.上海(201800)) ,周蕾…∥光子学报.—2006 ,35(4) .—555-560研制了一种以上转换发光材料作为标记物的扫描检测系统,有别于传统的测量方法,可做出定量和多重分析。扫描检测系统以扫描方式逐点测量经生物反应而结合上去的UCP颗粒的含量,记录整个免疫试纸条的信息,计算出被测样品中特定生物分子的浓度。实验结果表明,该系统对兔抗鼠疫免疫球蛋白(IgG)标准样品的检测灵敏度达到百ng/ …     

镱浓度对钬镱双掺二氧化钛上转换发光的影响

以钛酸丁酯为前躯体,乙醇为溶剂,冰乙酸为催化剂,用溶胶-凝胶法制备了TiO2∶Ho3+/Yb3+上转换发光纳米粉体,并研究其上转换发光机制.通过X射线衍射,能谱及扫描电镜对样品进行表征,结果表明样品是金红石型结构的粉体,样品中含有所掺杂的元素Ho和Yb,样品颗粒非常细小,直径约为100 nm,呈球形,并有明显的团聚现象.在常温下选用中心波长为980 nm、最大输出功率500 mV二极管激光器作激发光源测定样品的上转换发光性能,结果显示:在TiO2∶Ho3+/Yb3+样品的上转换荧光光谱中观察到红光和绿光,且绿光的强度比红光的强,绿光的强度约是红光强度的两倍,当Yb3+离子浓度为2.5 mol%时,位于543 nm处绿光的发射强度达到最大值.并详细研究了上转换发光机制.     

上转换磷光生物传感器信号处理算法

为了提高上转换磷光生物传感器的工作效率和自动化程度,将互相关滤波技术用于对传感器采集到的信号进行预处理,基于预处理后的信号特征提出了一种简单有效的自适应边界提取算法.该算法可对免疫层析试纸条功能带(包括检测带T和质控带C)的边界线进行自动定位,并根据这些边界线计算出检测结果.实验结果表明:该算法在多种测试条件下对0～450ng/ml系列浓度标准样品进行检测,具有良好的稳定性和可靠性;且结果的重复性远优于10%,满足生物医学检测的要求.     

上转换磷光生物传感器信号处理算法

为了提高上转换磷光生物传感器的工作效率和自动化程度,将互相关滤波技术用于对传感器采集到的信号进行预处理,基于预处理后的信号特征提出了一种简单有效的自适应边界提取算法.该算法可对免疫层析试纸条功能带(包括检测带T和质控带C)的边界线进行自动定位,并根据这些边界线计算出检测结果.实验结果表明：该算法在多种测试条件下对0～450ng/ml系列浓度标准样品进行检测,具有良好的稳定性和可靠性|且结果的重复性远优于10%,满足生物医学检测的要求.     

Measuring normal spectral emissivities of niobium by a pulse-heating technique: 1000 K to the melting point

The normal spectral emissivity of niobium strip specimen is measured using a new pulse-heating reflectometric technique. The hemispherical spectral reflectivity of the surface of a strip tangent to an integrating sphere is determined by a high-speed lock-in technique. At the same time, the radiance temperature of the strip is measured by the multi-wavelength high-speed pyrometer from approximately 1000K to the melting point. Details of the measurement method and of the related calibration techniques are reported. Results of the normal spectral emissivity of niobium at 633, 753, 827, and 905 nm from room temperature to its melting point are presented. The accuracy of spectral emissivities is estimated better than 5%.     

条纹图像边缘检测在热轧带钢平坦度测量中的应用

平坦度是描述带钢板形质量的主要参数之一,平坦度在线测量对于板形控制至关重要。研究了一种新型的基于数字投影和条纹边缘检测技术的平坦度测量系统,阐述了该系统的测量原理、硬件构成及系统软件,软件包括图像处理、坐标变换及平坦度计算等。该测量方法属于三维全场式测量方法,能克服带钢垂直运动给测量带来的不利影响,与目前广泛应用的传统测量方法相比,抗干扰能力强,测量结果更准确,且成本较低。     

基于法线引导的激光中心线提取方法

在线结构光三维测量系统中,高精度激光条纹中心线提取是提高测量精度的关键。针对现有激光中心线存在提取精度不高、保留细节差等问题,提出了一种基于法线引导的激光中心线提取算法。该算法具体实现步骤为:首先,对图像进行预处理,结合边缘检测和几何中心法对激光线初步提取;然后,用主成分分析法(principal component analysis,PCA)求取其法线,在激光中心点处划分角度八邻域,通过法线角度引导搜寻有效点集;最后,利用灰度重心法对点集进行亚像素提取。实验结果表明:该算法均方根误差与灰度重心法相比提高了0.233 9像素,比Steger算法、方向模板法更好地保留了光条细节,可以更精确地提取光条中心,达到亚像素级的精度。     

压电条SH声辐射场研究

具有一定宽度和厚度的无穷长压电条置于均匀各向同性半空间上, 压电条在电激励下产生机械振动从而在整个空间产生声场. 将压电条取为6mm晶系, 其对称主轴沿长度方向. 针对这 种压电换能器结构, 深入研究了SH波的激发和辐射特性. 首先将压电条中的声场展开为傅里 叶级数, 而将压电条下的无界半空间中的声场展开为傅里叶积分, 然后根据边界条件得到了 整个空间中声场的求解方案, 通过数值模拟计算了声场的分布特性, 并和传统方法进行了定 量的对比和分析. 最后采用最陡下降法(鞍点法)研究并得到了压电条声辐射场的远场近似表 达式, 分析了声场的指向性规律. 结果表明只有当频率f和压电条宽度a的乘积 fa<1 kHz·m 时, 传统方法得到的结果是可靠的，当频率升高时，压电条内应力和位移呈振荡式分布，频率愈高振荡愈激烈，且与传统方法的差异愈大.本文对声学微系统与声传感器件的研究具有 重要意义. 关键词： 压电条 6mm晶系 表面位移 指向性因子     

The computer simulation and classical interpretation of fast ion emission profiles near planes

Abstract

The techniques of computer simulation are used to generate the velocity distribution of ions emerging near close packed planes from a crystal surface. We concern ourselves in particular with protons and α-particles, 5 to 100 keV, near (100) planes in copper. The ions are initially emitted from either a lattice site-the ‘blocking case ‘or any other given point within a unit cell’ intermediate emission’. The resultant profiles are compared with an analytic model due to Andersen⁽⁶⁾ based on the continuum approximation, and the validity of this model is thereby assessed. A simpler analytic model in which the interplanar continuum potential is approximated by a pure harmonic is also developed and compared with the previous two. Using the harmonic approximation we obtain a relatively simple relationship between the yield measured exactly parallel to a plane and the position of the original emission site. It is suggested that such a relationship could be of importance for experiments that can measure nuclear lifetimes of the order of 10^?18 to 10^?16 seconds.     

非放射性碘标记-电感耦合等离子体质谱用于免疫分析研究

研究了非放射性碘标记-电感耦合等离子体质谱免疫分析体系,该体系以兔抗大肠杆菌作为模型抗原,羊抗兔IgG蛋白为抗体,建立了一种新的免疫分析方法。实验中采用溴代琥珀酰胺(NBS)为氧化剂,实现非放射性127I标记羊抗兔IgG蛋白,探索了标记的最佳条件,标记率为63.12％; 标记物在Sephadex G50柱上分离纯化后,研究了I-羊抗兔蛋白的稳定性,结果表明,标记物在4 ℃放置96 h后几乎没有碘脱落,并保持一定的活性。实验中采用聚苯乙烯96孔板作为固相载体进行免疫反应,以电感耦合等离子体质谱为检测手段,方法的检出限为0.12 mg·L-1,RSD(n=9)为3%; 该体系也可适用于其他活性蛋白、核酸等的标记和分析。     

Fatty acid binding site of mitochondrial uncoupling protein UCP2 as probed by EPR spectroscopy of spin-labeled fatty acids

Electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of spin-labeled fatty acids was used to investigate their interaction withEscherichia coli-expressed human mitochondrial uncoupling protein UCP2 refolded from inclusion bodies in nonaethylene glycol monododecyl ether (C₁₂E₉) micelles. 5-DOXYL-stearic acid and 4-PROXYL-palmitic acid bound to UCP2 exhibited additional clearly separated h_+1I, h_?1I “immobile” peaks in the low- and high-field region, respectively, separated by 42 and 44 Gauss, and extensively reduced h_+1M, h_?1M “mobile” peaks, separated by about 30 G, whereas with 7-DOXYL-stearic acid the I and M peaks were smoothed together into one wide peak. Competition of 4-PROXYL-palmitic acid with added palmitic acid, arachidonic acid, and all-cis-8,11,14-eicosatrienoic acid and of 7-DOXYL-stearic acid with arachidonic acid was indicated by the disappearance of the h_+1I, h_?1I “immobile” peaks, whereas redistribution in micelles without protein was indicated by the rising of the h_+1M, h_?1M “mobile” peaks. In conclusion, a competition of palmitic, arachidonic, and eicosatrienoic acid within a putative fatty acid binding site was observed for mitochondrial uncoupling protein UCP2. This finding together with the observation of EPR spectra of highly immobilized probes exclusively in the presence of the recombinant UCP2 suggest the existence of a fatty acid binding site on UCP2 which is a prerequisite of the fatty acid cycling mechanism as previously postulated for UCP1.