离子液体在生物工程方面的进展

离子液体具有不挥发性、非易燃性、离子电导率高、物化性能稳定、电化学窗口宽、结构多样性与可设计性等诸多优良特性,近年来已在电化学、生物、绿色化学等领域发挥着至关重要的作用。本文综述了离子液体在生物方面的一些应用：作为理想的载体将目标基因或者药物运送到靶细胞中达到治疗的目的;探究离子液体的毒性对生物体的影响从而达到杀灭癌细胞等特殊细胞或绿色降解的目的;利用其电催化活性好、灵敏度高等特性制成生物传感器用于电化学检测;将离子液体作为核酸分离的载体,使得核酸的分离的过程简化、效率提高。     

负载型功能离子液体在有机合成中的应用研究进展

离子液体(ionic liquids, ILs)凭借其优良的物理化学特性以及对环境友好的特性,得到广泛应用,但ILs的高粘度性导致反应后分离困难、可循环利用性低等问题.而负载型功能离子液体(supported functional ionic liquids, SFILs)作为离子液体和多种材料的结合体,有着ILs和负载材料的双重优点,可回收性能高、绿色经济高效,在催化领域有着广泛的应用.主要对近几年几种不同类型的SFILs的制备、反应机理分析及其对反应的影响等研究成果进行了综述,包括负载磁性纳米颗粒的ILs、负载石墨烯、分子筛和有机-金属骨架等类型的ILs,.     

负载型离子液体的研究进展及发展趋势

离子液体作为一类新型绿色介质,具有低熔点、难挥发、宽电化学窗口、结构可调等特性.负载型离子液体将离子液体与不同种类载体结合,维持其流动或结构特性,具有高活性、高选择性、易回收、降低工艺能耗等优点,突破传统离子液体在工业应用中的限制,为实现离子液体规模化应用提供新方法.本文总结了负载型离子液体近年来的研究进展,介绍了负载型离子液体的分类及浸渍法、键合法、溶胶-凝胶法等常用的制备方法;阐述了其筛选预测模型及在模拟计算中的研究进展;论述了负载型离子液体在催化、分离中的应用进展;讨论了负载型离子液体未来的发展趋势.     

基于核酸分子识别的电化学分析方法与应用

核酸作为生物体遗传信息的载体以及分子生物学和生物分析化学中重要的功能分子,近年来在电化学分析中受到了越来越多的重视。本文以作者所在研究组的工作为实例,对核酸分子识别的电化学分析方法作出简要的评述,内容涉及核酸序列和基因变异的电化学分析以及核酸作为功能分子进行识别检测的电化学分析等等。     

基于量子点的电化学发光核酸分析传感器研究进展

核酸是一种十分重要的生物大分子,有关核酸分析的研究一直是生物分析中非常活跃的领域。电化学发光(ECL)技术具备灵敏度高、可控性强、选择性高等优点,广泛应用于生物分析领域。量子点(QDs)具有优异的光学特性和良好的电化学性能。量子点独特的光电特性可与电化学发光相结合,构建灵敏度高、特异性强及检出限低的电化学发光生物传感器用于核酸分析。本文简要地介绍了量子点并对其进行系统的分类,重点介绍了量子点作为发光体材料在电化学发光核酸分析传感器中的应用。     

基于电化学生物传感器的重金属离子检测研究进展

电化学生物传感器是基于抗原抗体、酶、核酸适配体、蛋白质、细胞等各种生物成分建立的电化学方法,由于这些生物成分具有强的特异性,决定了电化学生物传感器具有高选择性。同时该方法还具有便捷快速、灵敏、操作简单等优点,已经被广泛应用于污染物重金属离子的检测,并具有良好的应用前景。本文综述了近年来基于各种生物成分的电化学生物传感器在重金属离子检测中的应用,并对该领域未来的发展趋势做了展望。     

离子液与蛋白质和核酸相互作用的研究

离子液因其具有良好的生物兼容性和独特的理化性质,近年来在生物催化和生物大分子蛋白质与核酸的分离分析领域得到广泛应用。离子液与生物大分子相互作用的研究是离子液相关理论与应用研究的基础,有关离子液与蛋白质和核酸相互作用的机理研究受到关注。本文简要介绍了常用离子液的分类,离子液与蛋白质分子作用的机理,离子液与核酸分子作用的机理,以及离子液在酶催化反应、生物分子分离、生物分子电化学分析和毛细管电泳分析中的应用,并主要综述了近年的相关研究和应用进展。     

离子液体与生物大分子相互作用研究进展

离子液体作为一类新型绿色溶剂,因其独特的理化性质,被广泛应用于催化、有机合成、分离富集和电化学等领域。其中,离子液体在生物大分子的分离纯化、催化和降解方面显示出良好的应用前景,成为研究的热点领域之一。本文从离子液体与生物大分子的本质关系出发,对离子液体在DNA和蛋白质的分离纯化、酶的活性稳定性和天然纤维素溶解等过程中与生物大分子之间的相互作用进行了综述。     

CO2/离子液体体系热力学性质的分子动力学模拟

超临界CO2和离子液体(ILs)是两种绿色溶剂. 离子液体可以溶解超临界CO2, 而超临界CO2不能溶解离子液体. 由此设计构成的CO2/IL二元系统, 同时具备了超临界CO2和离子液体的许多优点: 既可以降低离子液体的粘度, 还便于相分离, 是新型的耦合绿色溶剂. 其物理化学性质对于设计反应、分离等过程非常重要. 因此, 本文以CO2/IL二元系统为研究对象, 通过选择合适的分子力场和系综, 运用分子动力学(MD)模拟方法研究了CO2/[bmim][PF6]、CO2/[bmim][NO3]等体系的热力学性质. 结果表明, CO2对ILs膨胀度的影响非常小, 当CO2摩尔分数为0.5时, ILs膨胀仅为15%. CO2/ILs的扩散系数远小于CO2膨胀甲醇、乙醇溶液的扩散系数. 随着CO2含量的增加, ILs的扩散系数提高, 粘度显著下降, 表明CO2能有效地改善ILs扩散性, 减小其粘度. 因此CO2可用以改善离子液体溶剂体系的传递特性, 增强反应分离过程在其中的进行.     

离子液体的特性及其在生物催化和生物转化中的应用

生物催化反应具有反应条件温和、无环境污染、反应速度快、选择性高等优点,因此成为催化学科的前沿之一.目前已有100多种化学工业生产利用生物催化反应,实验室规模的酶催化更有13000种之多[1].自20世纪80～90年代以来,世界各国的科学家对离子液体(Ionic Liquids,ILs)的研究越来越多,原因是ILs在室温或室温附近温度下呈液态、一般是由有机阳离子和无机阴离子所组成,熔点低、蒸气压小、电化学窗口大、酸性可调及良好的溶解度、粘度、密度等特点,已经或正在有机合成、催化、分离、电化学等领域被广泛应用,并因其对环境友好吸引了工业的兴趣,而且因其绿色环保有望取代传统有机溶剂.     

离子液体固载型功能材料的应用研究进展

随着人们对生物质能源和绿色清洁化学过程越来越重视,离子液体因其稳定性、低粘度和高电导率等优良性能,成为20世纪90年代初研究团队广泛关注的一类新型绿色溶剂,对其研究内容和应用领域也日趋完善和丰富,特别是在催化反应、电化学、材料化学以及生物质的前处理等领域的发展.对于离子液体的应用研究主要存在着用量庞大、价格昂贵、催化剂不易分离和提纯过程烦琐等缺陷.所以,近年来许多学者尝试通过吸附或者接枝固载化的方法,将离子液体固载于无机多孔材料或者有机高分子材料上,把离子液体的特性转移到多相固体催化剂上,可应用于固定床连续化、封闭化反应.本文对离子液体固载技术的诞生及发展做了详细地梳理,并将离子液体固载技术的应用领域做了多角度地总结,根据离子液体类型的不同,主要是作为催化剂应用于反应催化领域;根据固态载体的不同,主要是作为功能材料应用于吸附分离领域.     

基于核酸适配体和纳米材料的凝血酶蛋白特异性识别电化学生物传感器

介绍了一种结合核酸适配体技术和纳米技术,以凝血酶蛋白为研究对象的高效、高灵敏、特异性识别蛋白质的电化学生物传感器. 利用金纳米颗粒标记的核酸适配体以及被固定在磁性纳米颗粒上的核酸适配体与凝血酶蛋白同时结合形成磁性颗粒/凝血酶/纳米金胶的三明治结构, 利用磁性分离, 将金胶纳米颗粒特异性地吸着到电极表面, 通过检测电极上金胶的电化学信号, 实现对凝血酶靶蛋白的检测. 这种生物传感器对凝血酶蛋白具有很高的特异性识别能力, 其检测不受其他蛋白质如牛血清白蛋白等存在的干扰, 可应用于实际血浆中凝血酶的检测. 由于利用磁性纳米颗粒使得分离、富集和测定在同一个自制的电化学反应池中进行, 其操作不仅简单, 而且检测的灵敏度得到提高. 该蛋白质生物传感器的线性范围为5.6×10^-12 ~ 1.12×10^-9 mol/L, 检测限可以达到1.42×10^-12 mol/L.     

含CO2/离子液体系统相行为及其在反应与分离中的应用进展

目前已知的绿色溶剂主要包括超临界流体（Supercritical fluids,SCFs）、离子液体（Ionic liquids,ILs）、二氧化碳膨胀液体（CO₂ expanded liquids, CXLs）、水以及上述溶剂的混合物等。其中,由超临界CO₂（Supercritical CO₂,SCCO₂）与ILs混合而构成的新兴溶剂,因为化学热力学方面的特性,成为近年来研究的热点,未来很有发展前景。本文回顾了目前为止在该领域所开展的工作,总结了影响SCCO₂与IL相行为的主要因素。包括温度、压力、ILs的含水量、ILs的阴离子、ILs的阳离子、ILs的摩尔体积以及助溶剂等。同时分析了ILs/SCCO₂与溶质形成的多元混合物相行为的成因。介绍了ILs/CO₂在萃取、反萃取、膜分离、反胶束、萃取与反应耦合等分离方面的应用。由于传统的单元操作很难满足无污染和对过程集成的要求,因而含有ILs/ SCCO₂的分离反应耦合过程将是未来是实现清洁生产的发展方向。     

基于核酸适体的电化学生物传感研究

核酸适体是一类经由指数富集的配体系统进化（SELEX）技术在体外筛选获得的单链寡核苷酸片段,由于具有可人工批量合成、价格低廉、易于功能化修饰、特异性强、亲和力高、免疫原性低、批间差异小、热稳定性好等优良特性,在分析化学、疾病治疗以及生物医学研究等诸多领域备受关注。结合代表性案例,该文综述了核酸适体在电化学生物传感领域的应用。首先简要概述了核酸适体及电化学适体传感器的特点,分类阐述了电化学适体传感器在小分子化合物、蛋白质、外泌体、循环肿瘤细胞（CTCs）以及病原微生物检测中的应用,并重点介绍了相关检测方法的原理、分析特性以及所应用的信号放大策略,最后对电化学适体传感器的发展进行了展望。     

DNA电化学生物传感器在重金属快速检测中的研究进展

DNA电化学生物传感器是一类以DNA为敏感元件或检测对象,将核酸分子特异性识别过程中产生的信号通过换能器转化为电信号,从而实现对目标物定性或定量检测的传感器,具有响应速度快、操作简单、选择性好、灵敏度高、检测成本低等优点,实现了多领域中重金属、真菌毒素、核酸等的快速实时检测。介绍了DNA电化学生物传感器的组装单元、电化学指示剂类型,以DNA二级构型角度综述了DNA电化学生物传感器的四大类特殊结构,并汇总其在临床、中医药、生态环境保护及食品安全等领域中重金属的检测应用研究,对新型DNA电化学生物传感器的设计与其在更多领域的拓展应用提供借鉴价值。     

G-四聚体和G-三聚体DNA在电化学生物传感中的应用

富鸟嘌呤的单链核酸在一定条件下可通过折叠形成特殊的G-四聚体和G-三聚体核酸高级结构。该结构和功能具有丰富的多样性,可作为多功能的信号元件在各类生物传感器的构建中发挥作用。电化学生物传感器因其具有灵敏度高、易于微型化、成本低廉及分析速度快等优点,被广泛应用于各类目标物的分析检测中。近年来,随着现场检测、快速检测成为体外诊断的一大热点,越来越多的研究人员聚焦于开发G-四聚体和G-三聚体在电化学生物传感器中的应用。本文针对G-四聚体和G-三聚体的电化学生物传感器在金属离子、有机小分子、核酸和蛋白大分子及酶活性等的最新分析检测方法的研究进行了综述。     

离子液凝胶的研究进展

离子液凝胶结合了离子液体的稳定、不挥发、良好导电性以及普通凝胶的环境响应性智能特点,因而不但可用于制作新型太阳能电池、锂电池、超级电容器、人工肌肉和电致变色装置,还可作为功能膜材料用于催化反应和气体分离,以及作为生物传感器用于检测葡萄糖、多巴胺等生物分子.本文综述了近年来离子液凝胶主要的制备方法及其在电化学、热学、环境响应等方面的性能,展望了这些材料作为光电材料、功能膜材料和生物传感器的潜在巨大前景.     

不同离子液体反应介质在生物催化中的应用研究进展

离子液体(ILs)因其独特物理化学性质成为新型反应溶剂和催化剂,在生物催化反应中有着广阔的应用前景。根据不同ILs的水溶性,其与水可形成4种反应介质,即微水ILs单相体系、亲水性ILs-水单相体系、疏水性ILs-水两相体系和ILs微乳液体系。本文分别介绍了不同ILs反应体系中生物催化剂的催化活性、稳定性和选择性,综述了这些体系中的生物催化反应研究进展。     

离子液体的分类、合成与应用

离子液体易于循环利用从而减少对环境的污染,作为绿色溶剂可用于分离过程、化学反应,特别是催化反应、以及电化学等方面,并已取得许多良好的实验结果。本文简要介绍离子液体的分类、合成、物理化学特性及应用。     

核酸等温扩增技术在电化学生物传感器中的应用

生物分子检测在临床诊断、基因治疗、基因突变分析等方面变得日益重要,因而,建立简单、快速、灵敏的检测方法具有重要意义。近年,电化学生物传感器因其简单、便携、易操作、成本低等优势在生物分子检测的研究中备受关注。为了提高检测方法的灵敏度,不同的核酸等温扩增技术被应用于电化学生物传感器的构建中。本文简单介绍了电化学生物传感器的工作原理,着重综述了几种主要应用于电化学传感器中的核酸等温扩增技术,同时比较了各方法的优缺点。