高分子辅助的纳米粒子造影增强材料

纳米技术和纳米医学的研究在生物医学、疾病诊断和治疗方面显示出了巨大的应用潜力. 有机荧光分子基检测技术已被广泛的用作造影和信号转换的工具用以测定痕量的分析物. 然而, 有机荧光分子基团的降解、光漂白作用使得其荧光的稳定性受到影响, 从而限制了它们在复杂的生理环境中的应用. 无机纳米粒子因其形状、尺寸和组成的不同而具有独特且稳定的光、电、磁及催化性能, 可用作新型的生物纳米造影材料, 能很好的解决造影检测技术所面临的难题. 并且, 纳米造影材料的表面修饰则可以提高它们的在生理条件下的稳定性和靶向生物活性分子的能力.     

一种面向多组分定量的通用谱图解析方法

在一个多组分系统中各组分的定量分析是非常重要的。现代光谱如拉曼光谱(RS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、紫外-可见(UV-Vis)光谱、核磁共振(NMR)、质谱(MS)等,可通过获取丰富峰信号的谱图对样品进行各角度的详尽描述。然而,由于谱图的复杂性及其解析工作的繁重,使得仅通过样品谱图来同时量化混合物中的每个组分成为很具挑战性的工作。在这项研究中,我们首次介绍了一个名为定量主成分分析(q PCA)的可靠策略,快速计算混合物中每个成分的比例,而不需要任何手动解谱。通过使用纯组分的谱图作为参考,多组分系统的谱图可以通过PCA自动分辨并解析,然后就可以使用我们的计算方法来计算每个组分的比例。计算机建模实验和RS、FT-IR、UV-Vis、NMR、MS实验都证明了这一策略胜任多组分系统的快速定量工作。     

基于Aerolysin纳米孔道对单个c-di-AMP分子的检测研究

环二腺苷酸(c-di-AMP)是原核细胞中普遍存在的第二信使, 不仅能够有效调控细胞生长、离子转运、细胞壁代谢平衡等多种生理过程, 还能引发I型干扰素应答, 激发机体天然免疫反应. 本实验使用单个气单胞菌溶素(Aerolysin)纳米孔道蛋白构建的单分子界面, 对c-di-AMP进行单分子测量研究. 为提高Aerolysin纳米孔对带负电小分子化合物的测量灵敏度, 本实验利用LiCl为支持电解质, 有效屏蔽Aerolysin孔口表面负电荷, 减小c-di-AMP与Aerolysin纳米孔之间的静电排斥, 从而显著增强了Aerolysin纳米孔道对单个c-di-AMP分子的检测能力. 实验结果显示, 在90 mV电压下, 每分钟在LiCl中获得的有效穿孔事件的数量最高可达同条件KCl支持电解质的30倍, 且有效穿孔事件占总体事件的比例在不同电压下提升了7~11倍. 进一步表明, 使用LiCl支持电解质, 可有效增强Aerolysin孔道对带负电小分子化合物的测量灵敏度. 因此, 本研究实现了Aerolysin纳米孔道对单个环二核苷酸的高灵敏免标记检测, 有望为单分子水平上阐明新型免疫干扰机制提供新的分析方法.     

一步可控合成二氧化硅纳米管和空心球

通过简单的溶胶凝胶法在相同体系中可控合成了新颖有序的二氧化硅纳米管和空心球,对制备二氧化硅纳米管的多种反应条件进行了系统研究。发现反应时间、溶液中水和乙醇比例、搅拌和滴加速度对形成管状结构都有着重要影响。同时,纳米管的形成机理研究表明,在醇水混合溶液中柠檬酸三铵晶体为细柱状形貌,其作为重要的结构导向剂为二氧化硅胶晶附着提供模板,从而形成管状结构,二氧化硅空心球也显示了相似的形成过程。     

纳米孔道单分子电化学测量的低噪音控温系统研究

纳米孔道检测技术是一种利用单个分子测量界面实现在单分子水平上测量DNA、RNA、蛋白、多肽等生物分子的高灵敏的单分子检测技术. 由于单个分子与纳米孔道的相互作用受热力学控制,亟需精准控制纳米孔道单分子分析的实验温度. 因此,本文研制了一种低噪音控温系统用于具有皮安级电流分辨的纳米孔道单分子实验,以实现精确调控测量时的环境温度. 该系统利用半导体制冷片的热电效应对检测池环境加热/制冷,通过对高精度热敏电阻进行电磁屏蔽以实现在温度反馈的同时避免噪音的引入. 利用比例-积分-微分算法进行控制,达到高精度快速控温的要求. 该系统控温精度为±1 °C,无额外噪音引入至超灵敏纳米孔道单分子测量,获得了25 °C到5 °C下Poly(dA)5与单个气单胞菌溶素（Aerolysin）分子界面间作用产生信号的差异,应用于研究单分子与纳米孔道相互作用的热力学行为.     

用于单细胞RNA分析的循环肿瘤细胞团捕获和单细胞分离方法的质量评估

循环肿瘤细胞团（Circulating tumor cell cluster, CTC cluster）的单细胞分析对CTC cluster的生物学效应分析极其重要。为了使CTC cluster单细胞分析可以获得最有效的结果,分析前的捕获和单细胞分离的过程必须能够保持CTC cluster的完整性和细胞内部RNA的完整。本研究通过单细胞RNA测序中的逆转录方法逆转录并定量3个看家基因进行RNA质控,同时测量CTC cluster的横向直径用于评估CTC cluster的完整性,从而测定CTC cluster捕获和单细胞分离过程对CTC cluster单细胞分析结果的影响。分别采用胰酶-EDTA和非酶细胞解离溶液（Non-enzymatic cell dissociation solution, NECDS）分离CTC cluster中的单细胞,并考察了单细胞分离过程对胞内RNA的影响。考察了负向富集、正向富集和膜过滤捕获方案中不同操作流程对CTC cluster完整性和单细胞内RNA完整性的影响。结果表明,NECDS可快速分离CTC cluster中的单细胞且不会对细胞内RNA产生影响...     

基于分子印迹与表面增强拉曼散射的蛋白质疾病标志物检测研究进展

异常的蛋白质表达与疾病的发生与发展密切相关, 因此蛋白质已作为疾病标志物广泛应用于疾病的早期诊断、治疗监测和预后评估. 然而, 临床样本中的蛋白质疾病标志物通常含量极低, 并存在高丰度的基质干扰, 对检测方法的特异性和灵敏度提出挑战. 目前, 蛋白质疾病标志物的检测方法主要是免疫分析. 但是, 免疫分析主要依赖抗体进行特异性识别, 而抗体具有不易制备、稳定性较差和成本高等缺点. 同时, 免疫分析常通过荧光和化学发光等技术实现高灵敏检测, 但存在操作繁琐、光漂白、光谱宽等不足. 分子印迹聚合物已发展成为在特异性和亲和力方面可媲美抗体的仿生识别材料, 且具有容易制备、稳定性好和成本低等优势. 表面增强拉曼散射技术具有超高灵敏度、光谱窄、快速、无损检测等优势而广泛应用于化学和生物分析. 近年来, 分子印迹技术和表面增强拉曼散射技术的结合产生了系列先进的蛋白质检测方法, 展现了独特的优势, 受到了广泛的关注. 本综述旨在介绍该联用分析技术的主要进展, 在分别介绍分子印迹和表面增强拉曼散射及其在蛋白质检测中单独应用的基础上, 着重介绍基于两种技术的蛋白质疾病标志物的检测方法的研究进展. 最后, 对该联用技术的未来发展做了展望.     

可见光照射下卤键引发的多氟烷基溴化物与邻二芳基异腈的自由基型插入反应

报道了一种由卤键引发的自由基型双异腈插入反应.多氟烷基溴化物作为卤键的给体,有机碱作为卤键的受体.在可见光照射下,卤键复合物发生单电子转移过程生成多氟烷基自由基,被邻二芳基异腈捕获生成2-多氟烷基化喹喔啉衍生物.该反应在室温条件下进行,产率高,底物适用性广.反应的自由基属性可以通过EPR实验验证.2-多氟烷基化喹喔啉衍生物中3-位氢源可以通过氘代实验确定,实验显示氢源来自于有机碱和溶剂,而且溶剂是最主要的氢源.     

基于等离子激元耦合效应的高灵敏汞离子传感器

提出了一种基于单颗粒光谱技术,能够高灵敏检测汞离子的新方法,原理是基于汞离子诱导的纳米金自组装过程.在两种不同大小的纳米金表面分别修饰两段富含T碱基的DNA序列,当Hg²⁺存在时,两段DNA序列自发形成双链结构,导致小金球能够在大金球表面自组装成核-卫星纳米金结构,这一过程伴随着纳米颗粒散射光颜色和散射峰位置的变化,变化的程度与Hg²⁺浓度具有相关性,依托单颗粒光谱技术极高的检测灵敏度,该方法可以实现pmol/L级的检测.