纳米流式检测技术用于益生菌产品的细菌活性及上消化道耐受性分析

活菌含量和上消化道耐受性是益生菌产品的两个重要指标,共同影响最终定植于人体肠道的活菌数,准确评估这两个指标对于消费者选择产品和生产者提升产品质量具有重要的指导意义。基于本研究组研发的纳米流式检测技术（Nano-flow cytometry, nFCM）在单颗粒水平对细菌进行高灵敏度、高通量分析的独特优势,本研究利用SYTO 9和碘化丙啶（Propidium iodide, PI）两种核酸染料共染的方法标记总菌和识别死菌,对益生菌产品的活菌含量及其经模拟胃液（Simulated gastric juice, SGJ）、肠液（Simulated intestinal juice, SIJ）或上消化道消化处理后的益生菌活性进行测定,从而实现对益生菌产品的细菌活性及其上消化道耐受性的定量评估。本研究对18款益生菌产品（包括16款粉末冲剂和2款胶囊产品）的活菌含量及上消化道耐受性进行考察,结果表明,18款产品的活菌含量均大于1010cells/package,平均活菌比例为61.7%,均符合国际标准（107cfu/g）,但是其中有一款产品未达到其活菌含量的标注值。其次,使用pH=3的SGJ和胆盐...     

非洲猪瘟病毒检测方法的研究进展

非洲猪瘟是一种影响各个品种与年龄段猪的毁灭性传染病,其特征包括高烧,皮肤发绀,淋巴严重出血,死亡率接近100%,被世界动物卫生组织列为必须及时通报的动物疫病,而我国也将其列为主要的外来动物疾病。自20世纪90年代被报道流行于非洲撒哈拉沙漠以南的国家以来,非洲猪瘟逐步流行于欧洲、南美、俄罗斯高加索地区,并在全球各地爆发,对全球养猪业构成了巨大威胁,造成了巨额经济损失。非洲猪瘟是由双链DNA虫媒病毒——非洲猪瘟病毒引起的,它是非洲猪瘟病毒科非洲猪瘟病毒属的唯一成员,具有复杂的二十面体结构,直径约200 nm。目前来说,还没有针对于非洲猪瘟病毒的特效药和疫苗,其主要的防控策略依靠卫生措施的实施以及对感染或暴露动物的屠宰。因此,非洲猪瘟病毒的检测与早期诊断对于疫情确认和控制至关重要。该文根据非洲猪瘟病毒的检测原理将其检测方法分为病毒分离方法、免疫学检测方法与分子学检测方法,免疫学方法可细分为免疫荧光试验、免疫印迹试验、酶联免疫吸附试验、免疫层析试纸及其他免疫学检测方法,分子学检测方法可细分为聚合酶链式反应、等温扩增技术、CRISPR(成簇规律间隔的短回文重复序列)/Cas系统及其他分子学检测方法。该文对这些方法的原理和特点进行介绍,并对非洲猪瘟病毒检测的研究进展进行综述。因这些方法的检测能力与适用场景尚存在一定不足,故非洲猪瘟病毒检测方法的未来发展方向为在保证灵敏度和特异性的情况下,提高检测限与现场即时诊断的应用能力,研究集中于低成本、工业化、高通量、高性能等方向。     

基于机器学习的直接电离质谱爆炸物检测方法

直接电离质谱系统在现场快速检测中的应用日益广泛,主要用于爆炸物、毒品、食品添加剂等的检测。然而,直接电离质谱系统中质谱信号波动大且同一浓度样品峰强呈现对数正态分布,严重影响了检出限附近低浓度样品的检测准确性。该研究将乙酰水杨酸(115个样品)作为爆炸物模拟物,利用介质阻挡放电离子源与质谱系统,研究了基于机器学习的直接电离质谱数据预处理和分类算法,以提高低浓度样品的检测准确率。对两种浓度为1 ng/mL的常见爆炸物样本(三硝基甲苯和硝酸铵分别为110、90个)及空白对照样本(366个)开展了应用实验。结果表明,与传统提取离子流方法和高斯混合模型方法相比,采用随机森林算法可将F_score从0.74、0.89提升至0.96,显著提高了检测准确率,且单个样本数据分析时间远少于0.1 s,满足实时检测需求。     

Janus 粒子在环境检测领域中的应用

Janus 粒子,也称为阴阳结构粒子或两面性非对称粒子,是指表面上具有两种或两种以上不同化学组成或性质的不对称粒子。目前,Janus 粒子因其独特的结构和功能已经逐渐成为生物医药、催化、材料以及防污等领域中的新型功能材料。在环境检测领域,Janus材料亦因其特殊的光学、磁学及电学性能,为提高检测灵敏度、选择性和稳定性等提供了新的研究方向。基于此,本文主要讨论了Janus材料在环境检测方面的特点、优势和相关应用。最后,本文基于本课题组的研究经验以及工作中所面临的问题,对本领域的发展和未来的研究方向提出了展望,以期对本领域的未来发展提供指导。     

荧光纳米材料在病原微生物检测中的应用

病原菌污染给人类的健康带来极大的安全隐患,对病原菌快速、准确和灵敏的检测是减少污染的重要手段。传统检测病原菌的方法存在耗时长和操作繁琐等缺点。荧光纳米材料具有荧光强度高、稳定性好以及良好的生物相容性等优势,为应用其构造传感器用于病原菌检测提供了新的研究途径。本文对近年来常见荧光纳米材料,包括半导体量子点、金属纳米簇、碳纳米材料、上转换纳米粒子和荧光硅纳米颗粒,在病原菌检测方面的应用进行了概述,着重将不同类别荧光纳米材料的光学性质和检测机理进行了分析和比较。纳米材料的生物修饰是实现病原菌特异性识别的重要环节,本文对抗体、适配体、噬菌体和抗生素等病原菌识别方式的特点及其与纳米材料的连接方式进行了介绍。最后对不同荧光纳米材料在检测病原菌中具有的优势和局限性进行了总结,并对其在未来的应用与研究重点进行了展望。     

基于多肽识别的电化学生物传感技术

多肽具有分子量小、易于合成、生物兼容性好、稳定性高及序列灵活多样等优点。因此,多肽作为新型生物识别元件,已被广泛应用于生物传感器的构建。电化学分析灵敏度高、准确度好、设备简单、检测范围广且易于操作。本文介绍了基于多肽识别的电化学生物传感器技术,包括多肽的修饰与固定化、多肽与待测物的识别及检测原理;综述了近五年多肽电化学生物传感器对重金属离子、小分子、蛋白质、细菌和病毒的检测;展望了肽基电化学生物传感器的发展趋势。     

爆炸物原料过氧化氢的比色和荧光可视化检测方法探讨

近年来,爆炸恐怖袭击严重威胁人民群众的生命和财产安全。通常,爆炸物分为制式爆炸物和非制式爆炸物两类。其中,过氧化物类爆炸物（PBEs）由于具有原料易得、容易合成且爆炸威力巨大等特点,成为恐怖分子的首选。由于H2O2不仅是制备PBEs的前驱体,而且还是PBEs的分解产物,目前常通过检测H2O2实现间接检测PBEs。此外,H2O2和燃料混合也是威力巨大的爆炸物。因此,爆炸物原料H2O2的检测对于国家安全和社会稳定具有十分重要的意义。与其它检测方法相比,比色和荧光检测方法因特异性好、灵敏度高、结果可视化、操作简单和便于现场检测等优点而受到广泛关注。该文主要综述了H2O2的比色和荧光可视化检测方法,并在此基础上,对这两种方法的发展趋势进行了展望,以期为相关领域研究人员提供理论支持和技术参考。     

反应型次氯酸荧光探针

生物体内的次氯酸是氯离子和过氧化氢(H₂O₂)由髓过氧化物酶(MPO)催化生成的,是生物体内最重要的活性氧(ROS)之一,在生理过程中发挥了至关重要的作用。但是,过量的次氯酸会导致一系列生理疾病,因此有效的识别和检测次氯酸备受研究者们的青睐。与传统检测方法相比,荧光探针具有选择性好、灵敏度高、可实时监测等诸多优势,因此在近年来得到了快速发展。本文主要基于不同的荧光团,综述了近三年次氯酸荧光探针的研究进展及生物应用。     

改性钛基PbO2电极的制备及其对COD的快速检测

通过制备Ti/α/β-PbO₂、Ti/Ag/β-PbO₂这两种含有不同中间层的钛基二氧化铅电极来探究电催化氧化技术快速测定葡萄糖模拟废水中有机物(COD)含量的可行性。为了评估两种电极的各项性能,首先采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对电极进行形貌表征,其次进行电化学性能测试包括线性伏安曲线(LSV)、塔菲尔曲线(Tafel)、循环伏安曲线(CV)以及交流阻抗测量分析。结果表明,Ti/α/β-PbO₂电极表面晶体结构更加均匀,晶粒尺寸偏小,具有更大的电活性表面积。Ti/α/β-PbO₂电极的析氧电位为1.77 V,为·OH的产生提供良好条件。在Tafel、CV测试中,Ti/α/β-PbO₂电极的交换电流密度i₀及比电容C_p分别为0.0995 A·cm^-1、0.004098 F·cm^-1均高于Ti/Ag/β-PbO₂电极,说明Ti/α/β-PbO₂电极的耐腐蚀性以及释放电子的能力优异。最终选用Ti/α/β-PbO₂电极为工作电极。Ti/α/β-PbO₂电极检测COD的最佳条件为：氧化电位1.30 V、电解时间150 s、电解液浓度0.03 mol·L^-1 硝酸钠(NaNO₃)。电化学法与比色消解法测定COD的相关系数可达0.9909,同时具有良好的重现性与相关性,COD的检测范围为0 mg·L^-1 ~ 500 mg·L^-1。在误差允许的范围内可以替代标准的重铬酸钾法,为实现COD的在线快速检测提供参考价值。     

普适的基于能量的分块局域激发态聚类算法

在普适的基于能量的分块(GEBF)方法的框架下, 大体系的局域激发(LE)能可通过一系列活性子体系激发能的线性组合近似得到, 从而有效降低了计算的时间标度. 然而, 在体系的局域激发具有多个激发态的情形下, 如何有效识别所有活性子体系的激发特征并将其组合是一个挑战. 提出了一种基于局域激发态聚类的算法. 该方案基于空穴-电子分析和基于密度的聚类(DBSCAN)机器学习算法, 可以自动地聚合不同子体系中最相似的激发态并组合得到相应的局域激发态能量或激发能. 结合该算法改进的LE-GEBF方法在荧光分子衍生物、 荧光染料-水团簇及绿色荧光蛋白模型体系的计算中均获得了令人满意的结果. 该算法有望大大提升LE-GEBF方法在计算局域激发时的稳定性和准确性, 并可以有效处理吸收光谱具有多重峰的大体系.