氧化铈在生物分析与传感检测中的应用研究进展

铈是镧系元素中活性最高的一种稀土元素,氧化铈已广泛应用于抛光剂、脱色剂、催化剂、发光增强剂等领域。Ce3+/Ce4+之间自发的氧化还原循环可在氧化铈晶面上产生许多氧空位（V?）,加快反应中的电荷转移,使氧化铈具有很高的催化活性和储放氧能力。混合价态自发的氧化还原循环以及由此产生的氧空位对氧化铈的性质有着重大影响,使其表现出独特的抗菌、抗炎、抗肿瘤和模拟酶等生物医学活性,可用于多种疾病的诊疗。此外,氧化铈还可单独使用或与其他材料掺杂、复合来构建灵敏的传感材料,应用于多种物质的分析与检测,并已成为国内外研究的热点。该文首先阐明了氧化铈作为传感材料的理论基础,然后分别从电化学传感、比色传感、荧光传感和化学发光传感四个方面对国内外氧化铈传感检测领域的应用进展进行了归纳,最后对氧化铈传感器的研发现状进行总结并对未来发展进行了展望,为高性能传感器的研发提供了参考。     

激活型有机光声造影剂的应用

光声(PA)成像作为一种结合了光学和声学成像优势的新型成像方式,具有深层组织穿透和高空间分辨率等优点,在重大疾病的早期影像诊断方面有着巨大的应用前景。然而传统的PA造影剂依然存在信噪比低、选择性及特异性差等不足,容易产生假阳性诊断结果。激活型PA造影剂可以有效的降低背景噪声,并提升成像的灵敏度和特异性,是目前PA造影剂设计与构筑的主要趋势。本综述首先简单介绍了PA成像的原理,然后结合近几年在金属离子、酶、活性氮和活性氧等相关方面的生物成像应用,梳理了可激活探针在不同微环境中的响应方式。最后,对激活型探针在PA成像中的应用进行了总结和展望。     

基于二氧化硅胶体晶体薄膜和反射干涉光谱的蛋白冠监测方法

生物分子与纳米材料作用形成的“蛋白冠”影响纳米材料的物理和化学性质, 目前缺少有效的原位实时技术监测蛋白冠的形成过程. 本研究基于二氧化硅胶体晶体薄膜和反射干涉光谱法, 研究了三种代表性血液蛋白质在二氧化硅纳米粒子表面的蛋白冠形成过程, 结果表明这三种蛋白具有不同的蛋白冠形成过程及参数; 研究了人血清白蛋白在三种表面曲率的二氧化硅表面的蛋白冠形成过程, 结果表明曲率越大时, 蛋白冠形成速率越快, 厚度越大. 以血浆和全血样品为生物环境开展蛋白冠形成过程研究, 结果表明本研究的监测方法可以直接用于血浆和全血在纳米粒子表面蛋白冠的形成过程监测, 为纳米材料与生物分子的相互作用研究提供了一种简单可靠的评价技术.     

自组装多肽探针在磁共振成像中的应用

磁共振成像(MRI)是一种强大的非侵入式生物医学诊断技术. 临床上, MRI需要借助造影剂来提高成像质量, 从而提高诊断的准确性. 由于具有优越的信号放大能力和生物相容性, 自组装多肽探针可负载特定的MRI分子, 通过酶促自组装过程实现肿瘤靶向和特异性富集, 增强肿瘤病灶区MRI信号, 从而进一步提高MRI的准确性和灵敏度. 本综述总结了近年来多肽自组装探针在不同MRI模式( ¹H MRI, ¹⁹F MRI和双自旋核MRI)下的最新进展, 并展望了这类新型探针在MRI领域的应用前景.     

具有恒定冲击载荷的梯度泡沫金属材料设计

多胞材料可通过大变形大量地吸收冲击能量，引入密度梯度可进一步提高其耐撞性。梯度多胞材料的宏观力学响应对材料密度分布极为敏感，不同类型的细观构型的影响也极为不同。已有的研究工作主要局限在对给定的密度梯度分析其动态响应，较少对耐撞性设计方法进行研究。本文针对梯度闭孔泡沫金属材料，基于非线性塑性冲击波模型发展了耐撞性反向设计方法，以维持冲击物受载恒定为目标，运用级数法获得了简化模型和渐近解。利用变胞元尺寸法构建了连续梯度变化的三维Voronoi细观有限元模型，并利用ABAQUS/Explicit有限元软件对理论设计进行数值验证。结果表明，反向设计理论简化模型的渐近解对于梯度闭孔泡沫金属材料的耐撞性设计是有效的，所提出的耐撞性设计方法在控制冲击吸能过程和冲击物受载方面具有指导意义。     

微米级PS-PEDOT核壳型导电微球的合成与拉曼表征

以分散聚合法制备的微米级聚苯乙烯(PS)微球为模板、3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)为单体、过硫酸铵(APS)为引发剂,通过氧化聚合制备了PS-PEDOT核壳型复合导电微球。采用扫描电镜、透射电镜等对导电微球的形貌和结构进行了表征,重点采用拉曼光谱研究了其核壳结构特征。并研究了超声分散、溶液pH以及单体配比对导电微球形貌的影响。实验结果表明:超声的引入可提高导电微球的单分散性,改善微球的形貌。随着pH的降低或单体配比的增加,导电聚合物在PS微球表面的负载量随之增加,当m(EDOT)/m(PS)由0.60增加到1.25时,导电微球的平均粒径由1.76μm增加到1.91μm。     

柔性PDA薄膜阵列用于双模光学检测VOC标志物气体

本研究以亲油性的双面胶作为基底,利用滴涂二乙炔单体结合紫外光聚合来制备均匀的聚二乙炔(PDA)薄膜,通过荧光和颜色两种信号变化模式(即"双模光学检测")研究了PDA薄膜对VOC气体的响应性,发现制备的PDA薄膜在2 min内就可以实现明显的荧光和颜色变化,有效解决了目前PDA薄膜在VOC气体检测方面存在响应速度慢、薄膜均一性差等问题.此外,为解决单一PDA薄膜的交叉响应性问题,本研究制备了四种不同的基于双面胶基底的PDA薄膜,并将制备的4种PDA薄膜集成到一片PDMS薄膜基底上来构建柔性的传感阵列,利用阵列的颜色变化结合模式识别技术,实现了对8种VOC气体的快速、灵敏区分.进一步将制备的PDA薄膜阵列用于健康人、模拟糖尿病及肾病患者呼出气体中VOC标志物的辨别和分析研究,发现可以将三类人的呼出气体清晰地区分,说明了该阵列在呼气疾病诊断中的应用前景.与目前报道的PDA薄膜阵列相比,本研究中基于双面胶基底的PDA薄膜阵列具有气体响应速度快、灵敏性高、柔韧性好、制备工艺简单、成本低、易于大规模制备等优点,有望用于实VOC气体检测研究中.     

基于纳米仿生界面的生物分子识别与癌症早期诊治的研究

当前,纳米科技的飞速发展,为生物分析与检测提供了新的发展机遇,是各国关注重视的研究热点.纳米粒子独特的光学、光物理学、电学和催化性质使其成为生物识别和生物传感过程的理想标记物.     

Co@SiO2核壳式纳米磁性粒子的合成、性质表征及在细胞分离和细胞芯片上的应用

合成了Co@SiO2核壳式纳米粒子,并采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对其形状、尺寸、荧光及磁特性进行了表征,探讨了其在细胞分离和细胞芯片上的应用和原理.