微纳电化学传感界面的构建及其用于单细胞实时监测

细胞是生物体形态结构和生命活动的基本单位.常规检测群体细胞的方法往往会掩盖细胞间的个体差异,因此亟需发展高效的单细胞分析策略,深入研究细胞生命活动过程,揭示疾病发生发展机制,推动个体化诊疗.超微电化学传感器具有尺寸小、灵敏度高、时空分辨率高等特点,在单细胞实时动态监测方面发挥了非常重要的作用.目前,微纳电化学传感器在电极制备、高性能传感界面构建、理论分析等方面已取得重要进展,且在单细胞实时监测及相关细胞机制研究方面取得突破.然而,单细胞内环境复杂、活性分子浓度低且随时空高度动态变化,这对微纳电化学传感器的灵敏度和选择性等综合性能提出了更高要求.我们课题组长期从事基于微纳电化学传感的单细胞与亚细胞实时动态监测研究,本文主要介绍了我们近10年来在该领域的研究进展,并对未来的挑战与机遇进行了探讨.     

吡啶取代蒽衍生物电荷传输性质的理论研究

采用DFT,HF,CIS和TDDFT等方法对5个吡啶取代蒽衍生物的电子结构、光谱及电荷注入传输性能进行了计算与研究.结果表明,5种化合物的结构变化发生在相邻基团之间的二面角,电子光谱变化微小,最大发射波长约450nm.通过调节吡啶或苯的取代位置,可改变前线分子轨道能级、电离能、电子亲和势和重组能的大小,改善化合物的电荷注入传输性能.5种化合物中,DPyPA-MO的空穴和电子迁移速率较为突出,而DPyPA-OM具有最佳的电荷注入传输性能,有望成为电荷平衡性优良的蓝光材料应用于OLED.     

G-M制冷机驱动设计

为了使G-M制冷机在一定的氦气循环压力下提升制冷速度,通过对G-M制冷机(CTI-350C型)进行分析,运用变频和移相手段,设计并研制了低成本、便携的小型制冷机驱动,在输出频率为50 Hz时,制冷机空载条件下降温时间与M600压缩机驱动时降温时间相同;在60 Hz和70 Hz时,缩短了制冷机在空载条件下的降温时间20%以上,并具有过载保护功能。     

KInSe~2的中温固相合成及结构表征

采用反应性熔盐法,以n(K~2Se~3):n(In):n(Se)=1:1:5的摩尔比,在500℃下反应5d,生成淡黄色柱状晶体KInSe~2。该晶体属于单斜晶系,空间群为C2/c,晶胞参数,a=1.414(2)nm,b=1.1410(2)nm,c=1.5586(3)nm,β=100.60(3)°,Z=16,R=0.0656。KInSe~2晶体具有层状结构,每层由具有二维网状结构的[InSe~2]^-负离子和K^+组成,层与层之间按ABAB方式堆积。     

流动注射-化学发光法测定药物的应用进展

评述了近年来流动注射化学发光法在药物分析中的进展。在各种化学发光体系及发光试剂方面作了总结。     

光致清洁电极可见光在线更新与细胞实时监测

电化学传感器在用于细胞实时监测过程中,电极界面污染严重影响其检测性能.通过将纳米光催化剂与电化学传感材料复合,构建光致清洁电化学传感器,为电极界面的高效及无损更新提供了新思路.然而光催化产生的活性氧自由基导致细胞损伤,限制了细胞培养及检测过程中电极界面的实时更新.为此,我们在PEDOT@CdS/TiO₂/ITO可见光致更新电极表面旋涂明胶薄层,在保持电极良好的光致清洁和电化学传感性能同时,利用明胶薄层阻碍光催化产生的活性氧自由基扩散至细胞表面,显著降低了细胞损伤.此外,明胶优良的生物相容性有利于细胞的黏附及增殖.利用该电极,我们实现了人脐静脉内皮细胞（HUVECs）培养过程中,电极的在线更新以及细胞释放一氧化氮的实时监测.     

9-苯基芴-4-三苯胺电致发光材料的光电性质

采用HF方法和DFT/B3LYP方法对一种新型的含芴三苯胺,即9-苯基芴-4-三苯胺有机化合物进行了基态结构全优化,CIS方法获得分子最低激发态结构,并采用TD-DFT方法计算分子的吸收光谱和发射光谱.计算结果表明,该分子从基态到激发态的跃迁,几何结构变化主要表现在分子中心三苯胺中苯环和N原子之间的二面角上,吸收及发射光谱的计算结果与实验值一致,吸收光谱为324.52nm,发射光谱为379.01nm,荧光寿命较长,为60.6637ns,是优良的典型蓝色有机电致发光材料.     

新型2-(吡咯烷-3-基)-噁唑衍生物的合成

根据亚结构链接法,以氯甲基三甲基硅烷和苄胺为原料,依次经酯化、缩合、环合、水解、成盐等12步反应制得5个新型的(4-甲基氨基甲酰基-2-吡咯烷-5-甲基噁唑) 胺基甲酸叔丁酯衍生物(15a~15e); 15a与醛(酮)或乙酰氯反应,合成了4个新型的5-胺基甲基-2-(1-甲基-吡咯烷)-噁唑-N-甲基甲酰胺盐酸盐衍生物,其结构经¹H NMR和ESI-MS表征。     

(-)-双(薄荷基甲酰基)苯基氧化膦的合成及在自由基光聚合中的螺旋选择性

以苯基二氯化膦和薄荷基甲酸为原料, 合成了一种手性双酰基膦氧化物光引发剂(-)-双(薄荷基甲酰基)苯基氧化膦. 采用核磁共振谱、 质谱及元素分析确定了该化合物的结构, 并测定了其螺旋诱导能力. 结果表明, (-)-BMPPO在引发自由基光聚合大位阻的单体甲基丙烯酸-1-苯基二苯并环庚酯(PDBSMA)的反应中具有螺旋选择性. 所得聚合物具有高度全同结构并显示出光学活性, 说明该聚合物形成了稳定的单手性螺旋链构象. 降低单体与引发剂的投料比及提高聚合温度有利于增加反应的螺旋选择性. 在手性薄荷醇溶剂中, 由(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)引发单体PDBSMA的光聚合反应也具有螺旋选择性, 但螺旋选择性很小.     

超快速turn-on型ClO-荧光探针的合成及性能

为实现次氯酸根的实时、快速、便捷检测,我们以2,7-二溴-9-芴酮为原料,通过两步常规反应,合成了一种新型的turn-on型ClO^-荧光探针。在磷酸缓冲盐溶液（PBS）中,随着ClO^-浓度的增大,探针在511 nm的发射峰逐渐增大,呈绿色荧光发射。探针与ClO^-反应迅速,10 s内反应完成。此外,该探针对ClO^-有较低的检出限,检出限为0.74 μmol·L^-1。细胞实验表明探针可以在细胞水平检测内源性和外源性的ClO^-。