基于功能核酸的纸基传感用于食源性致病菌检测进展

食源性致病菌容易引起食品安全问题,传统的生化检测手段耗时、昂贵且无法满足现场即时检测（POCT）的需求。微流体纸基设备（μPADs）是一种便携式微型分析系统,它以纸为基底,依靠毛细管力驱动流体对待测物进行分离检测。近年来,μPADs因其出色的性能在POCT领域得到了广泛应用。本文以功能核酸分类,详细阐述了基于功能核酸的μPADs在食源性致病菌检测中的应用,并讨论了该技术的优势、挑战和发展趋势。     

纸基病原体核酸生物传感器的研究进展

由病原体引起的传染性疾病严重威胁人类的生命与健康,快速、准确、即时地检测病原体是有效防控传染病的重要前提。核酸检测具有灵敏度高、特异性好等优点,成为病原体检测的主要技术。然而,传统的病原体核酸检测通常需要专业的技术人员和专门的仪器设备,不利于病原体的现场检测。利用纸基材料构建的生物传感器具有轻巧便携、成本低、结果直观等优点,与核酸扩增检测方法相结合,适用于病原体的现场快速检测。目前,纸基病原体核酸检测技术主要包括侧流层析试纸条和纸基微流控芯片两种类型。本文对侧流层析试纸条、纸基微流控芯片及其制备技术进行了评述,并对集病原体核酸提取、扩增与检测一体化的纸基装置进行介绍,以期为开发纸基病原体现场检测新技术提供参考。     

DNA银纳米簇在功能核酸荧光生物传感器中的应用

DNA银纳米簇(DNA-AgNCs)是以DNA为模板, 通过碱基杂环上的N原子与Ag⁺结合, 用NaBH₄将Ag⁺还原得到的具有荧光性质的新兴纳米探针. 由于DNA-AgNCs具有合成方法简单、 生物相容性好和荧光发射波长可调等优点, 使其在分析检测等领域具有广泛的应用. 本文对DNA-AgNCs的合成和荧光性质两个方面进行了综述, 分类总结了以DNA-AgNCs为无标记荧光探针在功能核酸荧光生物传感器方面的应用, 对其不足与应用潜力进行展望, 以期为未来的研究与应用提供借鉴.     

基于无标记的核酸适配体荧光生物传感器检测凝血酶

设计了一个简单、通用、基于核酸适配体无标记的高敏感、高专一检测凝血酶的荧光方法。以无标记凝血酶核酸适配体单链DNA为识别元素,PicoGreen染料传导互补双链的荧光信号。PicoGreen是一种不对称菁,当其单独存在时不产生荧光信号,而当其被吸附到互补的双链DNA上时,可产生很强的荧光信号,但被吸附到单链DNA上时,却无明显的信号改变。基于该性质,将其用于凝血酶的检测。该方法对凝血酶的响应线性范围为1.0×10-14~1.0×10-7mol/L,相关系数(r2)为0.99,检出限为1.0×10-14mol/L。为了确定该方法的特异性,我们测试了检测系统对两种干扰物质,如牛血清蛋白,和细胞色素C的检测。我们发现1.0×10-8mol/L两种干扰物质（牛血清蛋白和细胞色素C）的存在不影响凝血酶的检测,表明该方法对凝血酶具有非常好的专一性。该方法成功应用于对人血清样品的检测,其平均回收率为97%~102%。方法可简单、灵敏、特异性地检测凝血酶,有望用于医学临床诊断等领域。     

基于核酸适配体的比色生物传感器研究进展

核酸适配体因能与目标物特异性结合而被用作生物识别元件,广泛用于生物传感器的研究。基于适配体的比色生物传感器,因简便、经济且直观可视等特点,在环境保护、医疗诊断和食品安全等领域备受青睐。随着生物技术和纳米技术的迅速发展,结合不同显色途径和信号放大方法,已建立了多种操作简便、特异性强、灵敏度高的基于适配体的比色传感方法,为现场快速检测技术的发展提供了新思路和新选择。识别元件、信号探针及信号放大策略都是影响比色生物传感器准确性和灵敏度的重要因素,纳米材料和放大策略的选择及设计非常重要。本文主要基于酶催化和等离子体共振比色原理,介绍了近年来比色适配体传感器的研究进展,为高灵敏比色生物传感器的研究和应用提供参考。     

基于共轭聚合物的核酸生物传感器的应用

共轭聚合物的π电子体系及共轭离域结构,使其具有良好的发光性能。聚合物链可充当“分子导线”,能够成倍放大光学信号,从而有效提高检测灵敏度。而核酸适体(aptamer)在特异性、与靶物质亲合力、信号传导方面比其他识别元件具有更大的优势,因此共轭聚合物的核酸生物传感器在生物检测方面得到了迅速发展。本文主要总结了近年来共轭聚合物的核酸生物传感器在生物检测方面的应用,并进一步对该类型传感器的发展趋势作出了展望。     

基于大环主体分子的核酸探针设计策略及生物应用

大环主体分子由于其独特的空腔结构及可灵活设计的主客体作用而得到广泛应用,然而大环主体分子本身缺少靶向性,因此在复杂的生物环境中很难对靶标进行特异性检测.联合核酸探针可特异性识别生物靶标的优势,设计基于大环主体分子的新型核酸探针,可显著提高探针灵敏度、特异性和抗复杂环境干扰等性能.本文系统综述了基于大环主体分子的核酸探针设计及其在生物传感和生物成像中的应用,最后对该领域面临的挑战及未来的发展方向进行了展望,通过整合多个响应元件增加基于大环主体分子的核酸探针的智能性和逻辑性,构建智能响应材料,可使其更好地适应体内环境的复杂性.     

核酸荧光探针在单细胞成像中的应用研究

单细胞成像研究技术具有观测定位精准、独特的时间和空间分辨率高等特点,成为分子水平上准确、实时、原位监测细胞内生物活性物质信号变化及观测细胞形态的重要手段。在进行单细胞成像研究时,细胞内大多数生物活性物质自身无法产生易被仪器或肉眼所捕获的信号,通常需要使用生物探针进入细胞内特异性识别生物活性物质。生物探针与特定的生物活性物质结合,形成稳定的复合物,产生相应信号变化。通过监测生物探针信号变化,实现对细胞内生物活性物质准确、实时、原位监测。生物探针的响应信号有多种,其中荧光信号不仅具有直观、操作简单、选择性好、灵敏度高、无需参比、不受电磁场的影响、可远程实时在线自动监测等特性,还具备对细胞进行静态观察、对细胞内分子动力学进行动态监测、对亚细胞结构进行定位和对蛋白质分子的相互作用进行研究等优点,在细胞成像技术研究中具有重要地位。本文综述了近五年来核酸荧光探针在单细胞成像中的应用研究进展,讨论了存在的问题,对发展方向进行了展望。     

金属有机框架-核酸复合材料的构建及其在荧光生物医学传感中的应用

金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一类由无机金属节点和有机配体自组装而成的新型多孔材料,因其具有可定制的结构和功能、大的比表面积及多功能化位点等诸多优点,在生物医学、生物传感等领域应用广泛.此外,核酸分子以其特有的分子识别和灵活的可编辑性,近年来在靶标识别、分子检测领域取得了令人瞩目的成就. MOFs与核酸的有机整合能够有效扩展两种单体的功能及应用范围,目前已成为化学及生物医学等领域的研究热点.本文综述了近年来MOFs-核酸复合材料荧光生物传感器的构建及其在生物医学领域中的应用进展.首先介绍了MOFs-核酸复合材料传感器的构建方法;其次,根据MOFs所发挥功能的不同,分别从基于荧光淬灭、发光以及刺激响应三大方面对MOFs-核酸复合材料在荧光生物医学传感中的应用进行了分类概述;最后分析了该研究领域目前面临的挑战,并对其未来发展进行了展望.     

纳米荧光探针用于核酸分子的检测及成像研究

核酸,包括脱氧核糖核酸和核糖核酸,在生物的生长、发育、突变、炎症、癌症等正常或异常的生命活动中发挥着重要的作用,它们的异常表达与多种疾病的发生、发展也密切相关.因此,发展准确、有效的方法实现核酸分子的检测,对深入探究核酸的功能调控以及相关疾病的早期检测与治疗都具有重要的意义.荧光检测法与荧光成像技术具有灵敏度高、时空分辨率高等优点,为实时、准确的检测核酸分子提供了有力的工具.本文着重综述了近年来发展的纳米荧光探针用于疾病相关核酸分子的检测与细胞和活体成像工作的研究进展,最后提出了进一步构建新型纳米荧光探针用于核酸检测面临的挑战、未来发展方向与展望.