基于发光共振能量转移的比率型上转换荧光纳米探针检测次硝酸

次硝酸（Nitroxyl,HNO）由一氧化氮（NO）经单电子还原和质子化作用产生,在生理和病理过程中都有着重要作用.本工作构建了一种基于发光共振能量转移（Luminescence resonance energy transfer,LRET）的比率型上转换纳米探针用于检测生物体系中HNO含量.该探针以上转换纳米颗粒（Upconversion nanoparticles,UCNPs）为能量供体,有机染料Fl-TP为能量受体构建.Fl-TP能特异性识别HNO并与之反应生成Fl-HNO,Fl-HNO在400～500 nm处具有明显的吸收峰,与UCNPs的蓝色发射光谱重叠,从而发生LRET过程.随着HNO浓度增加,Fl-HNO的荧光强度（F_{525 nm}）逐渐增强,UCNPs的荧光强度（F_{480 nm}）逐渐下降,比率信号（F_{525 nm}/F_{480 nm}）逐渐增加,并与HNO浓度对数呈良好的线性关系,该探针的线性检测范围为3～100 μmol·L^－1,检出限23.4 nmol·L^－1.实验结果表明该比率探针特异性强,灵敏度高,并可成功实现在活细胞和生物组织中HNO的检测.     

DNA G-四链体识别探针研究进展

G-四链体是一种由富含鸟嘌呤核酸序列形成的独特的二级结构,广泛分布于真核生物基因组,如端粒DNA、r DNA和一系列基因中的启动子区域。G-四链体结构对很多重要的生理过程如基因的转录、复制、重组以及保持染色体的稳定性方面具有重要作用。G-四链体的特异、高灵敏检测将为进一步了解G-四链体结构在人类细胞基因组中的分布、功能和机制奠定基础,也可能为靶向G-四链体的肿瘤治疗方法提供新的思路。因而过去几十年人们一直致力于开发设计具有高选择性和高灵敏度的G-四链体识别探针,这些探针已经广泛应用于溶液中G-四链体的识别,而且具有良好的选择性。目前也有少数探针能够直接用于检测活体G-四链体结构。本文综述了一些常见的靶向G-四链体的小分子配体,以及它们在染色体和活体细胞G-四链体检测中的应用。笔者希冀本文能为设计识别G-四链体的高性能探针,进一步实现活细胞内G-四链体的检测提供借鉴。     

基于碳量子点-银纳米簇荧光共振能量转移纳米探针的荧光传感器检测转基因成分CaMV35S

利用荧光共振能量转移(FRET)纳米探针结合催化发夹组装(CHA)无酶扩增信号放大途径建立了一种可用于转基因成分的荧光检测方法。首先为CaMV35S目标序列(tDNA)设计了可诱导的CHA循环的两个发夹结构序列HP1和HP2。当单链DNA标记碳点(sDNA-CDs)和DNA模板化银纳米团簇(Ts-AgNCs)杂交后,AgNCs和碳量子点(CDs)靠近,形成FRET效应,得到sDNA-CDs/Ts-AgNCs荧光猝灭的比率荧光探针。当tDNA存在时,通过杂交反应打开HP1发夹,形成HP1-tDNA双链结构;该结构可将HP2的发夹结构打开,从而形成HP1-HP2双链结构,同时释放出tDNA进入下一轮杂交,触发CHA循环。由于HP1-HP2中HP1的部分序列与Ts部分序列间的亲和性较sDNA强,因此,加入sDNA-CDs/Ts-AgNCs后,sDNA-CDs从探针中释放,使CDs(λ_em=464 nm)的荧光得以增强。而AgNCs仍在双链结构中,其荧光强度(λ_em=560 nm)基本保持不变。以I_F464/I_F560...     

基于G-四链体结构多态性的核酸纳米技术

G-四链体是由富G核酸形成的独特四链螺旋结构,区别于遵循A-T、G-C碱基互补配对原则形成的传统Watson-Crick双链结构.基于G-四链体的特异分子识别特性,能够引导纳米粒子的有序组装、赋予纳米器件以刺激一响应功能,使得核酸纳米技术领域的内容更丰富多样.本文介绍了G-四链体的结构多态性,从纳米材料组装和纳米器件设...     

适配体-荧光共振能量转移法检测雌二醇

利用核酸适配体特异的分子识别功能以及特定荧光基团之间的能量转移,建立了一种高灵敏度、高选择性测定雌二醇的光谱方法。研究了缓冲溶液的pH值、组成和浓度、核酸浓度、实验温度及响应时间等因素对检测雌二醇的影响。在最优的实验条件下(50 mmol/L BR缓冲溶液(pH 7.4),1.0×10-7mol/L核酸,实验温度45℃,响应时间19 min),体系荧光强度的改变值ΔI与雌二醇浓度的对数lgC呈良好的线性关系(r=0.9953),线性范围为1.0×10-11~5.0×10-9mol/L,检出限达6.0×10-12mol/L(S/N=3)。将本方法用于检测人体尿液中雌二醇的含量,雌二醇的加标回收率为94.0%~103.5%。     

基于G-四链体的生物传感器在食品污染物检测中的研究进展

食品污染物不仅对人类健康造成了严重威胁,还会给食品工业造成巨大的经济损失。G-四链体(G4)是由鸟嘌呤的碱基配对形成的核酸三维二级结构,具有灵活的绑定能力,已成为生物传感器的重要组成部分。将G4与生物传感器结合用于食品中污染物的检测得到了广泛的应用。本文对G4进行了简介,综述了2015～2022年间G4在食品污染物检测中的研究进展,并对其未来的发展趋势进行了展望。     

基于共振能量转移的生物传感器在食品安全检测中的应用研究进展

共振能量转移(Resonance energy transfer,RET)是一种发生在供体和受体之间的非辐射能量转移过程。RET的能量转移效率对供体和受体间的距离变化非常敏感,可被用于开发新型的光学生物传感器。与传统光学生物传感器相比,基于RET的生物传感器无需洗涤及分离过量标记物等步骤,可大幅简化检测流程。因RET具有灵敏度高、操作简便及速度快等优点,近年来,在医学诊断、生命科学研究、环境监控以及食品安全检测等领域备受关注。该文根据能量供体的不同,将RET分为3种类型：荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)、生物发光共振能量转移(Bioluminescence resonance energy transfer,BRET)和化学发光共振能量转移(Chemiluminescence resonance energy transfer,CRET)。并分别对基于上述3种RET类型的生物传感器在食品安全检测中的应用研究进展进行了综述,同时对其应用前景和发展趋势进行了展望。     

G-四链体探针在病毒基因检测和成像中的应用进展

病毒依赖宿主细胞完成生命周期,影响着地球上所有生物,是人类疾病的主要原因之一,对人类健康以及社会经济造成严重影响,因此开发检测病毒的工具对防治病毒感染和预防病毒导致的疾病具有重要意义.病毒基因组在病毒的生命周期中发挥着重要作用,为病毒检测提供了有效靶点.G-四链体(G4)是由富含鸟嘌呤的核酸折叠形成的一种稳定的核酸二级...     

以DNA为模板的银纳米簇荧光检测及逻辑门的构建

以DNA为模板,合成了具有荧光性质的银纳米簇(DNA-Ag NCs),利用荧光光谱、紫外光谱和红外光谱等手段对其进行了表征.基于DNA-Ag NCs与离子相互作用时产生的荧光变化可实现对离子浓度的检测.实验结果表明,在最佳实验条件下,Ni²⁺及Hg²⁺的浓度与DNA-Ag NCs荧光强度呈线性关系;并验证了该荧光探针用于检测自来水样品中汞离子和镍离子的实用性.由于以DNA为模板的DNA-Ag NCs能够响应多种刺激,如Ni²⁺,S^2-,Hg²⁺和p H等,利用相应的荧光强度可构建多输入的DNA-Ag NCs逻辑门及其组合逻辑门.当荧光输出强度(I_output)>初始荧光强度(I_origin)时,设定输出为1,采用各种刺激及其组合作为输入,构建了YES,INH和组合的NOR与INH逻辑门.而只有当I_output≥I_origin时定义为输出为1,可建立NOT,NOR,组合的IMP加上NOR...     

Ratiometric Detection of microRNA Using Hybridization Chain Reaction and Fluorogenic Silver Nanoclusters

miRNA (miR)-155 is a potential biomarker for breast cancers. We aimed at developing a nanosensor for miR-155 detection by integrating hybridization chain reaction (HCR) and silver nanoclusters (AgNCs). HCR serves as an enzyme-free and isothermal amplification method, whereas AgNCs provide a built-in fluorogenic detection probe that could simplify the downstream analysis. The two components were integrated by adding a nucleation sequence of AgNCs to the hairpin of HCR. The working principle was based on the influence of microenvironment towards the hosted AgNCs, whereby unfolding of hairpin upon HCR has manipulated the distance between the hosted AgNCs and cytosine-rich toehold region of hairpin. As such, the dominant emission of AgNCs changed from red to yellow in the absence and presence of miR-155, enabling a ratiometric measurement of miR with high sensitivity. The limit of detection (LOD) of our HCR-AgNCs nanosensor is 1.13 fM in buffered solution. We have also tested the assay in diluted serum samples, with comparable LOD of 1.58 fM obtained. This shows the great promise of our HCR-AgNCs nanosensor for clinical application.     

Enhanced Emission of Silver Nanoclusters Through Quantitative Phase Transfer

Silver nanoclusters composed of only a few metal atoms present appealing properties such as fluorescence. We have previously reported on aqueous solutions of this fluorophore using poly(methacrylic acid) as scaffold and their sensing properties. Here we report on the preparation of organic solutions of fluorescent silver nanoclusters by quantitative transfer from aqueous solution to an immiscible organic solvent. The fluorescent silver nanoclusters in the organic phase present enhanced emission properties and increased purity, which may expand the range of applications of this promising fluorophore.     

pH调控的变色酸2R稳定的银纳米簇的合成

银纳米簇(Ag NCs)具有特殊的物理和化学性质,其具有广泛的应用前景和研究价值。 本文探索了以变色酸2R为稳定剂,经过两次pH调节构建一种快速制备具有强荧光特性、稳定存在且粒径小的Ag NCs的方法。 在最优实验条件下,运用该方法制备得到的Ag NCs的最大发射波长为450 nm,最大激发波长为336 nm,平均粒径为1.74 nm,主要粒经分布在0.68~2.99 nm区域内,该Ag NCs的晶格间距为0.223 nm,晶格类型为(102)。 该Ag NCs可作为探针应用于溶液中微量重金属离子和非金属离子的测定,小分子、弱酸溶液浓度等方面的检测,也可以用于细胞成像等方面。     

日光辐射光还原合成左旋多巴胺功能化的荧光发射的银纳米簇和铁离子检测

以左旋多巴胺（L-3,4-dihydroxyphenylalanine,DOPA）为稳定剂,采用日光辐射光还原法,合成了强荧光发射的银纳米簇（silvernanoclusters,AgNCs）。透射电镜分析表明,所合成的AgNCs表现亚纳米非晶态结构。AgNCs在可见-近红外波长范围内（400~750nm）有明显光吸收带,最大荧光激发和发射峰分别为550和630nm,荧光量子产率为2.3%（相对于罗丹明B）。AgNCs的荧光强度与合成时的日光辐射时间、DOPA浓度以及pH值等因素有关。进一步优化了合成AgNCs的条件。基于荧光猝灭原理,所合成的DOPA功能化的AgNCs能选择性地灵敏响应Fe³⁺。修饰在AgNCs表面的配体DOPA能够选择性地结合Fe³⁺,导致AgNCs显著聚集,伴随荧光猝灭。AgNCs具有的较高量子产率和红荧光发射特性,有利于提高Fe³⁺的分析灵敏度。     

日光辐射光还原合成左旋多巴胺功能化的荧光发射的银纳米簇和铁离子检测

以左旋多巴胺(L-3,4-dihydroxyphenylalanine,DOPA)为稳定剂,采用日光辐射光还原法,合成了强荧光发射的银纳米簇(silver nanoclusters,Ag NCs)。透射电镜分析表明,所合成的Ag NCs表现亚纳米非晶态结构。Ag NCs在可见-近红外波长范围内(400~750 nm)有明显光吸收带,最大荧光激发和发射峰分别为550和630 nm,荧光量子产率为2.3%(相对于罗丹明B)。Ag NCs的荧光强度与合成时的日光辐射时间、DOPA浓度以及pH值等因素有关。进一步优化了合成Ag NCs的条件。基于荧光猝灭原理,所合成的DOPA功能化的Ag NCs能选择性地灵敏响应Fe3+。修饰在Ag NCs表面的配体DOPA能够选择性地结合Fe3+,导致Ag NCs显著聚集,伴随荧光猝灭。Ag NCs具有的较高量子产率和红荧光发射特性,有利于提高Fe3+的分析灵敏度。     

Fluorescent Silver Nanoclusters as Effective Probes for Highly Selective Detection of Mercury(II) at Parts‐per‐Billion Levels

Facile preparation of water‐soluble and fluorescent Ag nanoclusters (NCs) stabilized by glutathione at room temperature is described. Although the glutathione layer was introduced to prevent the silver nanoparticles from decomposition and increase their water solubility, this simple surface optimization resulted in surprisingly high efficiency of selective Hg²⁺ sensing, where the limit of detection (LOD) was as low as 10^?10 M (0.02 ppb, 0.1 nM ). This result revealed a simple and practical strategy for Hg²⁺ detection using fluorescent Ag NCs as sensor probe, with the lowest detecting limits reported to date.     

紫外光辐照下以PAMAM树形分子为模板制备Ag纳米簇及光致发光性能研究

以G5.0-OH PAMAM树形分子为模板,用紫外光辐照法制备银纳米簇.用透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱和共振散射光谱等对所制备的银纳米簇进行了表征.结果表明:用紫外光辐照法可以制备尺寸分布均匀、稳定的银纳米簇;且辐照时间、PAMAM树形分子的浓度及Ag⁺/PAMAM树形分子的摩尔比都会对所制备的银纳米簇产生较大的影响.由于所制备的银纳米簇的粒径小于树形分子的流体力学半径,表明树形分子起到了“内模板”作用.同时研究了银纳米簇的尺寸对其光致发光性能的影响,发现通过调节银纳米簇的尺寸可实现其光致发光的可调性.     

Facile and Direct Preparation of Ultrastable Mesoporous Silica with Silver Nanoclusters: High Surface Area

We report the successful direct synthesis of an ultrastable mesoporous silicon dioxide framework containing silver nanoclusters using a modified true liquid crystal templating method. Our modification produced an extraordinary material with a high average Brunauer-Emmett-Teller specific surface area of 1785 m² g⁻¹ – the highest reported surface area to date – and an ultrastable mesoporous structure, which has been stable for nine years so far. This method eliminates the need for reduction of silver oxide into metallic silver and restricts the growth of silver clusters. The silver nanoclusters, with an average size of 1 nm, occupy the pores and walls of the framework. Analysis of the material using nitrogen adsorption/desorption method, high-resolution transmission electron microscopy, X-ray diffractometry, energy-dispersive X-ray diffractometry, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy is discussed herein.     

基于海藻酸钠－银纳米粒比率型探针的尿酸比色法检测研究

该文以硼氢化钠为还原剂、海藻酸钠（SA）为稳定剂,通过一步法制备了海藻酸钠－银纳米粒功能探针（SA－AgNPs）。采用透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS）、红外光谱（FT－IR）、X-射线能量散射谱（EDS）、紫外－可见吸收光谱（UV－Vis）对制备的SA－AgNPs的形貌和光学特性进行表征。结果显示,SA可以增强AgNPs的分散性和稳定性,提高其400 nm波长处的表面等离子体共振吸收。当尿酸（UA）存在时,UA与SA分子发生配体交换导致AgNPs聚集,并在530 nm处产生吸收峰,同时溶液颜色由亮黄色变为酒红色。基于此构建了一种比率型的UA比色法检测体系,并实现了UA的可视化分析。优化条件下,在1.67 × 10-5 ~ 1.67 × 10-3 mol/L浓度范围内,检测体系的吸光度比值（A530 nm/A400 nm）与UA浓度的对数呈良好的线性关系（r = 0.992）,检出限（LOD）为14.9 μmol/L。尿液中常见的无机离子及其他生物小分子如葡萄糖、抗坏血酸、尿素、肌酐等不干扰尿酸测定。尿样的加标回收率为92.7% ~ 109%,相对标准偏差小于1.0%。该比色探针环保、制备简单、特异性强、稳定性好,有望为尿酸临床相关疾病（如高尿酸血症、痛风、肾病、心血管疾病等）的生化诊断提供一种新的检测方法。