基于亚甲基蓝的近红外荧光探针用于HOCl的特异性检测

次氯酸(HOCl)是一种由过氧化氢和氯离子在髓过氧化物酶(MPO)催化作用下产生的活性氧。由于其在机体抵抗病原体的免疫防御中起着至关重要的作用,因此对HOCl的识别和检测具有非常重要的意义。目前,检测HOCl的方法有电分析法、色谱法、化学发光法和荧光分析法,其中荧光检测法以其简单、快速、高选择性、高灵敏度和实时检测等突出优点引起了许多研究者的兴趣。本文以亚甲基蓝(Methylene blue,MB)为荧光母核,设计合成了一种近红外荧光探针MB-1用于HOCl的特异性检测。该探针可在体外特异性检测HOCl,响应之后,荧光会有显著的增强,同时伴有溶液颜色从无色到蓝色的明显变化。该探针对HOCl具有较高的灵敏度,其检测限为8.2 nmol/L。此外,该探针具有较好的抗干扰能力,为在生理水平上检测HOCl提供了可能。     

调谐半导体激光吸收光谱自平衡检测方法研究

可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)是利用半导体激光器的波长调谐特性,扫描待测气体特征吸收线,从而获得待测气体的浓度信息。基于可调谐半导体激光吸收光谱的自平衡检测方法能够有效地消除激光器光强波动等共模噪声和其他同性干扰的影响。实验表明自平衡检测方法可以获得较理想的结果,检测限低于体积比1.2×10-6,与直接吸收光谱法相比降低了一个数量级。自平衡检测电路简单,自带的电子增益补偿机制能够自动进行平衡探测,该方法不用加信号调制和锁相放大器,直接探测待测气体的吸收光谱,从而降低成本,减小系统装置体积,易于集成为便携式痕量气体检测仪。     

Fluorescent Properties of Pentamethine Cyanine Dyes with Cyclopentene and Cyclohexene Group in Presence of Biological Molecules

A series of pentamethine cyanine dyes with cyclohexene or cyclopentene group in polymethyne chain, assumed as DNA groove-binders, were studied as fluorescent probes for nucleic acids as well as for native and denatured proteins. It was revealed that the presence of methyl or dimethyl substituent in 5 position of the cyclohexene group hinders the formation of dye–DNA fluorescent complex, while the methyl substituent in 2 position leads to the increasing of the dye–DNA complex fluorescence intensity. The dyes SL-251, SL-1041, and SL-1046 containing methyl group in the 2 position of the cyclic group, are reported as bright DNA-sensitive dyes. The study of the dyes DNA-binding specificity demonstrated significant AT-preference that points to the groove-binding interaction mode. At the same time, the dyes SL-251, SL-377, and SL-957 with the 2-methyl substituted cyclohexene group were shown to be sensitive fluorescent dyes both for nonspecific (in SDS presence) proteins detection and for native BSA.     

基于超疏水高黏附结构的痕量农药分子现场检测SERS基底研究

多种农药,包括孔雀石绿(MG)作为禁用兽药,存在食用致癌的风险.由于MG低廉的价格和极好的药效,在渔业养殖中一直被不法商贩非法使用,使得鱼类生鲜中时有MG残留检出.针对MG分子痕量残留的检测,目前一般是抽取少量养殖水样,再利用高效液相色谱柱、液相色谱-光谱等方法来评估其是否超标.这类传统的检测方法一般需要依赖价格昂贵的...     

Synthesizing Red Fluorescent Carbon Dots from Rigid Polycyclic Conjugated Molecules: Dual-Mode Sensing and Bioimaging in Biochemical Applications

Red fluorescent carbon dots (R-CDs) are special desirable for biochemical analysis due to good biological compatibility and deep penetration; however, they remain as bottlenecks due to difficulties in expanding the sp² domain, especially those are fused from rigid polycyclic conjugated molecules (RPCMs) with heteroatom substituents due to huge steric hindrance and heteroatom blockage toward graphic lattice. Here, an RPCM with heteroatom substituents, 1,5-diamino-4,8-dihydroxyanthraquinone (DDAQ), based self-doped R-CDs with PL emission at 635 nm is reported. Further investigations reveal that the expanding, hybrid sp² domain with indanthrone tannin structure from DDAQ is mainly responsible for the obtained red fluorescence of R-CDs. Taking advantage of optical properties, R-CDs are considered to construct a colorimetric/fluorescent dual mode sensing array for quantifying trace levels of Fe³⁺ and glyphosate based on the static quenching, and a biomarker for cell imaging. The CD-based sensors exhibit outstanding recovery, high selectivity, and sensitivity, also facilitated dual-mode detection with the naked-eye. The R-CDs have low cytotoxicity, good cell membrane penetration for rapid cell entry, and high resolution, demonstrating their potential for biolabeling and bioanalytic applications.     

菲并咪唑衍生物蓝光材料的合成、光物理性质及理论计算

合成了两个蓝光材料2-苯基-1H-[9,10-d]菲并咪唑(Phen-PI)和2-吡啶-1H-[9,10-d]菲并咪唑(PyriPI),光物理分析表明Phen-PI和Pyri-PI的最大发射峰分别位于371.5 nm,388.5 nm和403.5 nm,相对量子效率分别为0.383和0.528,激发态衰减寿命分别为3.87 ns和3.68 ns。通过密度泛函理论(DFT)对化合物的前线分子轨道成分和能级分布分析表明,当把Phen-PI中的苯基被吡啶环取代后,Pyri-PI的HOMO能级和LUMO能级分别下降0.09 e V和0.23 e V,同时Pyri-PI的HOMO轨道和LUMO轨道的能级差比Phen-PI减少0.14 e V,在理论层面上解释了Pyri-PI发射光谱的红移。     

A Sensitive Fluorescent Sensor for Highly Sensitive Detection of Water in Organic Solvents Based on Substituted Imidazole

Journal of Fluorescence - A novel substituted imidazole derivative 1a with carboxyl and quinoline structure has been designed and synthesized. And our initial discovery is that this compound can...     

Studies of Benzothiazole and Benzoselenazole Squaraines as Fluorescent Probes for Albumins Detection

Series of squaraine benzothiazole and benzoselenazole dyes were studied as possible fluorescent probes for the detection of proteins, particularly albumins. It was shown that majority of the studied squaraines give significant fluorescent response on the human serum albumin (HSA) and bovine serum albumin presence. For squaraine dyes with N-hexyl pendent groups (P-1, P-2, P-3, P-5) about 100−540-fold fluorescence intensity increase upon albumins addition was observed. At the same time in presence of other proteins, namely insulin, avidin from hen egg white, immunoglobulin G (IgG), carbonic anhydrase fluorescence enhancement values were considerably lower —up to 43 times in IgG presence. It was noted that generally, squaraines with long N-hexyl pendent groups demonstrate higher emission increase values upon proteins addition comparing with their analogues with short N-ethyl tails. It was shown that fluorescence intensity enhancement for benzothiazole squaraine dye P-3, relates linearly to the HSA concentration over the wide range—from 0.2 to 500 μg/ml. Together with noticeable selectivity of this dye to albumins, existence of wide dynamic range gives possibility to propose P-3 dye as probe for HSA quantification.     

地表水总有机碳含量紫外-可见光谱检测方法

总有机碳是以碳含量评价水质有机污染的指标,可以反映水体受污染程度。目前地表水总有机碳检测多采用现场取样后实验室分析检测方法,该方法存在费时费力、操作复杂、二次化学污染等缺点。紫外-可见光谱法具有环保、操作简便、可实时在线原位检测等优点,在地表水总有机碳检测中具有很好的应用前景。针对总有机碳检测问题,采用了一种基于自适应增强学习的区间偏最小二乘回归方法,该方法将总有机碳吸收光谱波段分为若干子区间,初始化训练样本权重, 依次在各子区间建立偏最小二乘回归模型,根据子区间模型预测误差率计算该子区间预测结果的权重系数,并更新下一子区间训练样本权重,最后将各子区间模型预测结果线性加权得到总有机碳的检测结果。实验配制总有机碳标准溶液浓度25～150 mg·L-1共43个样品,第一时间段采集35个总有机碳标准样品光谱分为训练集和测试集,建立并验证总有机碳检测算法模型。为评价算法模型鲁棒性,在另一时间段采集剩余的8个标准样品光谱进行反测验证。实验结果表明,采用基于自适应增强学习的区间偏最小二乘回归法建立的总有机碳定量模型具有较高的精度和鲁棒性,分组验证和反测验证的预测均方根误差分别为1.304和1.533 mg·L-1,均优于偏最小二乘回归和极限学习机方法。为进一步验证该方法的有效性,使用该建模方法预测生活污水的总有机碳含量。实际地表水样本取样于河北石家庄藁城污水处理厂排污口污水及河北先河公司园区的生活污水,经稀释后共获得50组地表水样本,采用SPXY方法分为训练集33组水样,测试集17组水样。在实际水样检测中,采用净信号分析方法进行光谱预处理,降低总有机碳与其他水质参数间的交叉干扰;分组验证预测均方根误差为3.26 mg·L-1,平均绝对值百分比误差为3.46%。综上所述,基于自适应增强学习的区间偏最小二乘回归方法,可以快速准确地对地表水中总有机碳进行检测,为在线水质总有机碳检测提供了方法支撑。     

基于Gm-APD的成像激光雷达目标探测特性

针对采用盖革模式雪崩光电二极管（Gm-APD）作为探测器的成像激光雷达,介绍了其测距原理及3D成像原理,并对如何提高其探测性能的方法进行了分析。以分析Gm-APD触发信号的统计特性为基础,对出现在距离门内不同位置目标的探测概率和虚警概率进行了研究与仿真,结果表明,目标处在距离门最前面时,探测概率受噪声水平影响最小,虚警概率受信号强度影响最大;目标靠近距离门中间位置时,探测概率随噪声水平增大下降缓慢,虚警概率随信号强度增大下降缓慢;目标处在距离门末尾时探测概率受噪声水平影响最大,而虚警概率几乎与回波信号强度无关。     

基于MgAl-8-HQ LDH复合粒子选择性检测Fe~(3+)的荧光传感器

为实现对Fe~(3+)高选择和简便检测,基于镁铝层状双氢氧化物(MgAl LDH)层板的Al~(3+)的可调控性及易与8-羟基喹啉(8-HQ)发生配位作用,设计制备了8-HQ插层配位的高荧光性8-羟基喹啉镁铝层状双氢氧化物(Mg_xAl-8-HQ LDH),同时采用IR,XRD,UV-Vis及分子荧光光谱仪表征其结构和性能。IR分析表明8-HQ与铝离子生成C-O-Al和C-N-Al配位键;XRD揭示8-HQ插入MgAl LDH的层板间,致(003)衍射峰向2θ低角度方向移动,衍射峰强度随Mg与Al摩尔比增加而增强;因MgAl LDH层间的8-HQ与Al~(3+)配位,致8-HQ在314 nm处的吸收峰消失,同时在376 nm处出现了金属离子与配体之间的跃迁吸收峰;荧光分析表明:Mg_xAl-8-HQ LDH的荧光强度随Al~(3+)含量降低而增强,当镁铝离子物质的量之比为4∶1时,荧光强度显著强于8-羟基喹啉铝。通过研究金属离子对Mg_4Al-8-HQ LDH粒子荧光光谱的影响,发现该粒子对金属离子表现出显著的选择和差异性,尤其对Fe~(3+)具有高选择性。进一步研究[Fe~(3+)]对Mg_4Al-8-HQ LDH粒子的溶液颜色及荧光强度的影响表明:在10~(-6)~10~(-2)mol·L~(-1)内随[Fe~(3+)]增加,Mg_4Al-8-HQ LDH粒子溶液的颜色由浅黄色变成墨绿色,故可实现上述浓度范围内Fe~(3+)的比色传感;同时其荧光强度显著降低,当[Fe~(3+)]为10~(-3)mol·L~(-1)可完全猝灭其荧光,当-log[Fe~(3+)]为3~6时,-log[Fe~(3+)]与溶液荧光强度呈负相关函数关系,可实现对Fe~(3+)的高选择和灵敏性荧光传感检测,据此本实验成功建立了Mg_A Al-8-HQ LDH粒子荧光和比色双重传感检测Fe~(3+)的新方法。     

A Colorimetric and Fluorescent Probe Based on Michael Acceptor Type Diketopyrrolopyrrole for Cyanide Detection

A new probe 1 was synthesized by incorporating an α,β-unsaturated ketone to a diketopyrrolopyrrole fluorophore. The probe exhibited a selective and sensitive response to cyanide against other anions. Addition of CN^? aqueous solution to 1 resulted in a rapid color change from pink to light yellow together with a blue shift from 518 to 421 nm, while other anions did not induce any significant color change. Furthermore, the Michael addition of cyanide to 1 elicited 98% fluorescence quenching at 608 nm, which constituted the fluorescence signature for cyanide detection. The detection limit was 0.67 μM using the fluorescence spectra changes, which was far lower than the WHO guideline of 1.9 μM. Moreover, 1-based test strips could successfully detect CN^? solutions.     

融合ViBe与帧差法的交叉路口多车辆检测方法

前景检测的精确程度是交叉路口车辆检测的重要因素,传统的基于背景建模的前景检测方法存在拖影现象,并且通常难以分辨出无牌车辆,针对上述问题,提出一种融合ViBe与帧差法的前景检测算法,并在此基础上结合车牌检测算法来检测场景当中的车辆。首先,结合帧差法和ViBe算法对背景像素点的判定结果,采用不同更新因子更新背景模型,其次,使用一种多条件过滤车牌检测算法定位运动区域当中车牌,最后,以检测到的车牌中心为锚点,定位出最终车牌区域。实验结果表明,该前景检测算法可有效应对交叉路口场景下的前景检测的拖影现象,同时车辆检测算法可以准确检测出进入场景时的车辆,并分辨出无牌车辆。     

基于FRET机理的荧光探针的合成及其对汞离子的识别

基于FRET机理设计合成了一个包含罗丹明6G及香豆素的汞离子荧光探针Rh-6G-coumarin(RC),研究了它的光谱性能及对汞离子的识别作用。在V(C₂H₅OH)∶V(H₂O)=9∶1溶液中加入汞离子后,575 nm处荧光强度迅速增大,荧光由蓝色变为明亮的红色,同时溶液的颜色由黄色变为红色。溶液中其他金属离子,如Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺、Cd²⁺和Cr³⁺对汞离子的荧光识别没有太大影响。该探针可在较宽的pH ( 4~10)范围内识别汞离子。光谱滴定实验表明,汞离子与RC以2∶1的计量比形成了配合物。     

基于多特征的快速红外弱小目标检测算法

为了从全向红外搜索和跟踪系统采集的海量大视场高分辨率红外图像中快速准确地检测出红外弱小目标,本文提出了一种基于由粗到细的分阶段检测策略和时空域特征融合的红外弱小目标检测算法.首先,通过引入基于频域的快速显著性检测算法预先检测出目标可能存在的候选区域;其次,对候选区域进行角点检测以判定是否存在候选目标;最后,通过结合帧间时空域特征对候选目标进行进一步判定,以提取真实目标、删除虚假目标.多种实际场景的实验结果表明,该目标检测算法不仅运算量小而且探测概率高、虚警率低,是一种工程实用性能很好的红外弱小目标检测算法.     

基于混合Taguchi-GA算法的MIMO-OFDM信号检测

为了避免传统MIMO-OFDM信号检测方法具有的计算量过大而导致的算法复杂度高的问题,设计了一种基于混合Taguchi方法和GA算法的MIMO-OFDM信号检测方法,首先建立了MIMO-OFDM信号检测的模型,然后依据信号检测模型建立目标函数,将目标函数作为混合Taguchi-GA算法的适应度函数,通过个体在信号检测问题的解空间中进行不断地选择、交叉和变异等操作来求解全局最优解,为了进一步增加算法的全局寻优能力,通过Taguchi方法进一步在交叉和变异之间产生新个体;最后,定义和描述了基于混合Taguchi和GA算法的MIMO-OFDM信号检测算法,仿真实验表明,文中方法能有效进行信号检测,与其他方法相比,在BPSK调制和16QAM调制情况下,均具有较小的BER均方误差。     

基于荧光光谱法与深度信念网络的稻种发芽率检测方法研究

针对传统稻种发芽率检测效率低、精度差、专业化要求高等问题,通过荧光光谱法结合深度信念网络(DBN)建立稻种发芽率预测模型。首先,将连粳7号和武运粳均分别老化0~7 d后,以5 min为间隔在纯净水中分别浸泡5~30 min。然后用荧光光谱仪检测浸泡液的荧光光谱,光谱数据经中心化后用集合经验模态分解(EEMD)去噪,并通过主成分分析法提取441.5 nm的特征荧光波长。最后,利用偏最小二乘回归(PLSR),反向传播神经网络(BPNN),径向基函数神经网络(RBFNN)和深度信念网络(DBN)建立水稻种子发芽预测模型。比较后得出,DBN模型在少数据、弱信号情况下的预测精度最高,预测集相关系数Rp和均方根误差RMSEP最大可达0.979 2和0.101。同时,通过分析混合稻种荧光数据R_p的变化趋势,得到最佳浸泡时间为22.1 min,实际上,精确度超过0.95(R_p)需要5 min左右。研究结果表明,结合荧光光谱法和EEMD-DBN模型,非破坏性地预测水稻种子发芽率具有可行性和高准确性,并且适用于不同颜色和污染水平的水稻种子的检测。     

基于可调谐激光的CO监测仪的不确定度评定

采用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)对CO气体的浓度进行测量,应用整体二次谐波最小二乘法对测量信号的实验数据进行反演处理。基于可调谐二极管激光吸收光谱技术, 对CO在线监测仪测量结果的不确定度来源进行了分析, 采用直接评定法对各种因素引起的不确定度分量、标准不确定度和合成不确定度进行了评定。实验结果表明, 仪器示值引入的不确定度、标准气体浓度定值的不确定度以及环境温度变化和电源电压波动引入的不确定度是影响测量不确定度的主要因素。     

三聚氰胺-铜(Ⅱ)配合物抑制AT-双链铜纳米颗粒合成荧光检测三聚氰胺

基于三聚氰胺与铜离子配位反应并抑制A T-双链铜纳米颗粒合成,构建了一种新型的"turn-off"策略检测三聚氰胺.当三聚氰胺存在时,与铜离子发生配位反应,使得后期合成铜纳米颗粒的铜离子浓度不够,导致铜纳米颗粒荧光减弱.在最优化实验条件下,对三聚氰胺检测的线性范围为1~150μmol·L-1,检出限达0.5μmol·L-1.此外,该方法还可以检测牛奶样品中的三聚氰胺,回收率良好.     

基于柯西分布的视频图像序列背景建模和运动目标检测

提出了一种用于视觉监视系统的基于柯西分布的发光模型的光照不变变化检测方法.假定视频图像序列中每个背景图像像素点灰度观测值的时序变化由白噪声引起,利用建立的初始化背景高斯统计模型对每帧图像进行归一化,得到了背景像灰度比值的分布符合标准柯西分布的结论,解决了柯西分布的模型参量估计问题.在变化检测的基础上,YCbCr颜色空间的亮度、色调和饱和度被用来识别和消除由阴影和反光等引起的变化区域.结果表明,提出的背景建模方法对场景中各种光线变化、小的背景扰动等噪声具有稳健性,可以较为可靠地检测前景目标,识别和去除阴影和反光.