高灵敏、宽动态范围纳米流式检测装置的研制及应用

基于纳米颗粒固有的多分散性,对其粒径及分布快速地进行高分辨表征是纳米颗粒相关研究和产品开发所面临的重大挑战。与电子显微镜、原子力显微镜、动态光散射、纳米颗粒追踪分析等常规使用的纳米颗粒表征技术相比,流式细胞术具有可单颗粒检测、快速、多参数、统计精确性高等优势。然而,由于检测灵敏度的局限性,商品化流式细胞仪难以检测粒径小于200 nm的聚苯乙烯纳米颗粒。结合瑞利散射和鞘流单分子荧光检测技术,本研究组研制了纳米流式检测装置(Nano-flow cytometer, nFCM),采用单光子计数雪崩光电二极管(Single photon counting avalanche photodiode, APD)作为检测器,低折射率二氧化硅纳米颗粒(SiO₂ NPs)的检测下限可达到24 nm,可基线分辨47、59、74、94和123 nm的SiO₂ NPs混合样本。由于nFCM散射光检测动态范围受限于单光子探测器的最大光子计数值,而纳米颗粒的散射光强度随粒径的增大呈指数上升,为实现纳米颗粒更全面的粒径分布检测,仪器的检测动态范围有待提升。本研究采用激光光...     

新型纳米荧光探针在微流控细菌芯片检测中的应用

微流控芯片分析技术可以集成不同的生物化学分析功能单元,广泛应用于生化分析领域,在细菌检测方面具有传统检测方法不可比拟的优越性。近来年,在微流控细菌芯片中引入高荧光强度、低背景荧光干扰和高选择性的纳米荧光探针为实现细菌高效检测分析提供了新的研究途径和技术手段。本文通过对细菌检测中的几类新型荧光标记探针的介绍和比较,分析其荧光效应和应用特点,尤其是在细菌检测中的应用特性,重点综述了新型高效的纳米荧光探针与微流控细菌芯片分析方法和技术结合,实现微尺度空间和荧光检测模式下的细菌高效检测。     

4-巯基苯硼酸功能化的金纳米溶胶用于细菌的快速SERS检测

本文采用经典柠檬酸钠还原法制备金纳米粒子(AuNPs)溶胶作为SERS基底,使用4-巯基苯硼酸(4-MPBA)作为拉曼报告分子以及细菌识别元件来功能化AuNPs。基于细菌抑制盐诱导聚集的检测机制,构建了一种广谱细菌的标记SERS检测方法。在优化实验条件下,细菌在10 CFU/mL～10⁵ CFU/mL浓度范围内与4-MPBA@AuNPs的拉曼信号强度有良好的线性关系,定量检测限为10 CFU/mL,加标回收率为89.2%～103.8%,相对标准偏差小于4.7%。本方法灵敏、快速、低成本、操作简单,在实际样品的现场快速检测中具有潜在应用价值。     

英研制出纳米探针检测抗生素与细菌结合情况

英国伦敦纳米技术中心的研究人员研制出一种新型纳米探针,利用该纳米探针可以检测出某种抗生素药物是否能够与细菌结合,从而减弱或破坏细菌对人体的破坏能力,以达到治疗疾病的目的。这是科学家第一次将纳米探针运用于药物筛选。     

细菌胞外液生物合成纳米硒的理化性质及抗菌活性研究

本文以一株海洋菌株Bacillus sp.Q72的胞外液为还原体系,实现了Se(Ⅳ)到纳米硒(SeNPs)的生物转化。利用FTIR、UV-Vis、XRD、SEM、TEM、XPS、拉曼光谱、粒度分析等对生物合成SeNPs的理化性质进行了研究,随后考察了SeNPs的抗菌活性和细胞毒性。结果表明,菌株Bacillus sp.Q72胞外液生物合成的SeNPs为球型,平均粒径为187.6nm,其表面包覆着蛋白质、核酸等生物大分子。SeNPs对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌均表现出较好的抑菌活性,同时具有较低的细胞毒性。利用细菌胞外液生物合成纳米硒,避免了利用菌体直接还原在分离过程中的繁琐操作,为SeNPs的生物合成提供了新方法。     

微流控芯片液滴数字化分析用于快速定量检测细菌

现有细菌定量检测多依赖专业实验室,检测周期较长。针对此问题,本研究基于微流控芯片液滴数字化分析,建立了一种细菌定量检测方法。采用具有平行液滴分析单元的微流控芯片,其特点在于使用了注射器真空驱动液滴产生方法。借助刃天青显色反应引起的荧光强度改变,可指示液滴内活性细菌的存在。通过计算细菌阳性液滴的比例,采用泊松分布算法,计算出原始样品中的细菌密度。实验结果表明,本方法可在3.5 h内完成细菌定量分析,动态检测范围为10⁵～10⁸ CFU/mL,相对标准偏差(RSD)低于5%。本方法具有操作简便和分析速度快的优势,有望广泛用于细菌快速定量检测。     

芬太尼类新精神活性物质检测技术研究进展

毒品滥用是全球性问题,对人们的身心健康、经济发展和社会进步造成巨大危害。毒品稽查是保障公共安全和社会秩序的重要手段,而科学精准的检测技术为开展毒品稽查工作提供了有力支撑。近年来,芬太尼类新精神活性物质迅速蔓延,其具有更强的兴奋、致幻、麻醉等效果,已成为继传统毒品、合成毒品后全球流行的第三代毒品,并在一些国家流行、滥用,已造成大量人员死亡,引发严重社会问题。对此,各国政府密切关注并制定了相应法律法规进行管控,科研人员也开发了一系列检测技术。该文重点论述了芬太尼类新精神活性物质的传统实验室检测技术和现场快速检测技术的研究进展,并对这些技术的发展趋势和应用前景进行了展望,以期为相关领域研究人员提供技术参考。     

荧光纳米探针用于细胞器pH检测的研究进展

pH稳态对于维持活细胞细胞器的正常功能具有重要作用.细胞器内pH稳态被打破会导致细胞器功能的紊乱,进而引发癌症、神经退行性疾病等相关疾病.因此,在活细胞水平上定量测定pH并对其波动进行实时监测对于理解相关疾病的发生机制非常重要.基于非侵入、高时空分辨率成像的优势,荧光探针非常适合用于活细胞内pH的检测.本综述总结了近些年利用不同种类荧光纳米探针对不同细胞器进行pH成像的研究工作,并对荧光纳米探针应用面临的机遇与挑战进行了展望.     

用于低浓度三聚氰胺选择性检测的铝/银纳米传感器的组装及其SERS性能

通过置换法在铝板上快速制备了一种即插即用型的Al/Ag纳米表面增强拉曼光谱(SERS)活性基底。结果表明该SERS基底较好地解决了银纳米颗粒在支撑物质上的吸附问题,能够快速实现对三聚氰胺的检测,而且具有操作简单、成本低、无损伤检测等优点,最低检测浓度能达到10^-7 mol·L^-1,满足国家食品安全要求的最低标准。另外,Al/Ag活性基底对三聚氰胺检测具有较高的拉曼测试重现性,连续测定15 h的过程中拉曼强度波动不大;且该Al/Ag活性基底能够在三乙醇胺、N,N-二甲基甲酰胺和1,2-丙二胺等胺类物质中实现对三聚氰胺的选择性检测。     

纳米探针芯片技术用于微量乙肝病毒DNA的检测

利用两组探针修饰的微粒:(1)表面标记有可与待测乙肝病毒(HBV) DNA另一端结合的纳米金探针1(信号探针)以及可与信号探针部分结合的纳米金探针2(检测探针);(2)表面标记有可与待测HBV DNA一端结合的磁珠探针(捕捉探针1).检测靶HBV DNA时,磁珠探针与信号探针在液相中可分别与HBV DNA靶序列一端结合最终形成三明治样结构.再以磁场将三明治样复合物从反应液中分离,以DTT溶液将信号探针从纳米金颗粒上洗脱.洗脱后的信号探针数量反映靶基因的多寡,信号探针一段与预先点样的基因芯片上的捕捉探针2结合,检测探针与信号探针另一段相结合,最后用银染液将检测探针显色从而得到靶目标DNA相对定量信息.结果表明,本检测方法的检测灵敏度达到10-15 mol/L水平.检测时间少于1.5 h,检测结果与HBV DNA水平呈现较好的线性关系且无假阳性结果;本方法有望用于乙肝病人血清中HBV DNA的快速筛测及其它微生物基因的检测.     

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.     

木质素碳纳米酶的制备及用于检测人尿液中多巴胺

以木质素磺酸钠为碳源,水热法合成了MoS2掺杂的碳纳米酶(Mo, S-CDs),并基于其过氧化物酶特性,将其用于检测人尿中多巴胺的含量。对纳米酶的形貌进行了表征。结果显示,Mo, S-CDs为球型,直径在2 nm左右,在水中能够较好的分散;红外图谱结果表明Mo, S-CDs表面官能团丰富;X射线光电子能谱表明Mo, S-CDs中存在Mo, S, C, O元素。Mo, S-CDs具有稳定、高效的过氧化物酶催化活性,可催化H₂O₂与3,3’,5,5’-四甲基联苯胺(TMB)反应,生成氧化产物oxTMB。蓝色的oxTMB可被多巴胺还原回TMB,导致系统在oxTMB特征峰处的吸光度下降。因此,基于Mo, S-CDs对H₂O₂的传感能力构建了多巴胺-Mo, S-CDs的催化传感体系,并用于检测人尿液中多巴胺的含量。多巴胺浓度在0.5～20μmol/L范围内有良好的线性关系,检出限为0.0639μmol/L,回收率为96.5%～101.7%,相对标准偏差(RSD)<5%。     

超高质量活性的碳纳米纤维包覆铋纳米颗粒用于高效二氧化碳电还原制甲酸（英文）

近年来,工业化的高速推进和化石燃料的大量消耗,不仅造成严重的温室效应,而且加剧了能源危机和环境恶化等问题.电催化CO₂还原技术可将温室气体CO₂转化为具有经济价值的小分子化合物,且可以耦合间歇性可再生能源(如太阳能、风能、潮汐能等)产生的电力,目前已成为实现碳中和目标最有前景的技术途径之一.然而,由于CO₂分子化学惰性较强,需要较高的过电位才能将其活化,导致其转化效率低.铋作为一种无毒无害、价格低廉且具有较高析氢过电位的非贵金属材料,可有效地促进CO₂电还原为甲酸.但受质量活性、稳定性和产率的限制,铋基催化剂目前仍难以实现工业化应用.本文采用静电纺丝技术结合热处理方法制备了碳层封装的超小铋纳米颗粒,并用于二氧化碳电还原制甲酸.透射电镜等表征结果表明,铋纳米颗粒均匀地分散于碳纳米纤维中.电化学测试结果表明,在900℃下煅烧2 h制得的Bi/CNFs-900催化剂具有较好的电还原CO₂为甲酸的性能.在较宽的电化学窗口内,甲酸的法拉第效率均在90%以上,在-1.20 V vs.RHE...     

矿物药炉甘石成分分析及其纳米形态的抑菌活性研究

用差示热重等方法分析了矿物中药炉甘石的成分,合成纳米碱式碳酸锌和纳米氧化锌,制备了纳米炉甘石.用激光粒度分析仪测定了炉甘石及其成分的粒径分布,用透射电镜观察纳米氧化锌的形貌.采用杯碟法,以四环素为对照品,测试纳米炉甘石及其成分的抑菌活性.结果显示,氧化锌的含量与粒径大小决定了炉甘石的抑菌活性,纳米炉甘石抑菌活性显著提高.     

碳纤维微电极负载金纳米粒子用于绿茶中儿茶素的检测

本文开发了基于纳米金修饰的碳纤维超微电极(CFME)用于儿茶素的定量检测。通过使用柠檬酸三钠还原氯金酸制得纳米金粒子(AuNPs),采用恒电位电沉积法将纳米金修饰在CFME表面。在pH 2.00的Tris-HCl缓冲溶液中,采用差分脉冲法和循环伏安法考察了修饰前后电极对儿茶素的电催化性能。结果表明,纳米金修饰电极对儿茶素具有明显的电催化效果。在优化实验条件下,纳米金修饰的碳纤维超微电极(AuNPs/CFME)与儿茶素浓度在1.00×10^-3~10.0μmol/L范围内呈良好的线性关系,且AuNPs/CFME的电化学性能非常稳定,具有良好的重现性。该方法操作简单,准确性高,可用于对儿茶素进行定量检测。     

细胞外囊泡的单颗粒分析技术

细胞外囊泡（Extracellular vesicles,EVs）是细胞分泌到细胞外基质中的纳米尺度的脂质小膜泡,携带着母细胞来源的各种生物活性分子,如蛋白质、核酸、脂质等,是细胞间沟通交流的信使。EVs参与免疫调控、血管新生、疾病发生、肿瘤转移等生理病理过程,广泛存在于各种体液中,在液体活检、疾病治疗中显示出巨大的应用前景,也因此成为生命科学领域炙手可热的前沿研究方向。然而EVs在粒径、生化组成等方面具有高度的个体差异性和多样性。因此,迫切需要发展EVs的单颗粒分析技术以精准表征EVs亚群的分子组成,深入了解其生物学功能,促进EVs临床诊断与治疗应用的发展。该文针对近年来发展的EVs的单颗粒分析技术进行综述,从检测原理、性能和应用范围等方面对这些技术进行讨论,并对单颗粒表征技术未来的发展趋势进行了展望。