适配体探针传感技术进展

适配体是通过指数富集配基的系统进化技术体外筛选得到的一组能与靶分子高亲和、高特异性结合的寡核苷酸序列（单链DNA或RNA）。作为一类新型的功能分子,适配体己在生命科学、化学等领域获得愈来愈多的应用。以不同类型的示踪分子标记适配体后,该类适配体探针可以直观地将适配体与靶分子的特异性识别转化为灵敏的示踪信号,从而为金属离子、有机小分子、核酸和蛋白质等大分子乃至细胞等的检测提供一种灵敏、特异的新型模式。本文阐述适配体探针在多种传感技术方面中的应用,并着重介绍适配体探针荧光传感技术的最新发展。     

基于量子点标记的适配体技术在分析检测中的研究进展

由于光学性质独特,量子点成为近年来发展起来的极具应用前景的半导体纳米材料,作为荧光标记物在生物和化学领域备受关注。随着生物技术的发展,适配体以其高特异性、强亲和力等特点被用作生物探针或生物传感元件,在分析检测中得到广泛应用。将量子点与适配体结合构建的纳米生物识别体系,互补结合适配体和量子点的特殊性质,可实现对靶标物质的超灵敏、高选择性及快速检测。本文概述了量子点的合成、修饰及其与适配体的偶联,重点介绍了近几年基于量子点标记的适配体技术在生物分子、病原微生物、细胞、真菌毒素等方面的应用,并展望了该技术在分析检测领域的发展趋势。     

超滤质谱技术在药物小分子与生物靶分子相互作用研究中的应用*

药物小分子与生物体内靶分子之间的相互作用,是药物发挥其药理活性的重要途径之一。因此,高通量地筛选出能够与生物靶分子相互作用且具有生物活性的药物小分子,对于新药开发研究具有重要的理论意义和实际应用价值。超滤质谱技术是超滤装置与质谱技术结合后形成的一种新的分析方法,它能够在液相条件下快速地识别并鉴定出与生物靶分子结合的药物小分子配体。与其它分析方法相比,超滤质谱技术具有快速、灵敏、高通量的特点,因而被广泛应用于研究药物小分子和生物靶分子相互作用。本文综述了超滤质谱技术的原理、特点和实验操作中的一些关键问题。重点介绍了超滤质谱技术在药物小分子与生物靶分子相互作用研究中的应用进展,并对其未来的发展方向进行了展望。     

小分子靶标的核酸适配体筛选的研究进展

核酸适配体(aptamer)是通过指数富集配体系统进化(SELEX)技术筛选得到的核糖核酸(RNA)或单链脱氧核糖核酸(ssDNA)。核酸适配体通过高亲和力特异性地识别小分子、蛋白质、细胞、微生物等多种靶标,在生物、医药、食品和环境检测等领域的应用日渐增多。但目前实际可用的核酸适配体有限,其筛选过程复杂,筛选难度大,制约了其应用。与生物大分子、细胞和微生物等靶标不同,小分子靶标与核酸分子的结合位点少、亲和力弱,且靶标通常需要固定在载体上。此外,小分子靶标结合核酸形成的复合物与核酸自身的大小、质量、电荷性质等方面差异较小,二者的分离难度大。故小分子靶标的核酸适配体筛选过程与大分子和细胞等复合靶标相比有明显差异,筛选难度更大。因此需要根据其自身结构特点和核酸适配体的应用目的选定靶标或核酸库的固定方法,优化靶标核酸复合物的分离方法。本文介绍了不同类型小分子(具有基团差异的单分子、含相同基团分子和手性分子等)靶标的选择及其核酸适配体的筛选方法,并对核酸库的设计、与靶标结合的核酸的分离方法和亲和作用表征方法进行了介绍,列出了自2008年以来报道的40余种小分子靶标的核酸适配体序列和复合物的平衡解离常数(K_d)。     

面向食品安全分析的核酸适配体传感技术

食品中危害因子的检测一直是国内外食品安全领域致力解决的重要问题。核酸适配体是一类通过体外筛选技术得到的单链DNA或RNA,具有特异性强、稳定性好和靶分子广等特点,因而被广泛用于食品安全检测领域。近年来,随着纳米传感技术的快速发展,互补结合适配体和纳米材料的特殊性质,可实现对靶标物质的超灵敏、高选择性及快速检测。本文总结了近年来筛选的食品危害因子适配体,综述了面向食品安全检测的基于适配体传感和纳米材料修饰的分析检测技术的进展,主要包括比色法、荧光法、电化学法以及表面等离子体共振技术,并探讨了适配体传感检测所存在的问题和未来的发展趋势。     

基于核酸适配体和纳米粒子的光学探针

核酸适配体(aptamer)是一类通过指数富集的配体系统进化技术(SELEX)经体外筛选得到的单链DNA或RNA。核酸适配体借自身形成的空间结构与靶标分子特异性结合,具有靶分子广、亲和力高、特异性强、易改造修饰等特点,因而在生命科学、临床诊断、药物发现和环境科学等方面得以广泛应用。近年来,核酸适配体与纳米技术结合,并利用纳米材料在光学、磁学、电学、化学及生物学方面表现出的特殊性质,实现了对靶标分子高灵敏度、高选择性、简便快速的识别与检测。本文评述了基于核酸适配体-纳米粒子特性的光学探针在生物大分子、金属离子和有机小分子检测等领域的应用现状与发展趋势,主要包括比色法、荧光光谱法、表面增强拉曼光谱法等。     

细菌的核酸适配体筛选的研究进展

核酸适配体(aptamer)是通过指数富集配体系统进化技术(SELEX)筛选的能够以高亲和力和高特异性识别靶标分子或细胞的核糖核酸(RNA)和单链脱氧核糖核酸(ssDNA)。作为化学抗体,核酸适配体的制备和合成比抗体的成本更低。核酸适配体的靶标范围极其广泛,包括小分子、生物大分子、细菌和细胞等。针对细菌靶标筛选的适配体,目前主要应用于食品、医药和环境中的细菌检测。细菌的核酸适配体筛选可以通过离心法将菌体-适配体复合物与游离的适配体分离,并通过荧光成像、荧光光谱分析、流式细胞仪分选、DNA捕获元件、酶联适配体分析等方法表征适配体与靶标的相互作用。筛选出的适配体可结合生物、化学检测方法用于细菌检测。本文介绍了细菌适配体的筛选和表征方法以及基于适配体的检测方法的最新进展,分析了不同检测方法的利弊,并列出了2011~2015年筛选的细菌的核酸适配体。     

两种表征核酸适配体-靶蛋白亲和作用的毛细管电泳方法比较

适配体-靶分子间的亲和作用表征是理解和应用核酸适配体发挥特异亲和作用的基本前提,CE技术则为上述表征提供了多模式的简捷途径,但多种模式体系间的结果往往存在差异,导致CE亲和评价可靠性和进一步应用受到限制,亟须建立多CE方法测定适配体-靶分子间亲和作用的系统比较研究。该研究以凝血酶及其特异性作用于肝素结合位点的适配体29mer为模型体系,基于CE-激光诱导荧光检测,引入CE-迎头分析（FA）评价方法,并比较其与预平衡-毛细管区带电泳（PE-CZE）的异同。首先进行了CE-FA方法分离条件的优化,37 ℃、0.5 h孵育完全后进样,进样时间为30 s,在较低工作温度（15 ℃）、较短毛细管长度（30 cm）及生物相容性好的缓冲体系2×TG（Tris-甘氨酸缓冲液,pH 8.5）条件下,经15 kV分离时,得到了稳定的荧光标记29mer（F29mer）-凝血酶复合物及游离F29mer平台峰。加入1 g/L牛血清白蛋白（BSA）,有效提高了CE-FA平台峰高及迁移时间的重复性。详细讨论了两种方法下6种拟合方式的结果及特点。针对CE-FA和PE-CZE法,以结合适配体/游离适配体的浓度比对游离适配体浓度非线性拟合、平台峰高变化对浓度间的非线性拟合、平衡混合物的非平衡CE（NECEEM）计算等进行拟合。结果表明,6种拟合结果中5种不存在显著性差异,得到的解离常数（K_d）值均介于24~64 nmol/L范围。CE-FA法中的3种拟合结果符合度较好,说明CE-FA法易于在非平衡的CE分离体系下保持适配体-复合物间的结合-解离平衡,所测得K_d准确度较高。PE-CZE法中,借由降低的游离F29mer峰高对凝血酶浓度间的非线性拟合所得K_d值偏差过大;选择凝血酶浓度为F29mer浓度的0.5~2倍,且观察到明显的两峰间"指数桥"为前提,可经NECEEM法进行数据计算求解得到较为准确的K_d值。CE-FA法可与PE-CZE法互为印证,提高了亲和作用评价的可靠性。首选推荐使用多浓度平台峰高变化进行非线性拟合的CE-FA法,可相对有效克服高压电场对复合物稳定性的影响,具有适用范围广、方法稳定、结果拟合简便准确等特点。     

核酸适配体在微流控芯片中筛选及病毒性疾病中应用

核酸适配体是短的、单链DNA或RNA序列。相较于抗体成本高、不稳定、免疫原性、难修饰的问题,核酸适配体作为新一代亲和试剂,有着免疫原性低、易修饰、靶标范围广等优势。通过指数富集配体系统进化技术(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment,SELEX)可获得与靶标分子特异性结合的核酸适配体,而如何提高核酸适配体筛选效率是核酸适配体广泛应用的一个瓶颈问题。目前,提高核酸适配体筛选效率的方法种类较多,而微流控SELEX的发展,加速了核酸适配体的发现。核酸适配体作为各种靶标的识别分子,具有诊断和治疗特定疾病的潜力。鉴于此,本文重点介绍核酸适配体在微流控芯片领域进行筛选的研究进展,以及阐述其在病毒性疾病中的应用以及展望。     

核酸适配体功能化的稀土上转换纳米材料在生物检测中的应用

稀土上转换纳米材料可以吸收近红外光并发射出可见光或紫外光,在生物传感领域得到了广泛研究。核酸适配体能高特异性和高亲和性地与靶标物结合,被广泛应用于生物传感、疾病诊断等领域。将稀土上转换纳米材料与核酸适配体结合构建的检测体系,可实现对目标物灵敏、高选择性的检测。本文介绍了近几年核酸适配体功能化的稀土上转换纳米材料在生物小分子、蛋白质、核酸、病原微生物、细胞等方面的应用,并展望了其在分析检测领域的发展前景。     

蛋白质的核酸适配体筛选及应用的研究进展

核酸适配体是通过指数富集配体系统进化(SELEX)筛选方法获得的,能够与靶标分子高亲和力和特异性结合的单链DNA或RNA。蛋白质是一种非常重要的生物功能大分子,迄今为止,已经开发了许多SELEX技术,用于蛋白质的适配体的筛选。目前,适配体的筛选优化方法主要集中在提高筛选效率、降低筛选成本,以及提升适配体性能等方面,从而获得可与靶标分子以高亲和力和高特异性结合的适配体。适配体与靶标分子亲和力的表征是关键的筛选步骤,用于判定所筛选的适配体是否可以满足后续应用需求。本文归纳总结了2016年以来蛋白质靶标的适配体筛选的研究进展,对核酸适配体筛选过程中有关核酸库的优化方法和筛选方法的改进、新筛选方法的开发、核酸适配体的应用等方面的研究进行了评述。     

核酸适配体荧光探针在生化分析和生物成像中的研究进展

核酸适配体是指通过体外筛选技术从核酸文库中筛选出来,能够高特异性、高亲和力识别靶标物的寡核苷酸序列,具有靶标类型广泛、合成简单、相对分子质量小、化学稳定性高、易于进行生物化学修饰等优点。 核酸适配体能够通过折叠成特定的二维或三维构型与靶标物特异性结合,加上合适的信号转导机制,为重要靶标物的研究提供理想的分子识别与分子检测探针。 荧光检测技术具有高灵敏、高分辨率、易于实现多元分析等优点。 将核酸适配体的分子识别特性与荧光优异的光学检测性能相结合,在生命科学研究领域有着广泛的应用空间。 本文主要综述了核酸适配体荧光探针常见的分子设计和信号响应方式,及其在细胞成像、亚细胞成像中的应用研究,并对核酸适配体探针目前面临的一些挑战进行了讨论,最后对其未来的发展方向进行了展望。     

核酸适配体亲和色谱的研究进展

核酸适配体亲和色谱是将核酸适配体作为色谱固定相上的亲和配体的一种新型色谱技术。核酸适配体是一种可以特异性地识别目标物的寡聚核苷酸,与免疫抗体相比,核酸适配体在筛选制备、稳定性及应用等方面都显示出独特的优点。本文介绍了核酸适配体亲和色谱在小分子、蛋白质和细胞的分离和分析中的应用,对核酸适配体亲和色谱的研究现状和发展前景进行了综述。     

亲和毛细管电泳技术在蛋白质-DNA相互作用研究中的应用

蛋白质-DNA的相互作用在决定细胞命运的许多过程中发挥重要作用,对蛋白质-DNA相互作用的分子机制研究有利于对基本生命过程的理解,为相关疾病的临床治疗及药物筛选提供理论指导。另一方面,利用一些已知的蛋白质-DNA相互作用可以帮助开发先进的生物工程和生命分析技术,为相关研究提供有力的技术支持。因此,建立灵敏、快速的分析方法用于表征蛋白质-DNA的相互作用十分重要。高效毛细管电泳（capillary electrophoresis,CE）技术因其超高的分离效率、极低的样品消耗与较短的分析时间等优势被广泛应用于化学、生命科学和环境科学等多个研究领域。其中,亲和毛细管电泳（affinity capillary electrophoresis,ACE）技术已经成为考察分子间相互作用的重要研究工具。这篇文章综述了亲和毛细管电泳技术自建立以来在蛋白质-DNA相互作用分析方面的研究进展,并对经典的研究工作进行了着重介绍,主要包括三方面的内容：（1）亲和毛细管电泳技术简介;（2）利用亲和毛细管电泳技术进行蛋白质-DNA相互作用的基础分子机制研究;（3）利用已知的蛋白质-DNA相互作用发展针对目标分子及目标反应的亲和毛细管电泳检测技术。本文还对该领域的未来发展趋势进行了展望与探讨,提出应从以下两个方面增强亲和毛细管电泳技术的分析能力：（1）充分发挥CE技术样品消耗少和高通量等优势,分别发展针对少量珍贵生物样品的高灵敏检测方法和针对大量未知因素的高通量筛选方法;（2）结合DNA测序及质谱技术快速筛选、鉴定未知的蛋白质-DNA相互作用的精确靶点。     

基于结构变化适体及信号探针DNA修饰的Au纳米粒子放大作用的腺苷电化学传感器

适配体（aptamer）是利用体外筛选技术——指数富集的配体系统进化技术（SELEX）,从核酸分子文库中得到的寡核苷酸片段。适配体能与多种目标物质高特异性、高选择性的结合,被广泛应用于生物传感器、药物检测、医学诊断和治疗等方面。青岛科技大学化学与分子工程学院张书圣课题组将纳米技术与适配体技术结合,研制成功一种新型的腺苷分子传感器（Anal．Chem．,2008,80：8382-8388）。     

蛋白质的核酸适配体筛选的研究进展

核酸适配体是通过指数富集系统配体进化(SELEX)筛选获得的,与靶标具有高亲和力和特异性结合的单链DNA或RNA。蛋白质是生命进程中的关键功能分子。近年来,以蛋白质为靶标的适配体筛选在蛋白质相关的基础及应用研究领域受到广泛关注。核酸适配体应用性能的优劣取决于其亲和力、特异性与稳定性。目前,适配体筛选方法的优化主要是提高筛选效率、提升适配体性能及降低筛选成本。适配体主要筛选步骤包括复合物分离、核酸库优化、次级库的富集、适配体序列分析以及亲和力表征等。迄今为止,以蛋白质-核酸复合物的分离为核心步骤的适配体筛选方法有20余种。本文归纳总结了2005年以来以蛋白质为靶标的适配体筛选技术,讨论了各方法的缺陷与局限。介绍了核酸库的设计优化方法、适配体的序列特征,以及常用的亲和力表征方法。     

核酸适配体在多肽研究中的应用

多肽在生命体的生理过程中发挥着重要作用,其生理功能一直是生物学、药理学和医学等领域的重要研究内容.核酸适配体是经体外筛选获得的单链DNA或RNA,能与靶标高亲和力、高特异性地结合,有"化学抗体"或"化学家的抗体"之称.以多肽为靶标筛选获得的核酸适配体主要有两大用途:一是基于其识别功能,作为亲和试剂来建立分析检测方法或开展生物成像研究;二是基于它们的生物学活性,作为拮抗剂在活体水平影响靶标多肽的正常功能,阻碍下游信号通路,从而对疾病进行治疗.本文总结了近年来以多肽为靶标筛选的核酸适配体在体内及体外的用途,并探讨了其在筛选、表征及应用中存在的问题,并对其未来的发展趋势进行了展望.     

基于适配体亲和毛细管电泳-激光诱导荧光检测的凝血酶分析

以一种高亲和力适配体作为亲和荧光探针,以自建的毛细管电泳-激光诱导荧光(CE-LIF)检测装置为基础,建立了一种高灵敏、快速测定人凝血酶的方法。荧光标记的凝血酶适配体特异性地与凝血酶结合并形成稳定的凝血酶-适配体复合物,采用CE-LIF对复合物进行分离检测,从而测定凝血酶浓度。探讨了盐离子种类及浓度对适配体与凝血酶结合的影响,并在选定的电泳条件下对凝血酶检测的线性范围、检出限和重现性进行了测定。结果表明,盐离子存在的条件下适配体与凝血酶的亲和力降低,不利于两者的结合;人血清溶液中,凝血酶浓度在0.25～10 nmol/L范围内与复合物峰面积具有良好的线性相关性(r20.991),检出限(S/N3)为55.6 pmol/L;精密度和回收率测定结果均能满足分析的要求。     

适配子识别技术在真菌毒素快速分析中的应用

适配子是近几年来通过指数富集配基的系统进化技术(SELEX)体外筛选得到的一类与目标分子高特异性结合的寡聚核苷酸片段.适配子作为一个优于抗体的新型识别分子,已在食品快速检验、环境检测、新药研发、临床诊断和治疗以及毒理研究等领域展示了良好的应用前景.本文阐述了适配子识别靶物质的结构基础及其特性,归纳了目前已筛选出的真菌毒素适配子序列,总结了适配子在真菌毒素前处理,适配子光学分析技术和电化学分析技术在单种和多种真菌毒素检测中的应用突破,并展望了适配子识别技术在真菌毒素分析领域的发展趋势.     

基于适配体/金纳米粒子的“开-关”型荧光探针快速测定水胺硫磷

基于适配体和金纳米粒子(Gold nanoparticles, AuNPs)合成"开-关"型荧光探针,用于快速、灵敏、高选择性测定水胺硫磷。5’端连接荧光素(6-Carboxyfluorescein, FAM)的发卡型水胺硫磷适配体互补链(Complementary strand, cDNA)通过修饰于3’端的巯基连接到AuNPs表面,FAM(荧光信号分子)与AuNPs(荧光猝灭剂)间发生荧光共振能量转移效应(Fluorescence resonance energy transfer, FRET),导致荧光猝灭。加入水胺硫磷适配体(Isocarbophos-binding aptamer, ICP-Aptamer)与cDNA杂交,cDNA发卡构型被打开,使荧光信号恢复。当体系中存在水胺硫磷时,ICP-Aptamer与其特异性结合,导致与cDNA解离,cDNA发卡型结构重新恢复,使荧光信号猝灭。采用透射电镜、紫外-可见光谱、Zeta电位表征纳米粒子特性,优化了实验参数,包括pH值、ICP-Aptamer浓度、温育时间和温育温度。在优化的实验条件下,在0.02～10μmol/L线性范围内...