基于目标物诱导置换及纳米金催化的新型荧光技术检测腺苷

在一定条件下, 磁性纳米颗粒上修饰的腺苷核酸适体与纳米金标记的核酸探针杂交; 再加入目标物腺苷诱导适体构象变换, 并置换出金标探针; 经磁场分离后, 游离的金标探针进一步用于催化抗坏血酸还原铜离子, 使铜离子对钙黄绿素的荧光猝灭得到抑制. 由于极少量的纳米金能够催化大量铜离子还原并沉积在其表面, 铜离子浓度急剧降低, 从而改变钙黄绿素的荧光信号. 实验结果表明, 腺苷的动力学响应浓度范围为100 pmol/L~10 nmol/L, 检出限低至80 pmol/L. 核酸适体的高度特异识别性能保证了该方法具有良好的选择性.     

硒化合物荧光传感器研究进展

硒(Se)在生命体内是一种重要的微量元素,含有硒的蛋白质在哺乳动物体内具有广泛的生物学效应,如抗氧化、抗炎和促进产生甲状腺激素等作用.在过去的几十年里,含硒物质因其在生物体内的生物活性而引起人们的极大关注,其主要归因于Se元素的氧化还原及软硬质子性能.近年来,随着荧光检测技术的发展,大量硒化合物荧光传感器被开发出来.主要综述了含硒物质如硒代半胱氨酸(Sec)、硒化氢、硒醇和Se(IV)等荧光传感器的研究进展,并对其研究前景进行了展望.     

基于核酸外切酶Ⅲ信号放大技术的荧光适配体传感器用于卡那霉素的检测

建立了一种基于核酸外切酶Ⅲ(Exo Ⅲ)和碳纳米颗粒(CNPs)的信号放大体系用于卡那霉素(KAN)检测的新方法。合成了水溶性的CNPs,并设计合成了不同序列的DNA,具体包括:卡那霉素适配体(Apt),羧基荧光素标记的信号DNA探针(FAM-DNA)和互补链cDNA。当体系中不存在KAN时,Apt与cDNA可以杂交形成双链DNA,体系中FAM-DNA处于单链状态,Exo Ⅲ不能水解单链DNA;此时,体系中加入CNPs,单链FAM-DNA被CNPs吸附,荧光发生淬灭;在KAN存在下,Apt与其靶标KAN特异性结合,此时FAM-DNA与cDNA杂交形成双链DNA,由于CNPs对双链DNA吸附较弱,DNA探针的荧光不发生淬灭。ExoⅢ可以特异性的从3’-端对FAM-DNA降解,释放FAM荧光团和cDNA,该体系通过"降解-杂交"循环,最终释放出大量的FAM荧光团。由于CNPs对FAM具有较低的亲和力,释放出的FAM不能吸附在CNPs表面,FAM荧光不会发生淬灭,实现荧光信号放大扩增作用。方法线性范围为50～100 nmol/L,检测限为2.5 nmol/L。该方法可用于实际样品牛奶中卡那霉素的检测。     

基于二氧化硅荧光纳米颗粒与核酸染料SYBRGreenⅠ的双色显微成像技术用于E.coliO157:H7的检测

将免疫荧光纳米标记技术与激光共聚焦显微成像方法相结合,发展了一种基于二氧化硅荧光纳米颗粒和核酸染料SYBR Green Ⅰ的双色显微成像技术用于大肠杆菌O157:H7的检测.采用联吡啶钌(RuBpy)二氧化硅荧光纳米颗粒对羊抗大肠杆菌O157:H7抗体进行修饰,基于抗体-抗原相互作用实现了其对目标大肠杆菌O157:H7的特异性标记;同时以核酸染料SYBR Green Ⅰ对细菌进行染色,将细菌和纳米颗粒团聚体区分开,实现了对大肠杆菌O157:H7的双色标记,并通过激光共聚焦显微镜进行免分离的荧光成像检测.结果表明,该方法可用于缓冲溶液体系和混合细菌样品中目标大肠杆菌O157:H7的特异性检测,在仅含5％目标菌的混合样品中仍能观察到具有明显黄色荧光的大肠杆菌O157:H7,且整个检测步骤包括样品预处理可在3h内完成.该方法则具有较好的灵敏度,可检出2.6×103 Cell/mL的目标细菌样品.若采用针对其它病原菌细胞壁抗原的特异性抗体,则有望发展成为一种通用技术用于多种病原菌的快速和灵敏检测.     

基于二氧化硅荧光纳米颗粒与核酸染料SYBRGreenⅠ的双色显微成像技术用于E.coliO157:H7的检测

将免疫荧光纳米标记技术与激光共聚焦显微成像方法相结合,发展了一种基于二氧化硅荧光纳米颗粒和核酸染料SYBR Green Ⅰ的双色显微成像技术用于大肠杆菌O157:H7的检测.采用联吡啶钌(RuBpy)二氧化硅荧光纳米颗粒对羊抗大肠杆菌O157:H7抗体进行修饰,基于抗体-抗原相互作用实现了其对目标大肠杆菌O157:H7...     

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.     

采用纳米金和荧光标记的适配体检测凝血酶

将荧光染料分子标记的含29个碱基的可识别凝血酶的DNA适配体非特异吸附到纳米金表面,荧光发生猝灭,加入凝血酶后,凝血酶与适配体特异性结合,使适配体空间结构发生改变,荧光染料分子远离纳米金表面,荧光恢复,因此可以实现对凝血酶的检测。实验结果表明,这种检测方法简便、快速、特异性强,检出限为0.54 nmol/L(对应样品体积为200μL)。     

荧光磁性碳点对卵巢癌细胞的靶向成像与检测

利用高温碳化法制备了荧光磁性钆掺杂碳点(Gd-CDs),其具有明亮的绿色荧光发射,荧光量子产率为32.6%,T1弛豫效率高达 9.02 L·mmol^-1·s^-1。将 Gd-CDs与卵巢癌特异性抗体 Anti-HE4连接,得到的 Anti-HE4/Gd-CDs纳米探针能对 SKOV-3卵巢癌细胞进行特异性的荧光成像和 T1加权成像,其荧光信号强度与 SKOV-3的细胞浓度成正比,对 SKOV-3细胞的检测限为658 cell·mL^-1。以该方法检测了血液样品中的SKOV-3细胞。     

荧光磁性碳点对卵巢癌细胞的靶向成像与检测

利用高温碳化法制备了荧光磁性钆掺杂碳点(Gd-CDs),其具有明亮的绿色荧光发射,荧光量子产率为32.6%,T1弛豫效率高达 9.02 L·mmol^-1·s^-1。将 Gd-CDs与卵巢癌特异性抗体 Anti-HE4连接,得到的 Anti-HE4/Gd-CDs纳米探针能对 SKOV-3卵巢癌细胞进行特异性的荧光成像和 T1加权成像,其荧光信号强度与 SKOV-3的细胞浓度成正比,对 SKOV-3细胞的检测限为658 cell·mL^-1。以该方法检测了血液样品中的SKOV-3细胞。     

基于异硫氰酸荧光素标记溶菌酶和荷正电纳米金构建荧光共振能量转移平台检测广谱细菌

通过异硫氰酸荧光素标记的溶菌酶(FITC-Lys)和聚乙烯亚胺修饰的荷正电纳米金粒子(PEI-AuNPs)与细菌结合,构建了一个基于荧光共振能量转移(FRET)的平台用于广谱细菌检测.待检样本中存在细菌时,荷正电的FITC-Lys(能量供体)通过与细胞壁肽聚糖的识别作用和静电作用与细菌结合,荷正电的PEI-AuNPs(...     

Catalytic Molecular Imaging of MicroRNA in Living Cells by DNA‐Programmed Nanoparticle Disassembly

Molecular imaging is an essential tool for disease diagnostics and treatment. Direct imaging of low‐abundance nucleic acids in living cells remains challenging because of the relatively low sensitivity and insufficient signal‐to‐background ratio of conventional molecular imaging probes. Herein, we report a class of DNA‐templated gold nanoparticle (GNP)–quantum dot (QD) assembly‐based probes for catalytic imaging of cancer‐related microRNAs (miRNA) in living cells with signal amplification capacity. We show that a single miRNA molecule could catalyze the disassembly of multiple QDs with the GNP through a DNA‐programmed thermodynamically driven entropy gain process, yielding significantly amplified QD photoluminescence (PL) for miRNA imaging. By combining the robust PL of QDs with the catalytic amplification strategy, three orders of magnitude improvement in detection sensitivity is achieved in comparison with non‐catalytic imaging probe, which enables facile and accurate differentiation between cancer cells and normal cells by miRNA imaging in living cells.     

核酸适配子探针对转移性大肠癌细胞的多靶点成像及其靶标的定量分析

利用核酸适配子对肿瘤细胞的高亲和力靶向识别功能以及量子点的高荧光发射强度和光稳定性等特性,制备了识别不同靶点的核酸适配子探针,将其联合使用实现了对肿瘤细胞的多靶点成像及其靶标的定量分析.使用通过Cell-SELEX技术筛选得到的可特异性识别转移性大肠癌细胞系Lo Vo的7个核酸适配子,分别与量子点QD605偶联制备分子探针.基于流式细胞术的竞争实验结果表明,7个探针可特异性识别靶细胞的不同靶点,相互之间无识别干扰.对靶细胞的荧光成像表明,与单一探针相比,多个探针联合使用可明显提高细胞表面的荧光信号强度,且阳性细胞检出率明显增多,显示出更高的检测灵敏度.使用流式细胞术及荧光成像定量方法分析了7个探针对不同转移特性大肠癌细胞系的识别能力,结果表明,多个探针联合使用可有效评价大肠癌细胞的转移潜能.本研究证实通过多个核酸适配子探针的联合使用可有效提高对靶细胞识别的灵敏度和准确性,为核酸适配子的广泛应用及大肠癌的靶向诊断提供了新的思路和手段.     

细胞膜上信号转导蛋白的单分子成像与分析

结合本课题组的研究工作,介绍了单分子荧光成像原理、荧光标记方法及数据分析方法,并进一步综述了单分子荧光成像在几种重要的膜蛋白信号转导分子机制和相关药物研究中的进展.     

低成本光镊装置在荧光定量检测中的应用

以国产正置显微镜为平台搭建简易可行的光镊装置,实现了对单个微球的二维捕获,并将其与荧光检测技术相结合,以性质优良的量子点(荧光发射波长605nm)为荧光标记物,建立了一种基于单个微球富集待测分子的高灵敏度高选择性的定量分析方法,实现了人乳头瘤病毒16的DNA的定量分析。     

高分辨阿达玛变换显微荧光图像分析(Ⅱ)单细胞DNA荧光图像生成、处理及自动定量分析研究

本研究把荧光显微镜，阿达玛变换多通道成像技术和计算机图象处理技术结合起来，建立了一种单细胞DNA荧光图像自动定量分析系统，对系统的成像原理、信号编码和解码方法及单细胞定量分析方法进行了讨论，分析结果表明，本系统提供的单细胞定量分析数据稳定可靠。     

比率型荧光探针结合先进校正模型用于环境水样中亚硝酸根离子的定量分析

将新型荧光光谱定量分析模型与比率型荧光探针2,3-二氨基萘相结合,发展了一种用于水溶液中亚硝酸根离子( NO-2)定量分析的新方法;并考察了本方法对含有散射物质和吸光物质的浑浊水样中NO-2进行直接定量分析的性能。结果表明,本方法对实际浑浊环境水样中NO-2的检出限和定量下限分别为1.9和5.8 nmol/L,其定量分析结果的回收率在90.8%~103%之间,与高效液相色谱-二极管阵列检测器联用仪的定量分析结果的回收率没有显著性差异。     

Multifunctional Core–Shell Upconverting Nanoparticles for Imaging and Photodynamic Therapy of Liver Cancer Cells

Lanthanide‐doped upconversion nanoparticles (UCNPs) have attracted considerable attention for their application in biomedicine. Here, silica‐coated NaGdF₄:Yb,Er/NaGdF₄ nanoparticles with a tetrasubstituted carboxy aluminum phthalocyanine (AlC₄Pc) photosensitizer covalently incorporated inside the silica shells were prepared and applied in the photodynamic therapy (PDT) and magnetic resonance imaging (MRI) of cancer cells. These UCNP@SiO₂(AlC₄Pc) nanoparticles were uniform in size, stable against photosensitizer leaching, and highly efficient in photogenerating cytotoxic singlet oxygen under near‐infrared (NIR) light. In vitro studies indicated that these nanoparticles could effectively kill cancer cells upon NIR irradiation. Moreover, the nanoparticles also demonstrated good MR contrast, both in aqueous solution and inside cells. This is the first time that NaGdF₄:Yb,Er/NaGdF₄ upconversion‐nanocrystal‐based multifunctional nanomaterials have been synthesized and applied in PDT. Our results show that these multifunctional nanoparticles are very promising for applications in versatile imaging diagnosis and as a therapy tool in biomedical engineering.     

Ratiometric Fluorescence Imaging of Cellular Polarity: Decrease in Mitochondrial Polarity in Cancer Cells

Mitochondrial polarity strongly influences the intracellular transportation of proteins and interactions between biomacromolecules. The first fluorescent probe capable of the ratiometric imaging of mitochondrial polarity is reported. The probe, termed BOB, has two absorption maxima (λ_abs=426 and 561 nm) and two emission maxima—a strong green emission (λ_em=467 nm) and a weak red emission (642 nm in methanol)—when excited at 405 nm. However, only the green emission is markedly sensitive to polarity changes, thus providing a ratiometric fluorescence response with a good linear relationship in both extensive and narrow ranges of solution polarity. BOB possesses high specificity to mitochondria (R_r=0.96) that is independent of the mitochondrial membrane potential. The mitochondrial polarity in cancer cells was found to be lower than that of normal cells by ratiometric fluorescence imaging with BOB. The difference in mitochondrial polarity might be used to distinguish cancer cells from normal cells.     

靶向性纳米金探针对宫颈癌细胞的激光扫描共聚焦散射成像

制备了粒径均一的纳米金颗粒, 再对其表面进行叶酸修饰, 制得具有靶向性的纳米金探针. 利用激光扫描共聚焦显微镜(LSCM), 对靶向性纳米金的细胞特异性散射成像进行研究. 实验结果表明, 人宫颈癌细胞(Hela)对纳米金-叶酸的摄取作用强于对纳米金的摄取, 但随着时间的延长, 两者的差别逐渐减小. 表明在适当的时间内纳米金-叶酸探针对宫颈癌细胞具有良好的靶向性.