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。     

近红外光镊技术结合脂质体膜相变用于硅-金核壳纳米粒子热效应的研究

通过测定近红外光镊捕获的单个硅-金核壳纳米粒子对荧光标记的脂质体膜加热产生的相变,建立了一种对纳米粒子的激光热效应的三维稳态测定方法。考察了介质温度和激光功率等因素对纳米粒子热效应的影响,并对硅-金核壳纳米粒子和纳米金的光热转换效率进行了比较,结果表明硅-金核壳纳米粒子的光热转换效率最高,其表面温度和光镊激光功率呈正相关(激光功率为0.6 W时,其表面温度达200℃以上)。最后对这类核壳纳米粒子具有良好热效应的原因进行了理论分析。本文建立的方法和获得的结果有助于深入了解硅-金核壳纳米材料的热效应,并展示了这类材料在癌症光热治疗等方面的应用前景。     

黏弹性流体在微粒被动操控技术中的应用

因能实现微米尺度粒子的精确操控,微流控技术已被广泛运用于医学、制药、生物和化学等领域,其中无需外场作用的被动操控技术由于其简单性和自主性更是成为研究热点。与其他被动操控技术相比,黏弹性聚焦技术更易实现微粒的三维聚焦且能操控微粒的尺度跨度大、流体流量范围广。因此,本文综述了黏弹性流体在微粒被动操控应用中的最新研究进展。首先,介绍了微粒在不同结构流道内的黏弹性流体中进行迁移的受力机理,进一步详细阐述了黏弹性聚焦、黏弹性分选、黏弹性混合以及其他黏弹性微粒操控应用研究进展,最后对研究黏弹性流体流动特性和在其内微粒迁移运动规律的数值模拟方法进行了介绍,并在分析现有问题的基础上对黏弹性微流控技术未来的发展作出了展望。     

三维胶体光子晶体对光的调控与应用研究

21世纪在光子技术领域中操控光子已成为核心的研究内容.胶体光子晶体因其特殊的周期结构而具有光子禁带的特性,从而可以对特定频率的光进行调控,其应用涵盖了光、电、催化、传感、显示、检测等众多领域,为光功能材料的结构设计和性能优化提供了参考依据.本文主要从两个方面阐述近年来胶体光子晶体对光的调控作用与应用,一方面,光子晶体的...     

光捕获树枝形聚合物体系能量传递和电子转移研究进展

树枝形聚合物是一类围绕着中心核,外围链段和官能团呈指数增长的支化高分子.合成方法的发展使发色团可被精确地置于树枝形聚合物的核心、外围甚至支化节点处.树枝形聚合物的特殊结构使其作为模拟光捕获体系被广泛研究.光诱导电子转移和能量传递是光合作用中的重要过程,研究树枝形聚合物体系中的电子转移和能量传递对未来树枝形聚合物在光电器件中的应用有着重要意义.本文综述了近年来光捕获树枝形聚合物体系的研究进展,并重点介绍光捕获树枝形聚合物体系中的能量传递和电子转移过程研究.     

近红外上转换纳米转换器在光遗传学调控中的应用

光遗传学作为一种新兴的生物技术,能够在时间和空间上精准调控生理功能。尤其是在基于视紫红质离子通道蛋白来操控神经兴奋性及钙信号通路激活等方面,近年来该技术吸引了广泛的关注。然而,目前该技术所使用的光遗传学工具只能被可见光激发,难以穿透深层组织并实现无创地光学调控。为了解决这个问题,最近一些研究通过使用稀土掺杂上转换纳米粒子作为光转换器,将组织可穿透的近红外光转化为可见光发射,从而使复杂活体条件下的光遗传学调控成为可能。我们对近年来上转换纳米粒子介导的光遗传学技术的开发和应用进展做了详细的总结。另外,关于未来如何进一步推进该技术可用于临床研究提出了建议和展望。     

生物单分子力谱技术的研究进展

近年来,单分子力谱技术获得了快速发展和广泛应用。通过单分子力谱技术研究生物分子结构、力学及动力学,在单分子水平上揭示生物分子间相互作用机制,对于深入了解生物分子的特异识别、生化过程以及生物分子结构与功能的关系具有重要意义。本文主要介绍了3种最常见的单分子力谱技术:原子力显微镜(AFM),光镊(OT)和磁镊(MT)。另外,还侧重从不同力谱技术的原理、发展及应用三个方面简要介绍了3种大规模并行测量的单分子力谱技术:声力谱(AFS)、离心力显微镜(CFM)以及力诱导剩磁谱技术(FIRMS)。     

单细胞分析研究进展

单细胞分析可以揭示生命基本单元——细胞物质组成、生理行为的多样性和差异性,是当今生命分析的主流前沿技术。同时,也对分析技术的定量检测极限、分辨率和精密操控能力提出了新挑战。文章着重从单细胞分离、检测、成像等几个主要方面,综述了单细胞技术研究的最新进展,并对分离和检测技术的发展作了展望。     

活体小鼠中单个红细胞的拉曼光谱分析

应用拉曼光谱与光镊技术对活体小鼠毛细动脉和静脉血管中的全血以及毛细血管中的红细胞和体外的全血及单个红细胞进行研究;光谱分析显示,可以获得活体血液的拉曼光谱;在动脉毛细管和静脉毛细管中可以观察到清晰的携氧与去氧血液的不同光谱;体内血管中血红细胞的血红蛋白浓度比体外的更高,在动脉毛细管中的血红细胞的携氧态特征峰明显,且具有...     

光电化学传感器的构建及研究进展

光电化学传感器是以光为激发源,光电流或光电压为检测信号,通过电化学、生物识别等手段定量分析待测物与光电流或光电压之间关系的新型技术。其原理是当光照射到光电活性材料时,材料中的电子受到激发,其上面的识别探针捕获目标分析物,引起光电流或光电压变化。当目标物的浓度变化时,光电信号发生相应的变化,两者之间呈现出函数关系,因此,可以通过光电信号变化,来定量测定目标物。在光电化学传感器中,因其激发源(光)与检测信号(电流或电压)的完全分离极大地减少了背景信号的干扰;又因具有响应快速、灵敏度高、设备简单、价格低廉易于微型化等优点,使光电化学传感器在各大领域备受瞩目。本文介绍了光电化学传感器的基本原理、特点、分类及其应用,并对有代表性的研究和发展前景做了总结和评述。     

利用Kelvin探针力显微镜研究纳米尺度下n-AlGaN/GaN薄膜的表面电荷性质

本论文利用真空KFM技术研究了纳米尺度下n-AlGaN/GaN薄膜的表面电荷性质并对其进行了定量测量,结果发现n-AlGaN/GaN薄膜的表面位错均为电活性的受主型表面态,所捕获电荷的区域远远大于表面位错的大小,其最大表面接触电势差达到了590mV。在光的照射下,n-AlGaN/GaN薄膜的表面电荷发生了明显的光生电荷重新分布现象     

微流控芯片-拉曼光镊的红细胞光谱检测技术

将微流控芯片与带有光镊子的激光拉曼光谱系统结合起来用以检测人红细胞的拉曼光谱。根据实验效果,选用的芯片采用石英毛细管(内径70μm)与玻璃板耦合的方式制作而成,采用微流控技术使细胞依次通过光镊所在的区域,利用光镊将细胞囚禁,然后获取单个细胞的拉曼光谱,共测得正常人红细胞的12个拉曼光谱。将实验结果与使用常规方式检测得到的红细胞光谱进行比对分析,发现这一技术显著加快了细胞的拉曼光谱检测进程,并能增强数据的可靠性。     

单分子操作技术在核酸研究中的应用

单分子操作技术,如原子力显微镜技术、光镊技术和单分子荧光光谱技术,能够对单分子局部力进行测量,因而能在单分子水平上研究核酸的弹性性质和机械诱导的结构转变。单分子操作技术已越来越多地应用于相关的核酸研究中,如DNA的打开与修饰、DNA．蛋白质相互作用、DNA凝聚、复制和转录。与经典的分子生物学技术相比,单分子操作技术避免了从大量实验结果中取平均的需要,因而可以提供更为详细的生物信息。本文概述了单分子操作技术的原理及其在核酸研究中的应用。     

Waters公司在ASMS 2006上发布全新概念质谱技术

在第54届美国质谱学会年会上，Waters公司发布了全球第一款可通过质量、尺寸和形状来区分样品离子的质谱技术，Waters Synapt^TM High Definition MS^TM（HDMS^TM）系统。这一技术的问世，将突破传统质谱的极限，可对复杂样品进行更为深入的表征和鉴定。     

多种超分辨荧光成像技术比较和进展评述

所见即所得是生命科学研究的中心哲学,贯穿在不断认识单个分子、分子复合体、分子动态行为和整个分子网络的历程中。活的动态的分子才是有功能的,这决定了荧光显微成像在生命科学研究中成为不可替代的工具。但是当荧光成像聚焦到分子水平的时候,所见并不能给出想要得到的。这个障碍是由于受光学衍射极限的限制,荧光显微镜无法在衍射受限的空间内分辨出目标物。超分辨荧光成像技术突破衍射极限的限制,在纳米尺度至单分子水平可视化生物分子,以前所未有的时空分辨率研究活细胞结构和动态过程,已成为生命科学研究的有力工具,并逐渐应用到材料科学、催化反应过程和光刻等领域。超分辨成像技术原理不同,其具有的技术性能各异,限制了各自特定的技术特色和应用范围。目前主流的超分辨成像技术包括3种:结构光照明显微镜技术(structured illumination microscopy, SIM)、受激发射损耗显微技术(stimulated emission depletion, STED)和单分子定位成像技术(single molecule localization microscopy, SMLM)。这些显微镜采用不同的复杂技术,但是策略却是相同和简单的,即通过牺牲时间分辨率来提升衍射受限的空间内相邻两个发光点的空间分辨。该文通过对这3种技术的原理比较和在生物研究中的应用进展介绍,明确了不同超分辨成像技术的技术优势和适用的应用方向,以方便研究者在未来研究中做合理的选择。     

能量连续传递的超分子人工光捕获系统构筑及其在光催化反应中应用

光捕获系统在自然界光合作用过程中起着至关重要的作用.模拟自然界的光捕获体系,在生物成像、发光器件、光催化以及解决人类面临的能源问题等方面均具有重要意义[1].目前,在水相中构筑高效的人工光捕获系统已取得一系列重要进展[2].然而,为了更好地理解并模拟自然界中以多通道信息通讯为特征的捕光天线系统[3],构筑具有多步连续能量转移特征并能实现光能到化学能转化的人工光捕获体系仍然是一项具有挑战性的工作.     

磁场控制技术在微流控芯片中的应用*

磁场作为除了电场和力场之外的另一个有力的驱动和控制手段,由于不需与溶液接触即可实现对被分析物的操纵,极大降低污染的可能,近年来被越来越广泛地用于微流控芯片系统,尤其在细胞、病毒甚至单分子的捕获、分选以及操纵等方面显示出较大优势。本文综述了微流控芯片系统中磁场控制技术的最新进展,分别从理论分析,磁场加工技术、泵阀的实现,微流体控制和磁分离等方面介绍了该领域近几年的发展状况,并重点分析了微流控芯片磁场操控技术在临床分析和现场检测方面的应用,及其未来发展趋势和需解决的主要问题。     

气相富集原子光谱分析技术研究进展

作为一种简单、高效、低耗的预富集方法,气相富集技术(GPE)可作为原子光谱仪器的关键部件用以提高分析灵敏度、消除基体干扰,在原子光谱的小型化、现场化研究领域已得到广泛应用。GPE是通过氢化物发生、紫外蒸气发生、电热蒸发等进样方式使样品转换为气态分析物,被石英、碳、金属等材料捕获在富集装置中,其中捕获/释放条件也是决定元素预富集的关键因素,主要包括冷捕获、合金捕获、热捕获、介质阻挡放电等富集/释放方式。该文综述了GPE技术在原子光谱领域的研究进展,从进样方式、捕获材料、捕获/释放方式等方面进行了分析与探讨,并对其研究和应用前景进行了展望。     

光激活定位超分辨荧光成像的罗丹明分子设计

光激活定位显微技术(PALM)等超分辨成像技术的发展为高水平生命科学研究提供了突破光学衍射极限的研究工具.实现超分辨荧光成像的核心要素之一是高性能荧光染料,而罗丹明染料由于其优良的光学性质已成为设计PALM染料的热门选择.本文通过对PALM超分辨成像特点分析,给出PALM罗丹明染料的设计要求,并对已报道的PALM超分辨罗丹明染料的设计策略及其优缺点进行比较分析,希望通过对分子设计策略的综述,为研究者设计PALM超分辨罗丹明染料提供了一些帮助.     

受激辐射耗尽超分辨显微成像的研究进展及应用

荧光显微镜凭借其非接触、无损伤、可实时探测生物样品内部等优点,成为生命科学研究中不可或缺的工具,但是Abbe光学衍射极限的存在限制了其对亚细胞尺度生化过程的进一步研究。作为突破光学衍射极限的远场光学显微镜,受激辐射耗尽(Stimulated Emission Depletion,STED)超分辨荧光显微术,因其超高时空分辨率和三维层析能力,成为备受关注的新型成像和分析表征工具。本文结合我们课题组在STED显微成像研究方面的工作,综述了近年来STED显微成像技术的研究进展及其在细胞成像中的应用。