非荧光硫化锌纳米簇的信号放大效应用于生物分子的检测

利用非荧光硫化锌纳米簇(NCCs)阳离子交换(CX)反应检测痕量生物分子。水热法合成的纳米簇是多孔的,可以通过快速阳离子交换反应从纳米簇中释放大量的Zn2+,在锌响应试剂的作用下产生荧光信号,进行荧光检测。当纳米簇的平均直径分别为44,86和144 nm时,研究了Zn2+的释放效率和目标结合力与平均直径之间的关系。结果表明,最小的纳米簇表现出最高的阳离子交换效率,71%被封闭的Zn2+可以在2 min内通过微波辐射释放出来。当使用44 nm纳米簇夹心法测定免疫球蛋白E(IgE)时,检出限为5 ng/L,比ELISA法低1000倍。结果表明,利用硫化锌纳米簇的阳离子交换作用,所得结果在高扩增效率、稳定性和生物相容性方面优于传统的信号方法。     

细胞内活性小分子近红外荧光成像探针

近年来,随着生命科学的不断发展,人们对细胞内活性小分子在病理、生理等方面的功能研究越来越深入。荧光成像作为一种直观、原位的可视化观测技术在小分子检测方面得到了广泛应用,其中基于近红外分子与纳米探针的荧光成像技术因具有背景干扰低、对细胞损伤小、样品穿透性强、检测灵敏度高等优点,显示了较好的应用前景。本文评述了近年来近红外荧光探针用于细胞内活性小分子成像检测的应用及进展,主要讨论该类方法在活性氧物质、金属离子、H+、阴离子及巯基化合物的分析应用,并对该方法的应用前景进行了展望。     

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.     

基于信号放大策略的分子印迹-电化学发光抗生素传感器研究进展

抗生素残留已成为全球公共卫生最严重的威胁之一,发展高效、 快速且简便的抗生素检测方法具有重要意义.分子印迹聚合物(MIP)作为人工合成的化学受体,可以高亲和力选择性识别目标分子,电化学发光(ECL)是一种发展成熟、应用广泛的电分析技术,两者结合的分子印迹-电化学发光法(MIP-ECL)具有选择性高、检出限低、成本低廉等...     

细胞内铜离子的双光子荧光成像

基于无荧光的螺环结构与具有荧光的开环酰胺的平衡反应,本文合成了一个能在水基的缓冲溶液中选择性地识别Cu²⁺的罗丹明衍生物FD2.当在HEPES缓冲溶液中加入10当量的Cu²⁺时,FD2的单光子激发荧光和双光子激发荧光的强度均表现出明显的增强;更为重要的是,运用双光子荧光显微技术可以选择性地对活细胞内Cu²⁺进行成像.     

新型萘酰亚胺-氟硼二吡咯荧光分子的合成、荧光共振能量转移及细胞成像

通过Click反应合成了萘酰亚胺-氟硼二吡咯复合结构荧光分子1-(2-(4-(1,3,5,7-四甲基氟硼二吡咯基)苯氧基)乙基)-4-(4-N-正丁基-1,8-萘酰亚胺)-1,2,3-三唑(NP-BODIPY),化合物结构经核磁共振氢谱、核磁共振碳谱以及高分辨质谱确征.NP-BODIPY存在从萘酰亚胺能量给体到氟硼二吡咯能量受体之间的分子内荧光共振能量转移.制备了负载萘酰亚胺-氟硼二吡咯荧光染料NP-BODIPY的二氧化硅荧光纳米粒子NP-BODIPY/Si O_2,粒径为50 nm,测定了NP-BODIPY的紫外可见吸收及荧光光谱.NP-BODIPY的固体在暗室中紫外灯下呈紫红色荧光;NP-BODIPY的THF溶液呈明亮的绿色荧光,荧光发射在430和510 nm呈双峰结构,荧光量子产率为0.67,紫外吸收位于366和500 nm;NP-BODIPY在含水量为80%H_2O/THF混合溶液中的荧光较强,荧光量子产率为0.39,最大荧光峰位于510 nm.将其与人乳腺癌细胞(MCF-7)共同孵化,荧光染料纳米粒子进入MCF-7细胞内并清晰成像.NP-BODIPY/Si O_2荧光纳米粒子亲水性好,尺寸可控,细胞毒性低,生物相容性优,可广泛应用于生物标记及荧光成像.     

新型水溶性多色荧光碳点的制备及细胞成像研究

以鸡蛋清和牛奶分别与葡萄糖进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,通过膜和柱层析分离纯化,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)等技术对所制备碳纳米粒子的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团进行表征。将所制备的碳点与小鼠黑色素瘤细胞共孵育,进行细胞成像应用评价。结果表明:制备的两种水溶性荧光碳点平均粒径分别为2.5 nm和4.9 nm,可在紫外灯下发出明亮的荧光,紫外最大吸收波长为250 nm。基于鸡蛋清或牛奶与葡萄糖反应制备的多色荧光碳量子点具有良好水溶性,其荧光光谱最大发射波长分别在410 nm和400 nm处,同时在660~800 nm激发波长范围内具有上转换性质,且荧光发射光谱随着激发光波长的增加发生红移。红外光谱表明存在—COOH、—NH2和—OH基团。细胞成像结果表明,在405 nm或488 nm激光照射下,所制备的碳点在细胞内的荧光成像清晰可见,而且在碳点浓度小于2.5 mg/mL时,均表现出较低的细胞毒性。     

基于激发态分子内质子转移的新型聚集诱导荧光探针用于硫化氢的检测及细胞成像

该文使用4-乙酰氨基苯甲醛和碳酸肼一步法合成了一种具有聚集诱导荧光(AIE)特性的高效新型荧光探针1。通过荧光发射光谱、紫外光谱、粒度粒径分析、扫描电子显微镜和DFT理论计算讨论了探针1的AIE特性,证明了探针的发光机理是激发态分子内质子转移(ESIPT)效应。探针1在DMSO-H₂O(1∶9,体积比),p H 7.4(PBS,0.2 mol/L)体系中可定量检测0～25μmol/L范围内的H₂S,检出限为0.27μmol/L。此外,探针1不仅成功用于实际样品中H₂S的检测,还可应用于活He La细胞中外源性H₂S的荧光成像。并将其用于构建超灵敏逻辑门。利用探针1制备的简单便携经济的检测试纸,能够实时有效地视觉检测H₂S。该研究有望为各种生理过程和食品样品中H₂S的检测提供可靠有效的新思路与新方法。     

新型香豆素类氟离子荧光探针的合成及细胞成像研究

设计合成了一类基于分子内电荷转移（Intramolecular Charge Transfer,ICT）的香豆素类F^-荧光探针CS1,CS2和CS3,经¹H NMR,¹³C NMR,IR和HRMS表征了相应探针的结构,并解析了探针CS3的晶体结构.通过核磁和质谱实验验证了探针与F^-的作用机理是氟化物脱硅基.光谱分析实验结果显示,CS1,CS2和CS3均具有较好的选择性和灵敏度,且均能成功实现人乳腺癌细胞（MCF^-7）中F^-的检测.     

Fluorescence Signal Amplification Strategies Based on DNA Nanotechnology for miRNA Detection

In this review,the most recent progresses in the field of fluorescence signal amplification strategies based on DNA nanotechnology for miRNA are summarized.The types of signal amplification are given and the principles of amplification strategies are explained,including rolling circle amplification(RCA),catalytic hairpin assembly(CHA),hybridization chain reaction(HCR)and DNA walker.Subsequently,the application of these signal amplification methods in biosensing and bioimaging are covered and described.Finally,the challenges and the outlook of fluorescence signal amplification methods for miRNA detection are briefly commented.     

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.     

单细胞核酸编码扩增成像分析

单细胞成像可在单细胞水平观测目标物位置、 确定目标物含量, 在生命科学与临床医学研究领域应用广泛. 核酸编码扩增技术利用特定分子反应将待测目标识别转化为核酸条码的扩增, 具有探针种类多、 易编程、 反应条件温和及信号放大效率高等特点, 在单细胞低丰度、 高灵敏、 多目标物成像中优势显著, 为理解细胞状态、 探索生命过程提供了新思路. 本文综合评述了核酸编码扩增在单细胞荧光成像领域的研究进展, 以目标物的编码方式为分类依据, 系统阐述了固定细胞原位成像和活细胞成像中不同目标物编码与扩增成像方式的区别, 并对活细胞成像中多重检测面临的问题以及未来发展前景进行了展望.     

基于氧化还原循环信号放大技术的单分子电化学研究进展

现代分析科学的整体发展对分析方法的灵敏度、选择性以及快速响应等有了更高的要求。在单分子水平上实现对目标分子的检测及控制是化学家们长期以来梦寐以求的一项富有挑战性的前沿领域,也是近年来分析科学很重要的前沿发展方向。用电化学方法直接检测单分子面临的一项挑战是单个分子在氧化还原过程中得失电子产生的电流变化太小,现代仪器无法对如此小的电流进行识别。使电极表面氧化还原过程中的电子交换实现多次循环可以放大产生的电流,从而实现单分子水平的直接电化学分析。本文对近期通过循环电子交换过程放大电流信号的技术和装置进行了综述,将各类方法进行对比,并对单分子电化学未来的发展方向进行了展望。     

基于功能核酸的细胞荧光成像

细胞是生物体基本的结构和功能单元,对活细胞中特定生物组分进行动态分析,将为相关生命活动过程的研究提供重要信息。荧光成像为细胞分析提供了一种操作简单、灵敏度高、可实时监测细胞微观动态分子过程的光学生物成像技术。发展高性能的荧光探针用于活细胞成像已成为研究热点。功能核酸是一类具有特殊化学和生物学功能的寡核苷酸分子,除了天然存在的核酶(Ribozyme)和核糖开关(Riboswitch)之外,还包括通过指数富集的配体系统进化技术(SELEX)筛选获得的核酸适体和脱氧核酶(DNAzyme)。功能核酸由于具有合成简单、免疫原性低、相对分子质量小、化学稳定性高、易于修饰等优点,在生物成像领域受到广泛关注。本文主要综述了基于功能核酸的荧光探针在细胞成像领域中的应用研究,总结了该领域面临的挑战,并对其未来发展方向进行了展望。     

滚环扩增介导的核酸信号放大策略在生物传感器中的应用研究进展

滚环扩增(RCA)是一种等温核酸扩增技术,因其具有扩增效率高、保真度高等特点,在生物传感器领域得到了广泛的应用。该文介绍了RCA技术的基本原理、RCA环状模板环化方式和RCA的扩增类型,并对基于RCA技术的荧光、比色以及电化学生物传感器进行了介绍,旨在为RCA技术在生物传感器领域的进一步发展和应用提供参考。     

核酸工具酶辅助的信号放大技术在生物分子检测中的应用

核酸工具酶具有催化能力高、序列识别能力强、反应条件温和以及生物相容性好等优势,因而被广泛地应用于核酸、蛋白质和小分子等生物活性分子的分析检测。本文主要对核酸工具酶进行介绍,并对应用于生物分子检测的一些核酸工具酶辅助的信号放大技术进行较为全面的综述,并展望了该技术的应用前景。     

Ultrasensitive Fluorescence Polarization Aptasensors Based on Exonuclease Signal Amplification and Polystyrene Nanoparticle Amplification

Here, we combine T7 exonuclease (T7 Exo) signal amplification and polystyrene nanoparticle (PS NP) amplification to develop novel fluorescence polarization (FP) aptasensors. The binding of a target/open aptamer hairpin complex or a target/single‐stranded aptamer complex to dye‐labeled DNA bound to PS NPs, or the self‐assembly of two aptamer subunits (one of them labeled with a dye) into a target/aptamer complex on PS NPs leads to the cyclic T7 Exo‐catalyzed digestion of the dye‐labeled DNA or the dye‐labeled aptamer subunit. This results in a substantial decrease in the FP value for the amplified sensing process. Our newly developed aptasensors exhibit a sensitivity five orders of magnitude higher than that of traditional homogeneous aptasensors and a high specificity for the target molecules. These distinct advantages of our proposed assay protocol make it a generic platform for the design of amplified aptasensors for ultrasensitive detection of various target molecules.     

基于双色荧光传感器的癌细胞成像及microRNA定量检测

癌细胞中microRNA(miRNA)的灵敏成像对于疾病的诊断治疗具有重要意义,其中miRNA-21通常在多种癌细胞中异常表达.本文将DNA功能化的金纳米颗粒与发射波长分离的荧光染料FAM和Cy5. 5修饰的DNA通过含有光控基团PC-linker的DNA4作为桥梁进行自组装,构建了纳米传感器GDC.将302 nm紫外光作为启动开关,用其照射该体系时,Cy5. 5修饰的DNA3被释放,其荧光强度可作为内参比信号,用于标定进入细胞的组装体含量;细胞中miRNA-21作为催化分子,与外加燃料Fuel DNA共同作用下可实现催化放大,FAM修饰的DNA2被释放且被猝灭的荧光信号得以恢复,并作为检测信号.通过2种荧光信号强度(FL)的检测及FL_FAM/FL_{Cy5. 5}比值的计算,达到定量分析细胞中miRNA含量的目的.该体系可扣除因细胞内组装体含量不同造成的背景信号误差,不仅能显著提高检测准确度,还因存在催化循环而大大降低了检出限,比传统方法至少降低了3个数量级.该传感器的检出限为23. 1 pmol/L,通过定量计算得出He La细胞中miRNA的...     

Fluorescence Protection of CdTe Quantum Dots and Usages in Cellular and in vivo Imaging

The nanocomposites of poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC) and CdTe quantum dots (QDs) (i.e., QD-PDADMAC nanocomposites) have been prepared based on electrostatic interaction. Transmission electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and Zeta potential analysis were used to characterize the prepared QD-PDADMAC nanocomposites. It was shown that the QD-PDADMAC nanocomposites have the specific curly-shaped band-like morphology with the width of 4–8 nm and unequal length, and there are rich positive charges on the surface of the nanocomposites. The prepared QD-PDADMAC nanocomposites also had good fluorescence stability. The usage based on their good stability has also been studied by cellular and in vivo imaging. In comparison with the QDs without PDADMAC protection, the obtained QD-PDADMAC nanocomposites have better fluorescence stability and staining effect in biology imaging. After incubation for 24 h at 37°C, A549 lung cancer cells were almost not stained by QDs, similarity to the culture medium control group, and could be clearly stained by QD-PDADMAC nanocomposites. For in vivo imaging of mice by intraperitoneal injection, the fluorescence of QDs could not be seen in abdominal cavity at 30 min, and the nanocomposites' one could still be clearly observed at a longer time (1 h). Moreover, the intestine in the large area of the abdominal cavity was effectively stained.