新型耗散型电化学石英晶体微天平的研制

针对目前商品化的石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)仪器存在的功能单一、耗材昂贵等问题,基于正交解调法阻抗分析原理,本研究搭建了新型QCM仪器系统。在此仪器系统中,通过嵌入式软件和硬件电路的深度结合,实现了较宽的频率范围内石英晶体谐振频率自动匹配和精确测量,并引入了电容补偿电路对石英晶体谐振片的静态电容进行实时补偿,从而消除了较高弹性负载情况下谐振频率的测量误差。通过对不同粘弹性负载环境、连续小质量负载添加、电化学联用测试等多个实验对所搭建仪器的功能和性能进行了验证和测试。实验结果表明,研制的QCM仪器系统适用的石英晶体频率范围较宽,可对石英晶体谐振片的静态电容进行自动补偿,频率测量精度可达0.1 Hz,并且能够实时、连续地测量耗散因子,能与多种电化学方法联用,具有功能丰富、耗材成本低等优点。     

一种基于最小二乘法的石英晶体微分天平的谐振频率检测算法

阻抗型石英晶体微天平,具有适用范围广、获取参数多等优点,但通过阻抗分析方法获取石英晶体谐振频率耗时较长,实时性差。 针对这一问题,对采用最小二乘法进行二次拟合的计算过程进行了深入的分析,对其中的关键步骤进行了改进,提出了一种适用于石英晶体谐振频率测量的快速检测算法,通过对测得数据的坐标系进行调整,降低了拟合过程中的数据运算量。 经实验验证,与传统拟合算法相比,该算法计算谐振频率的效率提升4倍,并且得到了更高的计算精度,具有很高的实用价值。     

1.5分辨率去五肽(B26—B30)胰岛素结构的精化

本文报道1.5分辨率去五肽(B26—B30)胰岛素结构的精化。用重新培养晶体所收集的衍射数据,约束参数最小二乘精化和模型重建工作交替进行。对2.4分辨率的原有模型作了广泛的精化,模型的某些部分作了较大的修正。晶体所含的镉配位结构已经很好地确定,它相当接近于一个理想的正八面体。精化后测定了84个水氧原子,为去五肽胰岛素晶体中水结构的研究提供了详细的信息.对于10—1.5分辨率范围内的5678个独立可观测(>1.5σ(F_0))反射,其最后的晶体学可靠性因子R为0.144;精化的模型同标准键长的均方根偏差为0.04。     

Rh(acac)(CO)2的振动光谱及其简正坐标分析

Rh(acac)(CO)_2是烯烃氢甲酰化、氢硅化及一氧化碳加氢反应重要催化剂.晶体具有红绿二色性·在4000至80cm~(-1)范围测定了其红外和拉曼光谱;采用简化的一般价力场(SGVFF),对观测谱带进行了简正坐标分析。1 实验方法Rh(acac)(C0)_2按文献方法合成,并重结晶。红外光谱:用CsI压片在P-E 983G红外光谱仪上测试了4000～180cm~(-1)范围内的光谱,分辨率2cm~(-1).550～80 cm~(-1)波段在Digilab FTS-20E/D-V真空型傅氏光谱仪上得到。     

LHRH脉冲型式的变化对灌流的雄性大鼠垂体细胞LH分泌的影响

本实验应用体外分散垂体细胞动力学培养的方法,观察了LHRH脉冲幅度和频率以及LHRH连续刺激对雄性大鼠垂体前叶细胞LH分泌活动的影响。结果表明,LHRH在1×10~(-10)—1×10~(-6)mol/L范围内,与LH分泌的剂量-效应关系曲线呈线性。LHRH脉冲频率使LH分泌产生双相反应,随着刺激频率的增高,LH基础水平升高,LH/脉冲减少。当LHRH脉冲幅度在1×10~(-9)mol/L或以上,刺激频率在3脉冲/h或以上时,可观察到LH分泌达最高峰并随之逐渐下降至基础水平,即明显的自身激发作用和脱敏作用。增加LHRH的脉冲幅度可减少引起激发作用所需要的脉冲频率,增加高幅度LHRH脉冲的频率可使激发作用更快产生。另外,低浓度的LHRH(1×10~(-10)mol/L)连续刺激细胞也可产生自身激发作用,但需要较长时间的刺激。这些结果提示:垂体前叶LH细胞的分泌型式依赖于LHRH脉冲的幅度和频率,这有助于阐明体内的LH脉冲波动的动力学机理。     

电化学石英晶体阻抗系统研究金电极上Fe(CN)3-6/Fe(CN)4-6电化学过程

电化学过程的石英晶体阻抗分析法已用于现场获取电活性聚合物粘弹性等信息[1,2]. 本文联用HP 4395A阻抗/网络/频谱分析仪和EG & G M283恒电位仪开发出电化学石英晶体阻抗系统(Electrochemical Quartz Crystal Impedance System, EQCIS), 适当条件下该系统能以小于1 s的时间间隔现场记录电化学过程的石英晶体阻抗数据. 测定了Na2SO4水溶液中石英晶体金电极上K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6电化学过程的等效电路参数. 结果表明, 扩散层内的密度和粘度变化引起动态电阻对电位的可逆变化, 而各谐振频率的变化为密度、粘度变化和阳极过程中K3Fe(CN)6溶液腐蚀金电极的加合结果.     

正交晶系天花粉蛋白2.4分辨率的晶体结构和分子结构

在酸性条件下(pH=5.4)培养出正交晶系天花粉蛋白晶体。用面探测器收集了X射线衍射强度数据。以C2空间群天花粉蛋白2.6分辨率的晶体结构中的分子模型作为已知结构模型,用分子置换法解出正交晶系P2_12_12_1空间群天花粉蛋白的晶体结构。所得到的初始结构模型先后用模拟退火法和立体化学制约的最小二乘修正技术对原子坐标及温度因子进行修正。最后在2.4分辨率范围内模型的β因子为0.197,键长的均方根误差为0.021,键角距离的均方根误差为0.081。分子结构模型与(2Fo—Fc)为系数的电子云密度图吻合得很好。键长键角合理。结构测定结果表明,P2_12_12_1;空间群天花粉蛋白的分子的空间结构与单斜晶系C2空间群中的分子结构甚为相似。     

壬基酚分子印迹二维光子晶体水凝胶传感器

以聚苯乙烯二维光子晶体为模板,壬基酚(NP)为印迹分子,甲醇为溶剂,甲基丙烯酸为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂(EGDMA),2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)为引发剂,经紫外光引发聚合,得到了可特异性识别壬基酚的分子印迹二维光子水凝胶传感器.通过测量德拜衍射环直径(D)的变化(ΔD)来判断传感器的响应性能.实验结果表明,在壬基酚溶液中,水凝胶的体积膨胀导致凝胶中光子晶体的粒子间距增大,德拜衍射环直径减小.随着溶液中NP的浓度从0增加到1×10^?5 mol/L,德拜衍射环的直径减小了8.0 mm,相应的光子晶体的颗粒间距增加了25.1 nm.在1×10^-13～1×10^-8 mol/L范围内,德拜衍射环直径的变化与壬基酚浓度的对数值(lgc)呈线性关系,制备的传感器检出限低至1×10^?13 mol/L,具有较高的灵敏度、良好的特异性识别能力和稳定的可重复利用性,并且可以实现对壬基酚的可视化检测.     

膦桥双核银配合物[Ag(dppm)NO3]2的合成与结构

[Ag(dppm)NO3]2晶体属单斜晶系, 空间群Cc。单胞参数: a=1.2704(1),b=1.7028(2), c=2.2634(5)nm; β=100.66(1)°; Z=4; V=4.8117nm^3; Dc=1.530g·cm^-^3。两个双齿膦配体dppm连续两个银离子形成一个扭曲八元环。Ag-Ag间距离为0.3089nm, 硝酸根以不对称配位方式与银离子配位, 结构测定的最后偏离因子R=0.050。     

离子选择性微电极用于原位测量离子扩散系数

扩散系数是描述物质扩散过程的重要参数,而用膜池法、放射性或荧光示踪法、分子动力学模拟等现有方法无法原位进行生物体系中离子扩散系数的实时测量。 本文利用离子选择性微电极响应迅速、高选择性、高灵敏度、高空间分辨率、对样品无污染等优势,通过分析单个植物细胞原生质体在培养液中破裂时所形成的离子浓度脉冲信号,建立了相应的点源扩散模型,推导出了描述离子浓度随时间变化的理论公式,并通过该公式对实验测得的脉冲信号进行拟合,得到了离子的扩散系数,从而建立了一种用离子选择性微电极原位测定离子扩散系数的新方法,并将其应用于芦荟细胞原生质体破裂时离子扩散系数的测定,得到了Ca²⁺、Na⁺和K⁺的扩散系数分别为(6.51±0.12)×10^-6、(2.93±0.15)×10^-5和(3.03±0.35)×10^-5 cm²/s。 对比发现,拟合得到的Ca²⁺、Na⁺和K⁺扩散系数均略高于已报道的数值(纯水中),这一现象的产生可能是因为原生质体是在低渗液中吸水膨胀,细胞膜内压力升高产生内外压力差,该压力差会加速细胞破裂时离子的扩散。 这一方法对生物体系无干扰,较好地解决了生物体系中离子扩散系数原位实时测量的难题。     

压电胰岛素-C肽微阵列免疫传感器研究

以AT切型、基频10MHz的镀金膜石英晶体作为换能器,将抗人胰岛素和C肽单克隆抗体固定在石英晶体电极表面,用2×5检测池固定夹具构建一种新型压电胰岛素-C肽微阵列免疫传感器.研究了抗体固定方法、抗体工作浓度、固定量、一致性以及传感器的响应参数如检测温度、时间和特异性等的影响.该微阵列传感器在胰岛素浓度为2.5～160.0mIU/L、C肽浓度为0.375～12.0ng/mL范围内响应特性良好,压电晶体频率偏移值与胰岛素和C肽浓度呈良好的线性关系.将此微阵列传感器用于人血清标本的测定,结果与放射免疫法符合(r为0.92和0.94).此微阵列传感器具有灵敏度高、特异性好,低密度阵列结构,检测通量较高,不需标记,操作简单、能实时在线检测和重复使用等优点,能用于临床实验诊断,具有临床推广应用价值.     

压电石英晶体在电解质水溶液中的振荡性能研究(Ⅱ)——频率、频移特性

根据两面电极浸入液体中的压电晶体等效电路模型和Pierce振荡器振荡方程的解,得到晶体在电解质溶液中的振荡频率(F_1)与溶液电导率(x)的关系式:F_1=(1/2π)(1/C_1+1/C_2)(1/X_e)[(R_e~2+X_e~2)x~2+2R_ex+1]。以自行设计的Pierce晶体振荡器。研究了晶体和主振电路参数、输入电压及检测池外壳屏蔽接地对AT切9MHz石英晶体在KCl、Na_2SO_4水溶液中的频率、相对于纯水频移随溶液电导率变化的影响规律,结果与上式相符。     

利用压电生物传感器研究核因子NF—κB与其特异结合DNA的相互作用

设计并合成了核因子NF-κB的特异结合DNA序列探针,在其5端巯基化修饰后固定在基频10 MHz的石英晶体金膜表面,构建压电DNA-蛋白质相互作用生物传感器,研究了传感器的响应特性及NF-κB的p65蛋白亚基与其特异DNA结合的亲和常数Ka.DNA探针浓度在0.25 ～2.0 μmol/L范围内,随着探针浓度的增加,传感器的响应频率逐渐增大,当探针浓度超过2.0 μmol/L时,传感器的响应频率反而降低;反应缓冲液镁离子浓度、pH对p65蛋白亚基与其特异DNA结合有影响,当MgCl2浓度为50 mmol/L、pH 7.5时,p65蛋白亚基与其特异DNA结合引起的传感器响应频率最大;在p65质量浓度为10 ～40 mg/L时,结合反应引起的频率变化与p65质量浓度呈线性相关,检测批内相对标准偏差(RSD)小于5%,批间RSD小于10%,最大结合量和结合常数Ka分别为(49.6±1.5) ng和(3.92±0.14)×106 L*mol-1.构建的压电DNA-蛋白质相互作用生物传感器具有结构简单、操作方便、不需标记、实时检测等优点,可直接用于核因子NF-κB与DNA的相互作用研究.     

毛细管电泳-电容耦合非接触电导检测法对运动员营养补剂中人体必需支链氨基酸的检测

建立了运动员营养补剂中3种人体必需支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸)的毛细管电泳-电容耦合非接触电导检测(CE-C4D)测定方法。通过研究电泳时背景电解质种类、浓度以及电导检测器的激发电压,激发频率等参数的影响,确定最佳的实验条件为采用未涂层熔融石英毛细管(60 cm×75μm,有效长度50 cm),以5.0 mol/L的乙酸为背景电解质;C4D检测器激发电压为40 V,激发频率为600 kHz;运行电压为+15 kV,温度为25℃。3种氨基酸在50.0~1000.0μmol/L范围内线性关系良好,线性相关系数(R2)均大于0.9994,加标回收率在98.6%~105.4%之间,方法的检出限为14.88μmol/L。方法已应用于运动员蛋白营养补剂中的支链氨基酸的测定。     

高精度色谱数据采集系统

由双电压频率转换器(VFC)构成高精度色谱数据采集的方法,与常用的由变量程提高分辨率的方法相比,它不存在因信号突变而引起VFC无法快速响应的问题,系统采用双VFC同步工作机制,能在10Hz采样频率下达到2×10⁶的分辨率,具有实施简单、精度高、噪声小、价格低等特点,可广泛应用于各种分析化学信号采集。     

土壤及蔬菜中微量汞的同位素稀释电感耦合等离子体质谱测定

建立了微波消解电感耦合等离子体质谱同位素稀释(ID/ICP-MS)测定微量汞的方法。考察了仪器参数及测量条件对汞同位素比值RHg(202Hg/200Hg)测量的影响,根据同位素比值测量误差的传递因子优化了富集同位素稀释剂(202Hg98%)的加入量,并以铊同位素比值(205Tl/203Tl)作为RHg(202Hg/200Hg)测量时发生质量歧视效应的校正因子;通过反同位素稀释法标定了富集汞同位素稀释剂的浓度。利用所建立的ID/ICP-MS方法测定了杨树叶(GBW07604)和湖积物(GBW07423)2种标准参考物中汞的含量,回收率分别为112%和100%。该方法具有准确度高、精密度好等优点,且样品前处理简便,适用于土壤及蔬菜等样品中微量及痕量汞的准确测定。     

表面引发的DNA杂交链式反应的石英晶体微天平研究

通过石英晶体振荡技术研究了杂交链式反应这种核酸扩增的方法. 石英晶体微天平可以表征在晶体和溶液的界面上的DNA层, 并获得粘性穿透深度这一重要参数. 根据石英晶体表面吸附质量和振荡频率之间的关系, 我们测量了表面引发的杂交链式反应的动力学过程, 并获得界面上的粘度、剪切模量等参数. 这一工作为研究固液界面上核酸反应过程, 特别是杂交链式反应的机制提供了新的途径.     

非线性光学晶体LiBX_2(B=Ga,In;X=S,Se,Te)的研究

LiBX2(B=Ga,In;X=S,Se,Te)晶体具有宽的透光波段、足够大的双折射率、高的激光损伤阈值和小的双光子吸收系数等特性,是目前最具发展前景的中红外波段频率转换材料之一。本文从晶体结构入手,重点介绍了LiBX2晶体的光学性能、缺陷结构及晶体应用的最新研究成果。LiBX2晶体在二次谐波(SHG)相位匹配、差频产生(DFG)、光学参量放大(OPA)和光学参量振荡(OPO)等方面具有重要的应用前景。通过对晶体的透过光谱、吸收光谱、光致发光光谱和电子辐照的研究可以确定缺陷类型、缺陷浓度及最佳退火温度,分析晶体颜色与晶体组成和缺陷的关系。最后,提出LiBX2晶体今后应重点开展的研究方向,即获得更高光学质量的大尺寸晶体、降低晶体残余吸收和设计性能优良的抗反射膜(AR)。     

用DSC直接法测量POM晶体的比热容

比热容是物质的特性参数之一。测定比热容的经典方法通常是采用各种类型的精密量热计,该方法测量精度高,但操作繁琐,费时费力。采用差示扫描量热法(DSC)测定比热容精度可达到0.3%,具有速度快、试样用量少等优点。 本文用DSC法测量人工晶体3-甲基-4-硝基氧化吡啶(POM)在320～380K之间的比热容,以往尚无文献报道。     

插拔式压电肿瘤标志物微阵列免疫传感器的研制

以AT切型、基频10 MHz的金膜石英晶体作为换能器,通过螺旋检测池固定夹具构建一种新型插拔式压电石英晶体传感器,并组装成2×5型压电肿瘤标志物微阵列免疫传感器。研究了传感器的响应特性及参数。该微阵列传感器在甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)、前列腺特异性抗原(PSA)和人绒毛膜促性腺激素(hCG)质量浓度分别为20~640μg/L、1.56~50μg/L、1.25~50μg/L、2.5~250 mIU/mL的范围内,压电石英晶体振荡频率偏移值对肿瘤标志物浓度均呈现良好的响应特性。应用微阵列传感器测定68例临床血清标本,结果与化学发光免疫分析法符合(相关系数分别为0.92、0.90、0.91、0.94)。该压电肿瘤标志物传感器微阵列具有结构简单、操作方便、稳定性好、灵敏度和特异性高,不需标记,能实时检测和重复使用等优点,可用于临床实验诊断,具有临床推广应用价值。