IPET:测定独个生物大分子三维空间结构的实验方法

蛋白质的动态特性和结构活性对于蛋白质功能的调控具有根本意义。传统的结构确定方法(包括X射线和电子显微镜单颗粒分析技术等)往往需要成千上万不同蛋白质分子的平均信号,因此难以确定蛋白质分子的动态结构。而电子显微断层成像技术是一种对独个生物个体结构从不同的观测角度照相、并计算来恢复该个体的三维结构密度图的方法。传统的冷冻电子断层成像重构方法采用整个大尺寸电镜图像进行重构计算,通常用来研究细菌、细胞切片等大尺寸生物个体在较低分辨率下的结构;由于分辨率的限制,不足以获得小尺寸的蛋白质分子的结构细节。最近,任罡研究小组提出一种独个生物颗粒的电子显微断层成像方法(individual-particle electron tomography,IPET)。该方法通过减小图像尺寸(直至所选区域只包含单个蛋白质分子)的策略,运用提出的FETR(focused electron tomography reconstruction)算法来提高独个大分子重构的分辨率。此方法不需要初始模型和大量分子的平均信号,同时能够容忍一定的测角误差。本文综述了IPET/FETR方法在确定独个分子结构过程中的具体步骤以及如何应用该方法来研究蛋白动态特性和结构变化特征。期望通过该综述和国内同行交流,分享最新的前沿研究,为赶超世界科技前沿的建设添砖加瓦。     

量子态选择的分子离子解离动力学：阈值光电子-光离子符合成像技术的应用

阈值光电子一光离子符合速度成像技术通过对光电子和符合的光离子同时进行速度聚焦控制,大幅提高了电子和离子的收集效率和离子平动能分辨率,成为开展气相分子光电离和光电离．解离动力学研究的有效工具．利用该技术,我们精确地测量了分子的电离能、离子出现势等重要参数,并且开展了若干具有量子态或内能选择的离子解离动力学研究,描绘了相关势能面存在浅势阱等重要动力学特征,讨论了不同振动态和电子态的激发对解离机理和产物通道的重要影响．     

罗丹明类光学传感器在金属离子细胞成像中的应用

由于优良的光学性能和较宽的pH值适用范围,罗丹明类物质已经被广泛选作重金属与过渡金属离子细胞成像光学传感器的光学母体.对近年来罗丹明类光学传感器在重金属与过渡金属离子细胞成像中的应用进行了详细综述,包括设计思路、作用机理、应用范围等都进行了详细的比较分析.另外,提出了罗丹明类重金属和过渡金属细胞成像光学传感器目前存在的问题和今后的发展趋势.     

基于数字式MEMS传感器的声阵列成像系统设计*

常规驻极体传声器阵列成像系统存在数据采集系统复杂、体积大的问题,因而阵列传感器数量一般不超过60个,成像质量较差。为此,本文以数字式MEMS声传感器基础设计了260个传感器的声阵列,数据采集系统由FPGA控制,并嵌入到前端阵列中,后端是在另一个FPGA控制下的1个DSP芯片和2个PC104模块组成的集成系统,其中高速DSP芯片完成阵列信号处理以实现声成像功能。该系统能够实现对普通车间环境下机械设备噪声、气体泄漏噪声的现场成像测试,形成动态声像图。测试表明,该系统抗干扰能力强、声像分辨率高、成像速度快,实用效果良好。     

红外成像系统NETD参数测试算法及应用研究

噪声等效温差(NETD)是表征红外成像系统灵敏度的关键参数,也是评估红外成像系统性能的重要参数之一,应用广泛。通过对红外成像系统3D噪声、信号传递函数(SiTF)、NETD等参数测试方法、算法和流程研究,给出一种基于视频文件的3D噪声离线对比测试方法和一种SiTF线性区自动判断计算斜率算法,在此基础上针对某型技术保障装备国产化光电检测平台开发了配套应用软件功能模块。实现了通过计算单位均方根噪声所对应的SiTF斜率值,分析得出系统NETD参数值的功能。以某型热像仪为被测对象,开展了测试结果重复性和一致性试验,并与美国Optikos公司I-SITE红外整机测试系统进行了对比测试。实验结果表明开发的NETD参数测试功能模块测试精度和重复性满足设计要求,具有较高实用价值,已进行了工程应用。     

基于表面等离子体子共振成像技术研究苏拉明和顺铂对肝癌细胞生长的抑制作用简

基于表面等离子体子共振成像(SPRi)技术提出了一种实时、非标记的新型抗癌药物药效评估方法. 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料,制作了包含微柱结构的微流控芯片作为流通反应池,配合自行设计组装的SPRi生物传感器完成肿瘤细胞的特异性捕获及检测,研究了苏拉明和顺铂对肝癌细胞HepG2的生长抑制作用. 同时引入辅助验证实验,即采用常规八肽胆囊收缩素(简称CCK-8)法测定上述药物对肝癌细胞增殖的抑制作用. SPRi检测结果表明,苏拉明和顺铂能抑制肿瘤细胞HepG2增殖并呈现剂量、时间依赖关系.     

基于氧杂蒽结构可控官能化的荧光探针研究新进展

荧光分子探针技术在表达分子间识别行为及复杂生命和环境体系的内状态信息方面具有非常优异的性能,氧杂蒽及其衍生物螺连隐色体结构变化伴随的分子荧光变换模型,广泛且深入的应用于构建新型功能光敏探针分子.近年来此类探针的合成设计及功能化调控研究异常活跃,新的突破不断涌现.综述了新近基于氧杂蒽及其衍生物的荧光探针在金属阳离子、pH、阴离子识别检测方面的研究进展,并简要阐释了该类探针分子的构筑,识别检测机理以及探针在生物成像和环境监测等方面的应用.     

单金纳米棒的光散射分析化学:径向比与分析灵敏度的关系

单纳米颗粒作为信号感应单元在化学与生物传感应用中已引起广泛关注.本文通过暗场显微成像(iDFM)研究了不同径向比金纳米棒的光散射性质.将iDFM与扫描电子显微镜(SEM)结合表征种子生长法制备的金纳米棒,结果发现,因局域表面等离子体共振而展示出的红色散射光随单个金纳米棒的径向比增大逐渐红移,且金纳米棒对其周围介质折光率(RI)变化的敏感程度随径向比增大而增大.这一结果对设计高灵敏的生物纳米传感器、提高分析检测的灵敏度具有很好的指导意义.     

钌多吡啶配合物与DNA相互作用研究新进展

DNA是携带遗传信息和基因表达的基本物质.因为复杂的生物环境以及外源因素的影响,DNA存在灵活多变的结构,而不同的构型都有其独特的意义和重要的生物学功能,相关研究受到越来越广泛的关注.本文主要针对近年来钌多吡啶化合物与DNA相互作用研究的最新进展做一综述,包括DNA结构的识别,DNA二级、三级结构的调控,DNA光交联以及作为非病毒基因载体,细胞成像以及抗肿瘤等方面的应用.     

迈克耳孙干涉仪中的镜面面形误差研究分析EI北大核心CSCD

从迈克耳孙干涉仪干涉原理出发,分析了圆形镜面抛光面形误差对干涉调制度的影响。由于存在镜面面形误差,干涉调制度不能达到理想情况下的100%,但其干涉调制度不能低于理想情况下的90%。通过分析和讨论,镜面面形误差最好控制在λ/14以内,干涉调制度才可能不低于90%,这样干涉仪才能保持比较满意的性能。同时,使用Zygo干涉仪对5组平面镜的平面度进行了测量,得到了这5组平面镜的峰-峰值和其他一些参数,通过分析测量结果,这5组平面镜的平面度都能达到干涉调制度的要求。通过对迈克耳孙干涉仪中平面镜面形误差的研究,这对于干涉光谱仪的设计、研制和性能的分析都具有一定的指导意义。