基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测中的应用

比色生物传感技术由于具有灵敏度高、方法简单并且容易操作等优点，已广泛应用于生物环境中污染物检测、生物体内重要标志物的检测以及癌症筛查等多个领域。基于纳米酶的比色生物传感器主要是借助纳米酶自身所具有的催化能力，模拟类过氧化物酶活性，将显色剂氧化生成有色溶液，从而实现可视化检测，并通过对有色溶液吸光度的检测得到相关物质的含量。与无纳米酶的比色生物传感器相比，基于纳米酶的比色生物传感器具有选择性更高、检测更快以及灵敏度更高等优点。纳米酶在具有天然酶活性的同时还具有成本低、稳定性好的、易于合成等优点，其相关研究越来越广泛。目前，基于纳米酶的比色生物传感器已成为辅助相关医学检测的重要方法，同时也广泛应用于便携和实时性相关检测当中，为医学检测提供了重要的支持和保障。为了提高比色生物传感器的灵敏度以及应用范围，研究人员也在致力于增加可检测物质的种类以及纳米酶种类的多样化等。本文主要介绍基于纳米酶的比色生物传感器的检测原理、几类典型的纳米酶，以及基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测领域中的应用情况和研究进展。     

微针用于生物大分子及纳米药物透皮给药的尝试与挑战

生物大分子及纳米药物,比如,亚单位疫苗、DNA疫苗、以及针对真皮层的治疗药物,作为近年来新兴的治疗药物,在有些治疗领域有着透皮给药的需求。由于具有靶向性高,疗效显著等特点,生物大分子及纳米药物逐渐成为新的研究热点。微针作为一种新型的给药技术,不仅具有无痛、给药方便等优点,而且运用物理手段可大幅提高大分子甚至纳米药物的透皮吸收及皮层靶向,能够避过胃肠道消化作用以及肝脏首过效用。将微针技术与生物大分子药物相结合,能够同时发挥两者的优势,实现高靶向生物药物的无痛给药。本文简述微针透皮给药技术、以及生物大分子给药的研究进展,对微针技术用于生物大分子及纳米药物透皮给药的尝试研究做了介绍和总结,对存在的技术挑战进行了分析和展望。     

糖类修饰的纳米递送系统

癌症的高病发率和高死亡率已经引起了人们广泛的重视。传统治疗癌症的药物分子存在水溶性较差、无靶向性、生物安全性低等问题。纳米递送系统如脂质体、聚合物纳米粒子和共聚物胶束解决了传统癌症治疗过程中药物水溶性较差的问题。但大多数纳米递送系统不具备靶向性和生物相容性,且药物包封率不高。糖类作为具有较好的靶向特异性识别能力、安全性和生物相容性的天然有机化合物能够有效修饰纳米递送系统,能包载药物分子并有效靶向到特定器官。本文将对糖类修饰的脂质体、聚合物纳米粒子和共聚物胶束三大纳米递送系统进行综述。     

国外动态

美国科学家制成新型生物传感器美国普渡大学研究人员制成了新型生物传感器,能够以非侵入的方式进行糖尿病测试,探测出人体唾液、眼泪、血液和尿液中极低的葡萄糖浓度。这项技术无需过于繁复的生产步骤,从而可降低传感器的制造成本,并可能帮助降低利用针刺进行糖尿病测试的几率。相关研究论文发表在《Advanced Materials》杂志上。新型生物传感器包括3个主要部分:石墨烯制成的纳米片层、铂纳米粒子和葡萄糖氧化酶。其中的纳米     

基于光学性质的纳米生物探针设计策略

纳米生物复合探针具有多功能复合、多检测路径、易于信号放大、制备简便等多种优越性。基于其优越的光学性质,人们可以利用常规光学设备实现生物检测,甚至可以实现目视检测。现就本实验室在光学纳米生物探针制备和应用的研究进展作一简要综述,所述纳米生物探针类型主要有:基于表面等离子体效应的纳米生物探针、基于量子效应的纳米生物探针和基于比表面效应的纳米生物探针,并介绍如何应用这些探针进行生物传感和生物芯片的构建。     

荧光纳米生物传感器研究进展

荧光纳米生物传感器检测物质具有灵敏度高、响应迅速、抗干扰性强、无需参比电极等特点而被广泛地运用于生物传感技术领域。本文综述了荧光纳米生物传感器种类和特点,介绍了国内外近期在荧光纳米生物传感器及在生物检测方面的一些研究成果及进展,并作了分析比较。着重讨论了纳米粒子荧光生物传感器和光纤纳米荧光生物传感器的特性及其在生物分析中的应用。     

纳米粒子-生物分子复合体的合成及其在生物医药领域的应用

纳米粒子具有独特的光、电和催化性质;生物物质具有识别、催化和抑制的特性;纳米粒子连接生物分子从而合成了具有生物上的电、光性质的纳米粒子—生物分子复合体。本文介绍了纳米粒子-生物分子复合体系的合成,以及这些纳米粒子—生物分子复合体在生物医学领域的应用及研究进展。     

综述与专论: 纳米酶的抗菌机理与应用

细菌耐药性和抗生素滥用是一个世界性难题,需要开发新型抗菌剂,既能够高效杀菌,又能避免耐药性问题并具有较好的生物和环境相容性．纳米酶具有调控ROS自由基的能力,可以高效杀死多种革兰氏阳性和阴性致病菌以及顽固性生物膜;同时纳米酶具有较好的稳定性、生物相容性、可回收再利用等优点,在促进伤口愈合、龋齿防治和环境防污方面具有重要的应用前景．     

纳米酶:中国原创领域的机遇与挑战——香山科学会议第606次学术研讨会简报

正"纳米酶(Nanozyme)"是指蕴含酶学特性的纳米材料,它能够在生理条件下催化酶底物的反应,具有如同天然酶一样的催化效率和酶促反应动力性质.纳米酶是我国科学家发现的,来自生物、化学、材料和医学领域的专家打破传统学科界限、经过多年通力合作,在国际上报道了首例纳米酶的实验证据(Nature Nanotechnology,2007),从此改变了人们对纳米材料生物惰性的传统认知.纳米酶作为新一代人工模拟酶,引起了国内外科学家们的广泛     

纳米生物催化的研究现状和发展态势

纳米生物催化领域包括:(ⅰ)利用纳米技术或纳米材料调控生物催化剂的效率;(ⅱ)直接利用纳米材料或技术实现生物催化功能,并拓展生物催化在非友好环境及疾病诊疗中的应用.纳米生物催化已成为纳米生物学重要的研究领域,主要涉及纳米载体固定化酶和纳米材料人工模拟酶(纳米酶).一方面,可以借助纳米技术或材料所具有的特殊纳米效应来增强生物催化剂的效率和稳定性.另一方面,从模拟酶的理念出发,借助纳米材料自身所具有的催化能力,直接实现对生化反应的催化,这类具有酶学特性的纳米酶被视为新一代人工模拟酶.近年来,基于纳米载体固定化酶和纳米酶技术的纳米生物催化已在疾病诊断和治疗、化工制药、环境处理等领域得到了广泛研究,并展示了其具有重要的应用价值.本文简要综述了纳米载体固定化酶和纳米酶的发展历程及应用进展.     

铁基纳米酶对鼠伤寒沙门菌生物被膜的影响

运用结晶紫染色定量法、生物被膜形态观察、生物被膜干重称量法、活菌定量计数法和细菌内活性氧检测法,评估氧化铁纳米酶和硫化铁纳米酶对鼠伤寒沙门菌生物被膜的影响及其机制.结果显示:鼠伤寒沙门菌S025株与这两类铁基纳米酶共孵育48h后,其生物被膜结晶紫染色吸光度值(A)、生物被膜厚度、生物被膜干重和活菌数量与未处理组相比均显著下降,活性氧水平显著上升,其中硫化铁纳米酶效果优于四氧化三铁纳米酶;在生物被膜形成后,加入铁基纳米酶处理0.5h、2h和12h,生物被膜结晶紫染色A值、生物被膜厚度、生物被膜干重和活菌数量与未处理组相比均显著下降,活性氧水平显著上升,硫化铁纳米酶效果同样优于四氧化三铁纳米酶.以上结果表明,铁基纳米酶通过调控鼠伤寒沙门菌胞内活性氧水平,不仅可以预防该菌的生物被膜形成,而且可以破坏已形成的生物被膜,本研究将有助于预防和治疗鼠伤寒沙门菌生物被膜引起的相关疾病.     

纳米结构Ti/TiN涂层对NiTi合金生物相容性的影响

目的：评价纳米结构Ti/TiN涂层对镍钛形状记忆合金（含镍50.6at%）生物相容性的影响,为生物医用纳米结构Ti/TiN涂层表面改性的NiTi合金材料生物安全性提供依据。方法：不影响基体的形状记忆性或超弹性效应的前提下,采用真空过滤电弧离子镀技术,在NiTi合金表面沉积一层纳米结构Ti/TiN涂层,分别对表面改性前和改性后的NiTi合金样品进行体外细胞毒性实验、溶血实验和血小板粘附实验,探索纳米结构Ti/TiN涂层对NiTi合金生物相容性的影响。结果：表面具有纳米结构Ti/TiN涂层的NiTi合金无细胞毒性,H9C2（2-1）细胞相容性优于涂层前,细胞形态典型,粘附数量明显大于涂层前。纳米结构Ti/TiN涂层有改善NiTi合金的血液相容性作用,其溶血率从2.1%降至涂层改性后的1.2%,同时,血小板黏附量和聚集程度小于处理前的NiTi合金。结论：纳米Ti/TiN涂层能够显著改善NiTi合金的生物相容性。     

纳米酶的抗菌机理与应用

细菌耐药性和抗生素滥用是一个世界性难题,需要开发新型抗菌剂,既能够高效杀菌,又能避免耐药性问题并具有较好的生物和环境相容性.纳米酶具有调控ROS自由基的能力,可以高效杀死多种革兰氏阳性和阴性致病菌以及顽固性生物膜;同时纳米酶具有较好的稳定性、生物相容性、可回收再利用等优点,在促进伤口愈合、龋齿防治和环境防污方面具有重要的应用前景.     

糖纳米材料的研究进展

纳米材料在电子学、光学、磁学和生物医药等方面有着广泛的应用。在过去的20年,金属纳米微粒已经成功地与多肽、蛋白质和DNA结合,但糖类物质直到2001年才被引入到纳米科学中。糖纳米微粒能够很好地构建类似细胞表面糖类表达的生物细胞模型,成为糖生物学、生物药学、材料科学中十分出色的研究工具。随着研究的深入,糖纳米材料由于其制备简便,具有独特的物理、化学和生物性质,其在生物医学成像、诊断及治疗等方面有着广泛的应用前景。     

基于DNA分子导线的纳米生物传感器

DNA分子导线具有独特的导电性能和塞贝克(Seebeck)效应,它是构筑电化学纳米生物传感器和热电偶生物传感器的理想材料。文章简要介绍了DNA分子导线的制备方法及导电机理,以及基于DNA分子导线的纳米生物传感器的分子识别机制,着重分析了基于DNA分子导线的纳米生物传感器的传感原理。文章还介绍了基于DNA分子导线的纳米生物传感器在基因分析、单碱基突变检测等方面的应用。     

纳米生物效应及安全性研究

纳米生物效应是研究纳米尺度物质与生命过程相互作用及其结果的一个新兴科学领域。介绍了纳米生物效应研究的内容、科学意义、国际发展现状和我国的研究进展。     

会议报道

第三届纳米与生物交叉科学研讨会召开由国家自然科学基金委员会主办,汕头大学、中国科学院化学研究所承办的第三届纳米与生物交叉科学研讨会近日在汕头大学召开。会议围绕生物相关的纳米材料与技术、纳米与分子器件、纳米材料的生物效应、纳米生物技术、纳米安全以及相关的热点     

纳米颗粒增强酶生物传感器性能的研究进展

简要介绍生物传感器的原理及分类,并且对纳米颗粒增强酶生物传感器的研究现状进行了评述,尤其是纳米颗粒对葡萄糖生物传感器和尿酸酶生物传感器的增强作用,并对我国生物传感器的发展方向做了展望。     

生物大分子自组装合成多维纳米生物结构与器件

生物体通过指导的自组装合成种类繁多、功能特异的天然纳米结构,它们在生命过程中扮演重要角色。按照自组装体的维度,可以分为线状(一维)、层状(二维)、笼状(三维)生物纳米结构。通过设计,这些生物大分子纳米结构可在细胞"工厂"中重组制备,且可通过合成生物学技术对其组装和功能化进行理性设计和调控,成为功能性纳米器件。这类纳米生物结构和器件已经在生物传感、催化、肿瘤热疗、药物递送、组织工程、生物电池等领域获得展示或应用。相关研究正在成为合成生物学和纳米生物学的一个交叉领域,受到关注。     

纳米生物仿生技术研究进展

纳米生物仿生学是一门新兴的交叉学科,它集仿生、纳米技术、生物技术及新材料科学于一身,是仿生学研究的一个重要分支,是材料领域一个重要的、前瞻性的研究方向.本文重点综述了国内外纳米生物仿生技术领域最新研究进展,着重介绍了纳米生物仿生技术在仿生矿化、仿生DNA纳米机器、仿生智能纳米通道、仿免疫细胞生物黏附、仿生人造血管和仿生人造器官芯片等方面的应用,并详细阐述了这些材料的结构特点,最后对纳米生物仿生技术的未来发展方向进行了展望.