新型核酸适配体荧光纳米微粒用于人干扰素-γ的测定

目的:利用由两条核酸适配体与人干扰素-γ(Interferon-γ,IFN-γ)的高亲和力构建的三明治结构和磁性纳米颗粒的磁性分离技术,设计并制作了一种新型荧光纳米微粒,建立基于核酸适配体的新型荧光纳米微粒用于人IFN-γ的检测。方法:流式细胞术检测IFN-γ核酸适配体B1-4和T2对IFN-γ的结合特异性;将生物素修饰的B1-4固定于链霉亲和素包被的纳米磁珠上,连接B1-4的纳米磁珠可通过B1-4与IFN-γ的亲和性捕获IFN-γ,再利用另一条FAM修饰的IFN-γ核酸适配体T2形成(B1-4)-(IFN-γ)-(T2)三明治夹心结构,构建新型核酸适配体荧光纳米微粒;IFN-γ分别与核酸适配体荧光纳米微粒孵育不同时间以探索该检测系统中IFN-γ与磁珠的最佳孵育时间;流式细胞术检测磁珠12 h内荧光变化,探索时间对检测体系的影响;流式细胞术检测与不同浓度IFN-γ孵育的磁珠表面荧光强度,绘制IFN-γ检测标准曲线;检测血清对检测特异性的影响。结果:B1-4和T2对IFN-γ的结合特异性高;三明治夹心结构对IFN-γ检测特异性好,任意改变其中一因素则磁珠表面荧光信号显著下降,三明治夹心结构构建失败;此法对IFN-γ的响应线性浓度为0~50 ng/L,其线性方程为y=3.512x+1.060,敏感度为1 ng/L;12 h内测得的荧光信号稳定,并无明显衰减;血清对体系检测特异性无明显影响。结论:成功构建核酸适配体荧光纳米微粒用于人IFN-γ的测定。     

离子束对生物体的作用原理及应用

离子束是指一束具有一定能量的质量数小于或等于4的带电离子束,离子束注入技术是生物物理技术,具有生理损伤小、突变谱广和突变频率高等特点。离子束与生物体的相互作用是我国具有独立知识产权的生物物理技术,我国科学家在上世纪80年代已经发现了离子束注入的生物效应,并将这一原理应用于植物诱变育种。本文主要概述了低能离子束注入对生物体的作用原理,以及该技术在植物育种、微生物品种改良和遗传改良上的应用,最后还小结了离子束注入技术在研究领域存在的问题并对其未来发展方向提出展望。     

超大表面积自驱动微流控芯片的设计与制备

目的:利用新型纳米森林材料,构建一种操作简单、检测快速、灵敏度高的用于现场检测的自驱动微流控芯片。方法:利用MEMS加工技术制备出具有优良光学性能和大表面积的石英纳米森林结构微流道,对该纳米森林结构的高度、宽度/横向尺寸、密度、表面积、光学性能、毛细驱动效果、荧光增敏效果做出评价,利用双抗体夹心的方法进行蓖麻毒素的检测。结果:纳米纤维锥底直径200～300nm,高度约1. 0μm,纳米森林的密度约为10个/μm~2,估测表面积比底面积达5∶1以上。其在波长为680nm处的透光率达89. 5%,驱动流速约5mm/s,与平面结构相比,其饱和荧光显色成倍提高。蓖麻毒素的检测限低于10pg/ml,在10～6 250pg/ml范围内具有较好线性关系。结论:基于纳米森林结构,成功构建了一种具有超大表面积和高灵敏度的毛细自驱动微流控芯片。     

纳米技术在生物医学领域的研究现状

纳米生物医学是纳米技术与现代生物医学技术结合的产物,近年来这一领域逐渐受到科学界和企业界的重视,得到了许多振奋人心的进展,具有广泛的应用前景。作者从纳米生物材料、纳米载体、医学诊断和纳米治疗技术四个方面讨论了纳米技术在医学领域的研究现状,希望为读者展现这一新生领域的巨大潜力。     

蛋白纳米孔单分子电生理检测方法改进及其应用

单通道电生理检测方法是目前研究蛋白纳米孔传输性质的一种有效手段,但该方法需要将待检测的纳米孔分子加入水溶液中,对于一些难以制备的微量样品很难高效快速地获得实验结果.针对上述问题,本研究对现有单通道电生理检测系统与方法进行改进,通过减小实验体系体积来增加纳米孔分子浓度,将蛋白纳米孔α-溶血素(α-hemolysin)进入脂质膜的几率提高了 500倍,从而有效增加了纳米孔通道信号被检测到的可能性,提高了单通道电生理检测方法的实验效率与检测灵敏度.并进一步利用纳米孔α-溶血素对微量T7DNA进行实时监测,证实了改造后的系统在微量DNA分子检测中的可靠性,为使用纳米孔对难以获得的珍稀微量样品的检测提供了技术基础.     

纳米孔测序信号处理及其在DNA数据存储的应用

随着高通量测序技术的不断更新,可以在单个分子水平读取核苷酸序列的第三代测序技术迅速发展,纳米孔测序技术是其具有代表性的单分子测序技术,该技术通过检测DNA单链分子穿过纳米孔时引起的跨膜电流信号的变化,实现碱基识别。纳米孔测序仪在便携性、碱基读取速度、测序读段长度等方面较传统的第一代与第二代测序技术都有明显优势。随着纳米孔测序技术的不断发展成熟,与其配套的各种信号处理与生物信息处理工具也迅速涌现,碱基识别和模型仿真是其中两个较为关键的研究方向。首先介绍纳米孔测序基本原理与信号处理流程,探讨其目前面临的挑战,归纳近年来在碱基识别与纳米孔模型仿真两个方面的主要进展与发展趋势,并用实测数据比较了不同碱基识别方法的性能。继而搭建了纳米孔测序集成仿真平台,为信号处理算法的评估提供支撑。进一步,随着全球数据量的爆发式增长,DNA数据存储正成为未来非常有潜力的海量数据存储方式,采用纳米孔测序读出是一种非常有效的方法。总结了纳米孔测序技术在DNA数据存储中的应用进展,分析了其可行性。分析了基于纳米孔测序实现的人工染色体数据存储的快速读出方法,探讨了与实际测序数据结合的纳米孔测序读段仿真在DNA数据存储中的应用,为开发适合DNA数据存储的方案提供参考。     

细胞培养中“黑胶虫”污染的检测及防治

很多国内的细胞培养实验室受到"黑胶虫"(或称为"胶虫"、"焦虫")污染的困扰,类似的污染在国外通常称为"纳米细菌"(nanobacteria)污染,但"黑胶虫"/纳米细菌究竟是何物种抑或是一种非生命颗粒,至今还没有定论.我们将细胞培养中的污染物从培养基中分离出来,进行培养和形态学观察,并利用16S r DNA鉴定技术及VITEK-2微生物鉴定系统对"黑胶虫"进行鉴定,最后通过抗生素敏感试验及细胞结晶紫染色技术筛选出抑制"黑胶虫"增殖的抗生素及可用于细胞培养的工作浓度.形态学观察结果显示:"黑胶虫"在普通倒置显微镜下呈点状或片状;电镜下展示为杆状,长1 300～1 600 nm,宽400～500 nm;在激光共聚焦扫描显微镜400倍镜下进行原地"布朗运动". 16 S rDNA鉴定及VITEK-2微生物鉴定系统结果显示:本实验室分离的"黑胶虫"为一株短波单胞菌属(Brevundimonas)的新菌株,该菌株与Brevundimonas diminuta的相似性为97.8%,与Brevundimonas faecalis的相似性为98.1%.抗生素敏感试验结果显示:"黑胶虫"对氯霉素(25 mg/L)、红霉素(200 mg/L)和四环素(2.5 mg/L)敏感,对氨苄青霉素(50 mg/L)、嘌呤霉素(2 mg/L)、青霉素-链霉素双抗(100×)和庆大霉素-两性霉素B双抗(100×)均不敏感.细胞结晶紫染色结果显示:细胞培养基中添加一定浓度的氯霉素(25 mg/L)、红霉素(200 mg/L)或四环素(2.5 mg/L)均可抑制细胞培养中"黑胶虫"的增殖,降低其对细胞增殖的抑制作用.综上所述,本研究分离鉴定的"黑胶虫"为一种短波单胞菌,低浓度的氯霉素、红霉素或四环素均可降低该菌对细胞增殖的抑制作用.鉴于研究的局限性,我们不排除"黑胶虫"是其他物种的可能性,但是本研究为"黑胶虫"的种属鉴定及细胞无菌化培养提供了新的研究思路及方法,并有望帮助一些实验室解决"黑胶虫"污染的困扰.     

Trichosporon montevideense WIN合成纳米金的催化特性

【目的】考察菌株Trichosporon montevideense WIN合成纳米金的催化特性及应用。【方法】利用活性WIN菌作用不同浓度HAu Cl_4(1、2和4 mmol/L)合成纳米金的特性,分别利用活性WIN菌和灭活WIN菌合成纳米金,分析合成纳米金的形貌、粒径及其催化特性。【结果】HAu Cl_4浓度为1 mmol/L时,菌株WIN合成了纳米金,HAu Cl_4浓度为2 mmol/L和4 mmol/L时,菌株WIN合成了纳米金及较大尺寸的金颗粒。通过紫外-可见光谱扫描、透射电子显微镜分析,发现活性和灭活WIN菌均能还原Au~(3+)合成纳米金,合成的纳米金均以球形为主,还有少量三角形、四边形及六边形。活性WIN菌合成的纳米金粒径范围为3 nm-252 nm,平均粒径为45.2 nm,而灭活WIN菌合成的纳米金为1 nm-271 nm,平均粒径为38.3 nm。活性和灭活WIN菌合成的纳米金对还原4-硝基苯酚的催化速率分别为2.76×10~(-3)s~(-1)和4.84×10~(-3)s~(-1)。【结论】菌株Trichosporon montevideense WIN的活性及灭活细胞均可以合成纳米金,且合成的纳米金具有良好的催化特性,在催化去除环境中难降解污染物中具有一定的应用前景。     

纳米混悬药物传递系统研究进展

在新药研发过程中,约有40%的药物存在溶解性差的问题,限制了药物的开发与应用。纳米混悬剂是20世纪末发展起来的一种纳米药物传递系统,可增加难溶性药物的溶解度和溶出速率、改变药物的体内药物动力学特征、提高口服生物利用度、安全性和有效性。纳米混悬剂不但适用于水溶性差的药物,而且适用于水溶性、脂溶性均较差的药物,其制备方法主要包括"bottom up"和"top down"两种。本文从纳米混悬剂的特点、理论基础、专利技术及应用等方面对纳米混悬剂的研究进展进行了综述。纳米混悬剂对改善难溶性药物的溶出、吸收,提高难溶性药物的有效性、安全性等方面具有显著优势,且适合工业化生产,已有越来越多的产品问世。纳米混悬技术是未来药物传递系统的发展方向之一,将具有良好的应用前景。     

纳米抗体筛选技术研究进展

纳米抗体(nanobody, Nb)是在骆驼科血清中发现的一种新型抗体,具有体积小、特异性强、稳定性高、易于表达和能识别隐藏的抗原表位等优势,在各个领域具有广泛的应用价值。本文介绍了纳米抗体筛选与优化过程,包括纳米抗体文库构建、体外展示和亲和力成熟3个重要技术阶段的分类与特点。其中,简要描述了天然、免疫及半合成/合成文库的制备方法与重要参数,并系统介绍了应用噬菌体、酵母、细菌、核糖体/mRNA和真核细胞等表面展示系统,以及酵母双杂交、高通量测序和质谱鉴定方法,共8种不同体外展示技术进行快速筛选的方法及其优缺点,汇总用于提升纳米抗体功能可靠性的体外及计算机辅助亲和力成熟技术平台,为综合运用各种技术手段快速获得稳定、可靠、特异的纳米抗体类药物或诊断制剂提供了参考。     

DNA-金纳米粒子网状结构的合成及在癌胚抗原检测中的初步应用

一种DNA-金纳米粒子导电复合物被成功的制备并应用于癌胚抗原（CEA）的早期检测中。该导电复合物网状结构的制备主要基于DNA中呈负电性的磷酸骨架与带正电荷的金纳米粒子之间的静电自组装技术。测试结果显示,该纳米复合物可以很好的检测癌胚抗原,且检测浓度达到了5ng／mL,从而为癌症的早期检测奠定了基础。     

Au NPs/UCNPs复合纳米体系用于荧光成像引导下的肿瘤光热治疗的研究进展

近红外(NIR)光诱导的光热治疗(PTT)因其无创、非侵入、毒副作用低、可精准靶向治疗等特性,已成为肿瘤精准治疗的新型手段。凭借其独特的表面等离激元共振(SPR)特性及其高效的光热转换效率、生物毒性与良好的光稳定性,金纳米颗粒(Au NPs)已成为理想的光热治疗剂。而高质量成像技术是实现有效光热治疗的可靠有力的工具,尤其是多模态成像技术,比起单一成像方式具有更卓越的性能,为更全面、更精准的肿瘤成像提供了可能,显著提高了非侵入性医学治疗的潜力。NIR光激发的稀土上转换纳米颗粒(UCNPs),因其丰富的4f电子结构展现出磁性、荧光、X射线衰减和放射等多功能特性,使其作为造影剂在多模态成像领域展现了重要的应用前景。因此,构建NIR光诱导的Au NPs/UCNPs复合纳米体系,可用于多模态成像引导下的光热治疗,有望成为癌症诊疗的一种新策略。本文简单介绍了Au NPs、UCNPs的光学特性,重点综述了NIR光诱导的UCNPs-Au NPs(纳米壳、纳米棒、纳米团簇)复合纳米体系在癌症光热治疗领域的最新研究进展,并对其实现诊疗一体化的未来进行了展望。     

对硝基苯硫酚分子内嵌的星形表面增强拉曼散射金 "套娃 "纳米颗粒用于肿瘤拉曼影像的初步研究

目的:制备对硝基苯硫酚(4-Nitrobenzenethiol,4-NBT)分子内嵌的星形表面增强拉曼散射(Surface enhanced Raman Scattering,SERS)金"套娃"纳米颗粒,测定其拉曼增强效果和应用于细胞以及活体肿瘤拉曼影像的可行性。方法:以种子介导法先后制备金纳米星及星形SERS金"套娃"纳米颗粒,采用透射电镜观察其形貌,激光粒度分析仪测定其粒径及Zeta电位,拉曼光谱仪测定其拉曼光谱,考察其对A549细胞的拉曼成像效果,建立A549皮下瘤模型,考察其对活体皮下瘤的成像效果。结果:制备并优化的金纳米星粒径较小,为60.5 nm,其针尖密度较高,以此为核心制备的星形SERS金"套娃"纳米颗粒形态规整,粒径约为66.7nm,Zeta电位约为-16.6 m V,拉曼增强效果提升至其前驱体金纳米星的5.3倍,能够实现对A549细胞及A549皮下瘤的拉曼成像。结论:所制备的星形SERS金"套娃"纳米颗粒形态规整均一,拉曼增强效果较好,能实现对细胞及活体肿瘤的拉曼影像。     

纳米金标记核酸探针检测小反刍兽疫 病毒核酸的研究

试验旨在探讨利用纳米金标记寡核苷酸探针快速检测小反刍兽疫病毒核酸的方法。针对小反刍兽疫病毒N基因的高度保守区设计两条特异寡核苷酸探针,一条探针5’端修饰生物素,另一条探针3’端修饰巯基。巯基化的探针通过Au-S键连接到纳米金颗粒上。靶核酸两端分别与两条探针结合,形成"生物素化探针-靶核酸-纳米金探针"复合物,该复合物通过生物素-亲和素系统,固定在固相载体上,最后银染放大信号。通过肉眼观察法、光镜观察法、分光光度法分析银染灰度,从而间接测定靶核酸的量。初步检测PPRV核酸最低浓度达10fmol/L,所需时间约为1.5h。该方法灵敏度高、操作简单,为临床检测小反刍兽疫病毒核酸提供实验数据和技术支持。     

丝裂原活化蛋白激酶15纳米抗体的制备及其在B16-F10黑素瘤细胞生长过程中的抑制作用

丝裂原活化蛋白激酶15 (mitogen-activated protein kinase 15,MAPK15),又称ERK7或ERK8,是MAPK家族的非典型新成员。MAPK15不同程度地促进不同肿瘤细胞的增殖、迁移、自噬等细胞活动。本研究以MAPK15为靶点,筛选特异性的MAPK15纳米抗体,评估其是否能够作为免疫组织化学和Western印迹中的一抗用于其抗原表达的检测,并探究该纳米抗体在B16-F10黑色素瘤细胞中的作用。通过噬菌体展示技术从B16-F10黑色素瘤细胞纳米抗体文库中进行筛选,得到1株MAPK15特异性纳米抗体,命名为MAPK15-VHH;将该菌株构建原核表达载体,进行优化诱导表达条件时发现,0.6 nmol/L IPTG,15℃,100 r/min条件下该纳米抗体的上清表达量最高。通过竞争ELISA法检测MAPK15-VHH的亲和力,结果显示,该抗体K_D值为0.9829。通过Western印迹和免疫组织化学检测脑组织中MAPK15在蛋白质水平的表达量及分布情况,结果表明,MAPK15-VHH可与组织中的MAPK15结合,用于检测MAPK15蛋...     

纳米孔测序技术应用于食品微生物检测的可行性分析

近些年来DNA测序技术发展迅速,已经从第一代生化测序发展到第三代单分子测序。作为第三代测序技术中的一种不同于当前流行的其他测序技术,纳米孔测序技术是基于电信号的一种物理方法测序。许多研究者通常将高通量测序技术应用于食品微生物的研究,但是将纳米孔测序技术应用于食品中微生物的检测却鲜有报道。Oxford Nanopore Technologies(牛津纳米孔科技公司)研发的DNA测序仪MinION,是世界首例用于商业测序的纳米孔测序仪,经过不断完善,近年来MinION在DNA测序中被广泛应用。MinION 测序一次需要的DNA量约1μg,其标准识别速度为一秒钟识别250个碱基,平均读长可至13kb~20kb,测序准确率可以达到98%。纳米孔测序的高识别速度和高准确率,完全满足快速检测的要求,将其应用于食品中微生物检测是完全可行的。     

响应面法优化酪蛋白酸钠-豌豆分离蛋白纳米乳液制备工艺

通过超声处理技术制备酪蛋白酸钠—豌豆分离蛋白纳米乳液,并利用响应面优化法确定了最优制备工艺为豌豆分离蛋白添加量4%（w/v）、酪蛋白酸钠添加量4%（w/v）、超声功率400 W、超声时间5min,此条件下,酪蛋白酸钠—豌豆蛋白纳米乳液的平均粒径为149.82 nm、TSI为3.008、乳化产率为91.28%。     

纳米金在分子影像学中的应用进展

分子影像学的出现将传统的以解剖结构为成像基础的医学影像学带入到以图像阐释细胞/分子结构和功能以及病理改变的新时代。伴随着"后基因组"时代的到来以及"个体化医疗"的兴起,分子影像学对医学领域带来了里程碑式的革命并日益发挥重要作用。在分子影像领域,寻找最佳的分子影像探针/对比剂以及成像方法,以获取更多的细胞或者分子的功能及病理改变的信息日益成为热门的研究领域。纳米金籍其自身的优点在分子影像学的发展中展示出日益广阔的前景。本文就分子影像学的相关技术及纳米金在分子影像学中的应用进展作一简要综述。     

银染增强的纳米金标记探针对微量核酸的检测

本研究利用银染增强的纳米金技术建立了一种简单快速的核酸定量方法.该方法基于纳米金与烷巯基修饰的寡核苷酸分子共价键合作用,将纳米微粒报告基团标记在与靶核酸一端序列互补的寡核苷酸上,同时生物素化修饰另一端互补序列.靶核酸与两段寡核苷酸探针杂交后,借亲和素固定在酶标板孔内,通过纳米金催化的银染放大效应产生高灵敏的识别信号,适时记录其吸光度值从而实现核酸分子的定量.该检测方法检测单链核酸分子的灵敏度达0.1 fM,双链分子为10 fM.     

纳米科技在生命科学领域的应用

新兴的纳米是技术是当今高科技的主导技术之一,主要介绍纳米科技在生命科学领域中的应用现状及发展趋势。