DNA折纸术构造多边形网络和镂空三维结构算法

近年来,DNA折纸术作为一种新颖的纳米技术被广泛用来构造各种纳米级或微米级的DNA图案和形状。DNA折纸术构造的表面镂空的结构可以为溶液中的其他分子提供更多的空间,在纳米、药学等领域具有非常广阔的潜在应用。本文设计了一种新型的算法——开环优选算法,借助一系列比较复杂的多臂单元,对于用折纸术构造多边形网络和镂空三维结构的方法进行了理论上的探索。     

硅烷化修饰的固态纳米孔

作为一种重要的单分子检测技术,纳米孔的表面特性至关重要。作者利用聚焦离子束刻蚀方法制备得到了一系列形貌可控的氮化硅纳米孔,并对纳米孔进行了表面改性修饰。结果发现,经过化学处理的氮化硅表面具有大量的硅羟键,非常利于和硅烷发生反应,从而在纳米孔表面引入活性基团,如氨基、正辛基和巯基等。通过对修饰有不同硅烷的纳米孔的表面特性和电导特性的研究发现,当硅烷分子将氮化硅表面的硅羟键变为其它功能基团时,材料表面电荷会发生变化,亲、疏水性也发生变化,从而导致电渗流的改变,影响纳米孔的电导。同时,修饰硅烷分子后,材料表面的电荷特性发生了改变,也会导致纳米孔器件的膜电容减小,介电噪声降低。     

基于毛丹状Au@Ag合金纳米结构的活性细菌表面增强拉曼散射传感

为实现活性细菌的快速和原位检测,使用无机碱性双氧水作为"清洁"还原剂,还原制备了一种毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒,并将其作为表面增强拉曼散射(SERS)基底材料。研究发现:构建的毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒具有较高的表面粗糙度和致密的表面纳米毛刺,该结构对细菌表面的吸附能力较强,且不影响细菌的生物活性;构建的毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒在单颗粒表面具有大量的"纳米针尖"和"纳米间隙",这种结构可产生较强的局部表面等离子体共振效应;将毛丹状Au@Ag合金纳米颗粒吸附于细菌表面,可以有效地增加细菌表面的SERS"热点",且在实际检测中容易操作。利用以上特点,在633 nm的激发光激发下,可以有效获得活性细菌的SERS指纹谱信号,该方法的灵敏度和检测效率高,能广泛应用于微生物细胞的SERS传感分析。     

封面说明

自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展：①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机（图中,偏下）,这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术（即试管婴儿）,最强壮晶胚的筛选技术,人工卵巢及人类卵细胞的培育技术为主体（图上,右,中,左）,     

共同的画卷封面设计说明

自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展:①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机(图中,偏下),这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术(即试管婴儿),最强壮晶胚的筛选     

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自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展：①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机（图中,偏下）,这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术（即试管婴儿）,     

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自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展：①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机（图中,偏下）,这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术（即试管婴儿）,在     

纳米探针用于检测环境中重金属污染物的研究进展

重金属污染对生态环境和人类健康具有极大的危害,建立灵敏、快捷、高效的重金属检测方法具有非常重要的意义.现有的检测技术依赖大型仪器设备,在检测条件、时间以及成本上都有较高的要求,难以满足当前检测工作的需要.随着纳米技术的飞速发展,各种纳米材料不同于块体材料的优异特性被广泛开发,在化学和生物检测领域已有广泛的应用.本文主要综述了近几年来常用的几种纳米探针在重金属检测应用中的研究进展,并对各种纳米探针的特点及检测原理进行了阐述和总结.这些纳米探针包括半导体荧光量子点,荧光纳米粒子、金纳米颗粒等材料,由于他们独特的荧光特性、吸收特性、表面等离子共振(SPR)效应、表面能量转移(SET)效应等,在重金属离子检测领域有很大的应用前景.并且根据目前实际环境监测工作的需要,对基于纳米探针的检测手段进行了讨论和展望,旨在为重金属污染物检测研究的发展和进步提供参考.     

纳米颗粒和蛋白质：何其相似耶？

纳米颗粒,即尺寸为纳米级（一般在1-100 nm之间）,处在原子簇和微尺度物体过渡区域内的粒子,又称超微颗粒,一般都是人工合成的产物。蛋白质是人类生命活动最重要的物质基础,是构成一切细胞和组织结构必不可少的成分,但从本质上出发,它是一类具有生物活性的有机生物高分子。两者看似属于不同的科学范畴,但是近十年来的研究发现,纳米颗粒和蛋白质在很多方面具有惊人的相似,例如尺寸、结构、电荷、表面化学组成、分子间相互作用力等。本文将通过一些实例,从不同角度阐述纳米颗粒和蛋白质之间的异同及相互联系。     

奇特笑脸阻吓天敌

据英国《每日邮报》报道,美国夏威夷的丛林中生活着一种奇特的“笑脸蜘蛛”。这种蜘蛛腹部背面最普通的图案是亮黄色,呈现出笑脸。其他蜘蛛的图案非常复杂,除人类面孔之外,还有如卵一般大小的斑块点缀在腹部。虽然呈现的图案各异,但它们都源自同一物种。科学家们认为,这种笑脸图案是由于基因的自然变异形成的,同时也受到所吃食物的影响,     

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共同的画卷封面设计说明自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展:①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机(图中,偏下),这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术(即试管婴儿),最强壮晶胚的筛选     

鲤鳃表面结构扫描电镜研究

鲤的鳃丝表面显示了由三边形一六边形不等的表皮细胞,呈现出各种图案式的结构。     

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共同的画卷封面设计说明自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展:①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机(图中,偏下),这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术(即试管婴儿),最强壮晶胚的筛选技术,人工卵巢及人类卵细胞的培育技术为主体(图上,右,中,左),这些不仅为不孕不育患者带来了福音,同     

共同的画卷封面设计说明

自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展：①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机（图中,偏下）,这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术（即试管婴儿）,最强壮晶胚的筛选技术,人工卵巢及人类卵细胞的培育技术为主体（图上,右,中,左）,这些不仅为不孕不育患者带来了福音,     

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自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展：①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机（图中,偏下）,这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术（即试管婴儿）,最强壮晶胚的筛选技术,人工卵巢及人类卵细胞的培育技术为主体（图上,右,中,左）,这些不仅为不孕不育患者带来了福音,     

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共同的画卷封面设计说明自1997年第一只克隆羊多利的诞生拉开了人造生命的序幕,2010年,可谓是人造生命科学发展的一个新的里程碑。本刊2011年封面设计的灵感来自于人造生命技术的蓬勃发展：①封面背景以第三代测序技术即基于纳米孔的单分子实时DNA测序技术的研制成功为契机（图中,偏下）,这为人造生命及人类健康提供了强有力的技术支撑。②封面图案以2010年诺贝尔生理与医学奖的体外受精技术（即试管婴儿）,最强壮晶胚的筛选技术,人工卵巢及人类卵细胞的培育技术为主体（图上,右,中,左）,这些不仅为不孕不育患者带来了福音,同     

蝉翼表面结构对细菌细胞作用的理论研究

实验研究发现鸣蝉(Psaltoda claripennis)蝉翼表面特殊的纳米结构可以有效杀死某些附着在其表面的细菌,而且,这种杀菌过程完全是一种物理效应,并不涉及任何化学反应。蝉翼这种特殊的抗菌能力为研制新型抗菌材料提供了依据。作者由蝉翼表面纳米结构对细菌细胞壁形态的影响,提出了一种解释细菌细胞壁在蝉翼表面机械性破裂机制的弹性力学模型。模型中,由细菌细胞壁的拉伸度来确定蝉翼表面纳米结构对细菌细胞壁的影响。分别对革兰氏阳性和阴性细菌细胞壁在蝉翼表面上的拉伸度进行计算。结果表明,不同强度的细菌细胞壁在蝉翼表面纳米结构上发生的拉伸形变有明显差异,绝大部分革兰氏阴性细菌细胞壁拉伸度超过其承受能力,可发生机械性破裂。     

以软刻技术微图案化培养纹状体神经元的形态学研究

探讨以软刻技术微加工带正电荷的聚乙烯亚胺(polyethyleneimine, PEI)图案,对培养纹状体神经元黏附存活及突起生长的影响．以软刻技术(微接触印刷方法)微加工三种不同的黏附底物：层粘连蛋白(laminin, LN)、带正电荷的多聚赖氨酸(poly-L-lysine, PLL)和PEI．新生乳鼠纹状体神经元体外分离培养,观察不同黏附底物对纹状体神经元黏附、存活和突起生长状态的影响,观察神经元在不同黏附底物上形成网络图案的差异．结果表明,在PEI 和PLL表面生长的神经元数量明显大于LN组,PEI与PLL、LN相比能形成更为完整的神经元图案．带强正电荷的PEI有助于神经元在其表面形成相对完整的图案,是构建体外神经网络的一种良好界面材料．     

PhaP介导EGFR靶向多肽修饰的肿瘤靶向PHBHHx纳米药物递送载体的构建

聚羟基脂肪酸(PHA)颗粒表面结合蛋白Pha P具有与疏水性高分子材料表面紧密结合的能力,本研究将EGFR靶向多肽(ETP)与PhaP进行融合表达,构建了ETP-PhaP融合蛋白表达的重组工程菌Escherichia coli BL21(DE3)(pPI-ETP-P)。经对工程菌株的诱导表达及ETP-PhaP融合蛋白的纯化后,通过PhaP蛋白介导能够有效地将ETP-PhaP融合蛋白修饰于3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)纳米微球表面,构建成为具有EGFR靶向作用的药物递送载体。分别检测宫颈癌细胞系SiHa(EGFR高表达)和CaSKi(EGFR低表达)对ETP-PhaP修饰的PHBHHx纳米药物载体和未经修饰的纳米药物载体的吞噬情况。结果显示,纯化的ETP-PhaP融合蛋白能够很好地吸附于PHBHHx颗粒的表面,经ETP-PhaP融合蛋白修饰的PHBHHx纳米药物载体对EGFR高表达的宫颈癌Si Ha细胞的靶向效果强于EGFR低表达的CaSKi细胞系。这一结果表明了PhaP介导的PHBHHx纳米微球表面EGFR靶向多肽修饰具有简便、高效的优势,为疏水性纳米药物载体表面功能多肽修饰提供了一种新策略。     

棒状金纳米颗粒探针的制备

利用晶种生长法制备金纳米棒,在其表面依次用聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亚胺(PEI)修饰,降低了CTAB的细胞毒性,同时也增强了金纳米棒在盐和细胞培养液中的稳定性。又利用静电吸附作用,成功的将DNA连接到了金纳米棒的表面,制备了DNA传感器,可用于生物研究。