基于有限元仿真定量探究贵金属纳米探针自组装诱导的非线性光声效应增强机制

构建高转化效率的功能纳米探针是推动光声分子成像发展的关键。随着光声分子成像技术的发展,具有非线性增强光声转换效率的自组装纳米探针逐渐成为研究热点,然而有关其非线性增强的定量研究尚未见报道。本文以纳米金球为例,利用有限元仿真定量探究金属纳米探针自组装诱导的非线性光热及光声效应,揭示自组装纳米探针光声效应增强规律,为构建具备高转换效率的光声自组装纳米探针奠定了理论基础。     

窄等离子体吸收谱线宽度的纳米金锥用于光声成像

无损光声成像技术结合了纯光学成像高选择特性和纯超声成像中深穿透特性的优点,克服了光散射限制,实现了对活体深层组织的高分辨、高对比度成像。该成像技术对内源物质例如脱氧血红蛋白、含氧血红蛋白、黑色素、脂质等进行成像,提供了活体生物组织结构和功能信息,已经在生物医学领域表现出巨大的应用前景。然而,很多与病理过程相关的特征分子的光吸收能力较弱,在活体环境中难以被光声成像系统所识别,从而限制了光声成像技术的应用范围。基于功能纳米探针的光声成像-光声分子成像极大拓展光声成像的应用范围,可以在活体层面对病理过程进行分子水平的定性和定量研究,将为实现目标疾病的早期诊断提供强大的技术支持。本文发展在近红外具有窄吸收线宽(半高宽仅为60 nm)的纳米金锥作为新型的光声探针。通过选择不同径长比的纳米金锥,可以任意调节纳米金锥的吸收峰。通过调谐激光器的波长,可实现对不同吸收峰纳米金锥的选择性激发。纳米金锥将有可能用于多光谱光声成像,实现对不同靶标的目标分子探测。     

几种先进的光学纳米探针在光学生物诊疗中的应用

先进的光学纳米探针对于生物组织的光学成像、疾病的诊断和治疗具有巨大的促进作用,尤其是对于生物体分子水平活动的动态信息的深入了解。新型的光学探针如纳米金棒、上转换纳米颗粒和氧化石墨烯等,能克服传统探针的一些不足,具有较高的对比度、稳定性和生物兼容性,而且还拥有深层组织成像和实时动态成像的能力。本文对这些纳米光学探针的光学性质和优点进行了简要的介绍,并通过综述作者及其他研究者在过去几年的研究成果,总结这些先进的纳米探针在生物成像和医学诊断、治疗方面的应用,并展望其应用前景。     

纳米金壳介导的光热效应对骨肉瘤干细胞体外杀伤作用的研究

目的:探究纳米金壳介导的光热效应对骨肉瘤干细胞的杀伤作用。方法:采用无血清悬浮培养法富集骨肉瘤干细胞,通过实时荧光定量PCR检测所富集细胞CD133、SOX2、NANOG、OCT4 mRNA的相对表达量以进行鉴定。将纳米金壳与骨肉瘤干细胞共培养,应用波长808 nm的近红外激光器(1.5 W/cm~2)进行照射以激发光热效应,分别用CCK8法检测光热疗法对骨肉瘤干细胞的增殖抑制率,Annexin C-Fitc/PI双染法检测光热疗法对骨肉瘤干细胞凋亡的影响。结果:成功富集了高表达CD133、SOX2、NANOG、OCT4 mRNA的骨肉瘤干细胞;纳米金壳介导的光热效应显著抑制了骨肉瘤干细胞的增殖率,当纳米金壳浓度在0～250μg/mL范围内时,增殖抑制率与浓度呈正相关;细胞凋亡结果显示,纳米金壳结合近红外照射组细胞凋亡率显著高于对照组。结论:纳米金壳介导的光热效应对骨肉瘤干细胞增殖有明显抑制作用,主要诱导骨肉瘤干细胞发生中晚期凋亡。     

靶向吲哚菁绿纳米探针介导的光声治疗

光声治疗是一种利用纳米材料的光声效应选择性破坏癌细胞的方法。本研究采用叶酸作为肿瘤靶向分子,以聚乙二醇包裹吲哚菁绿形成纳米粒子(ICG-PL-PEG-FA),利用此纳米粒子在近红外区的光吸收特性,开展光声治疗研究。实验结果表明,这种叶酸标记的纳米探针对高表达叶酸的EMT6细胞具有高靶向选择性和靶向光杀伤性。这种基于包含吲哚菁绿纳米探针的光声治疗将有潜力发展为一种安全,高效的癌症治疗技术。     

Fe-MOF纳米探针在乳腺癌光动力增敏铁死亡及MR激活成像中实验研究

摘要 目的：探讨肿瘤酸性微环境响应铁基金属有机框架（Iron-containing Metal Organic Frameworks, Fe-MOF）纳米探针对乳腺癌光动力增敏铁死亡及其体外MR T1激活效应。方法：制备Fe-MOF纳米探针,用透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）及原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）对其形态进行表征;采用3,3'',5,5''-四甲基联苯胺（TMB）及5,5''-二硫双（2-硝基苯甲酸）（DTNB）评价其在溶液水平ROS生成及GSH消耗能力;通过细胞毒性实验（MTT）测定纳米探针在暗毒性及光毒性条件下对4T1乳腺癌细胞的光动力增敏铁死亡的效能;将4T1细胞与Fe-MOF共孵育后,协同激光照射处理,使用荧光显微镜观察其活性氧（Reactive Oxygen Specis, ROS）、脂质过氧化物（Lipid PerOxide, LPO）的生成以及细胞活/死染色情况;观察纳米探针在不同的pH条件下T1加权成像的激活效应,并在细胞水平测量不同时间点的T1激活效能。结果：制备的Fe-MOF纳米探针呈针状结构,厚度约为44 nm;在体外溶液水平可有效促进ROS的生成及LPO的消耗;荧光显微镜结果显示Fe-MOF触发的铁死亡效应联合光动力治疗可有效促进细胞内ROS和LPO的生成,以及肿瘤细胞死亡率升高（P<0.001）;MR成像结果显示,在酸性条件下纳米探针的T1信号可被特异性激活,pH 5.0条件下r1弛豫率为4.954 mM^-1s^-1,具有较好pH响应性及细胞水平时间依赖性激活效能。结论：pH响应诊疗一体化的Fe-MOF纳米探针可实现乳腺癌的光动力增敏铁死亡效能以及MR微环境响应激活成像。     

抗体和寡核苷酸双标记纳米金生物探针的制备及性能分析

基于纳米金粒子与抗体静电吸附作用,与硫醇修饰的寡核苷酸共价结合,建立一种新的双标记纳米金生物探针的制备方法.通过透射电镜（TEM）、紫外光谱、斑点免疫金渗滤法、免疫金银染色光镜观察法、荧光标记法等检测探针表征,及表面抗体活性情况和寡核苷酸的覆盖率,同时采用变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）检测寡核苷酸的存在.结果表明,纳米金粒子同时连接抗体和寡核苷酸后生物性能良好,且每个纳米金粒子（10±3）nm表面可覆盖寡核苷酸(92±20)条,双标记纳米金生物探针的制备具有简捷、稳定的特点.可作为一种新型探针应用于超微量蛋白质检测.     

靶向金纳米棒对隐球菌活性影响的体外实验研究

目的：设计对隐球菌荚膜特异性标记的靶向金纳米棒,研究靶向金纳米棒的体外光热作用对隐球菌活性的影响。方法晶种生长法制备金纳米棒,偶联隐球菌荚膜抗体,检测表征,与隐球菌体外孵育,近红外激光照射,检测隐球菌活性变化。结果成功制备与荚膜抗体偶联的金纳米棒,体外近红外照射后,隐球菌活性较未偶联抗体的金纳米棒组显著降低。结论靶向性金纳米棒显著增强了近红外激光对隐球菌的光热效应,可用于治疗隐球菌感染的新尝试。     

金纳米棒的光学性质及其在生物医学领域的应用

简要介绍金纳米棒的光学性质和合成方法,重点阐述其在生物医学领域研究的最新进展,并对其今后的研究方向进行展望．金纳米棒是一种胶囊状的金纳米颗粒,具有一个横向等离子共振吸收峰和一个纵向等离子共振吸收峰,分别对应其横轴和纵轴两个特征尺寸．通过调节金纳米棒的长径比,纵向等离子共振吸收峰可由可见光区跨越至近红外光区．金纳米棒这一独特的光学性质在生物和化学传感方面有着广泛而重要的应用前景．     

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。     

金纳米探针瑞利共振散射法测定溶菌酶

利用共振散射技术研究了金纳米微粒与溶菌酶的相互作用.金纳米微粒可以通过静电引力及疏水作用与溶菌酶结合,使金纳米微粒粒径变大,从而导致纳米金瑞利共振散射光谱显著增强,并且在一定范围内光散射强度的增加量与溶菌酶浓度成正比.考查了作用时间、溶液酸度、共存离子及有机溶剂等条件的影响.将纳米金作为测定溶菌酶的探针,在最佳反应条件下,对溶菌酶的检出限为0.08 μg/mL.将此方法用于蛋清中溶菌酶的测定,检测结果与文献报道方法一致,结果令人满意.     

纳米金探针在基因检测中的应用

传统的核酸分析中常采用放射性元素、荧光色素以及酶标记等基因探针,这些探针都存在着一些不足之处。近年来,纳米金探针作为一种新型的基因探针,己引起了广泛的关注。该探针具有优良的光谱特征和光化学稳定性,对核酸的非特异吸附性小,与核酸等生物大分子结合后不改变生物分子的活性。将纳米金探针用于基因检测,具有操作简便、快速、安全、实验成本低等优点。本文就纳米金探针的发展过程、纳米金探针的制备、检测原理及其在基因分析中的应用等几个方面作了系统而全面地概述,同时介绍了纳米金探针的最新研究进展,并对其发展前景作了简要评述。     

纳米金-聚乙烯亚胺基因载体的制备

目的:基因方法治疗癌症近年来取得了很大的突破,因此基因载体的构建显得尤为重要.其中纳米基因载体合成简单,成本低廉,并能够包裹、浓缩、保护核苷酸使其免受核酸酶降解,因此纳米材料广泛地应用于基因输送.我们拟开展聚乙烯亚胺-纳米金基因载体的制备及其表征.方法:采用层层包裹技术制备基因载体,首先通过柠檬酸钠还原法制备纳米金颗粒后,应用11-巯基十一烷酸对金颗粒进行修饰,使其表面带有羧基,然后进一步将带有氨基的低分子量聚乙烯亚胺与羧基进行连接.应用动态光散射(DLS),紫外可见光谱(UV)和透射电子显微镜(TEM)对构建的纳米基因载体进行表征.结果:成功制备了聚乙烯亚胺-纳米金基因载体,检测表明每一步制备出的产物纳米尺寸在20-30nm之间,液体均匀稳定,分散系数(PDI)在0.2以下,Zeta电位测定表明,每步的产物电荷变化与外层包裹的反应物有关.尽管金颗粒外层包裹聚乙烯亚胺,但是总体上纳米载体尺寸没有发生太大的变化,TEM检测表明每一步形成了均匀的、单分散的、球状的纳米颗粒.结论:我们通过层层包裹技术成功制备了聚乙烯亚胺-纳米金基因载体,在进一步开展的生物活性的检测中,希望通过纳米载体的携带作用,将基因转染进靶细胞,从而检测相关基因对靶细胞的沉默作用,提高基因药物的应用,为开发新型基因药物提供基础.     

基于银染增强的纳米金探针定量检测microRNA

MicroRNA是一类存在于动植物体内的重要的、序列高度同源的基因表达转录后调节因子,近来对microRNA不同表达模式和调节作用的研究要求能够快速、灵敏、特异地检测痕量microRNA的方法．利用纳米金银染增强技术建立了一种简单快速的microRNA定量方法,以纳米金标记的寡核苷酸分子作为信号探针,以生物素标记寡核苷酸分子作为捕获探针,经链霉亲和素-生物素作用将靶序列捕获在固相载体酶标孔上,继而通过纳米金催化的银染增强放大效应产生高灵敏的识别信号,记录其吸光度值从而实现microRNA分子的定量．用该方法检测小鼠肝脏,脑组织中miR-122a和miR-128各自的含量及合成miR-122a,结果表明其在良好的线形范围(10 pmol/L～10 fmol/L)内最低检测限为10 fmol/L,能够特异地区别单核苷酸错配的靶microRNA．     

基于硒化镉量子点磁微球的微悬臂梁式免疫传感器片上磁分离

应用了以硒化镉量子点为荧光探针,具有磁性和抗体双重靶向功能的聚苯乙烯磁微球.设计了基于此种磁微球的新型微悬臂梁式免疫传感器,满足在液相环境中,借助嵌入到聚苯乙烯磁微球的荧光探针及微球表面的特异性抗体探针,达到生物分子的定性检测,借助具有纳米机械响应的微悬臂梁及微平面电感线圈,达到生物分子的定量检测及传感器的复用性,解决传统微悬臂梁式免疫传感器的不足.着重对三种粒径尺寸的硒化镉量子点进行了表征,同时针对片上磁分离的机理,梁上微电感线圈的结构,微磁场对磁微球的吸引进行了研究,设计并优化出满足新型微悬臂梁式免疫传感器所需的蛇形微平面电感线圈.通过生物磁分离实验,验证了设计及优化的结果,实现了用于生物分子分离的片上磁分离技术.     

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.     

RGD修饰包载超顺磁性氧化铁纳米粒用于脑胶质瘤的靶向研究

目的：采用PLGA-PEG为聚合材料,制备RGD修饰包载超顺磁性四氧化三铁纳米粒子（RGD-NP—Fe3O4）,用于脑胶质瘤细胞靶向核磁共振成像纳米探针。方法：采用沉淀法制备RGD修饰的栽超顺磁性纳米粒,考察纳米粒的粒径,电位等理化指标以及细胞毒性。通过细胞以及肿瘤球摄取实验,考察RGD．NP—Fe304的脑胶质瘤细胞靶向性。结果：制备得到的RGD-NP-Fe3O4粒径在85±7．5nm,电位为18＋1．15mV。纳米粒浓度在300μg/mL范围内,对脑胶质瘤细胞均无显著毒性。经过RGD修饰后脑胶质瘤细胞U87对纳米粒的摄取效率大大提高,纳米粒穿透肿瘤球能力显著增强。结论：RGD修饰包载超顺磁性氧化铁纳米粒是一种潜在的高效的脑胶质瘤细胞靶向诊断纳米探针和靶向给药系统。     

RGD/FA双靶纳米金棒的制备及其在肿瘤细胞协同靶向成像与光热治疗中的应用

目的:通过制备RGD/FA双靶纳米金考察其与高表达整合素与叶酸受体B16细胞的协同靶向成像与热疗作用;方法:采用功能化PEG分子将靶向小分子RGD与叶酸通过强健Au-S键连接至纳米金棒表面,利用激光共聚焦与808 nm近红外激光器评价修饰纳米金的协同靶向作用;结果:RGD与叶酸分子被成功连接于纳米金表面,且双靶纳米金对小鼠黑色素瘤细胞具有较好的协同靶向作用;结论:同时靶向同一肿瘤细胞的不同表位,可克服单一靶向功能化纳米粒子难以在肿瘤位点有效积累的问题,本研究为多功能纳米金棒在临床肿瘤早期诊断与光热治疗中的应用提供研究基础。     

DNA功能化纳米金结合基因芯片可视化检测microRNAs

开发了一种纳米金探针结合基因芯片用于micro RNAs(mi RNAs)检测的高灵敏度便携式生物传感器.靶标mi RNAs特异性捕获探针固定在芯片上,通过与纳米金探针杂交进行检测,最后利用过氧化氢(H2O2)还原四氯金酸(HAu Cl4)来放大检测信号.利用单个纳米金探针结合基因芯片可以检测到10 pmol/L的靶标mi RNAs,测得mi R-126在胎牛血清中的回收率为81.5%~109.1%.用这种生物传感器检测肺癌组织样本总RNA中的mi R-126,结果与定量PCR结果具有一致性.利用双纳米金探针进一步提高了检测灵敏度,可以检测到1 fmol/L的mi R-125a-5p.整个分析时间不超过1 h,并且实验结果可以用肉眼观察.这个平台可以同时检测肺癌相关mi R-126和mi R-125a-5p,并且具有费用低、快速和便捷的优势,有望用于mi RNAs的超灵敏可视化检测.     

光的波长对甜叶菊和非洲紫罗兰试管苗形态建成的影响

不同波长的光对于植物形态建成的研究工作,已引起了人们的重视。近年来已经相继查明,这种光形态建成系统极其广泛地存在于菌类、藻类直至高等植物。研究表明,作物的光合作用,对不同波长的光并不是具有同等效率的。一般说来,波长在650纳米(nm)左右的红黄光和波长为450纳米左右的蓝紫光,光合效率最高,而波长为530纳米(nm)的绿光效率最差。实验