综述——基于纳米材料的生物检测与医学诊断技术：吲哚菁绿纳米颗粒在癌症诊断和治疗中的应用

吲哚菁绿(ICG)是一种传统的临床近红外(NIR)荧光染料,同时能够高效吸收激光用于光热和光动力治疗．但是ICG在水溶液中的不稳定性及在体内的快速清除限制了它的应用．纳米技术的快速发展为ICG的进一步开发应用提供了新材料和新思路．本文主要介绍ICG纳米颗粒在肿瘤近红外诊断及光热和光动力治疗领域研究的最新进展．     

胃癌血管靶向肽GX1修饰的人血清白蛋白用于胃癌近红外活体成像

目的:以肿瘤血管靶向肽GX1修饰的人血清白蛋白(HSA)作为吲哚菁绿(ICG)的载体,合成近红外荧光探针GX1-HSA-ICG,研究其作为近红外荧光探针在荷人胃癌裸鼠活体中的靶向成像能力。方法:以HSA作为ICG的载体,通过化学修饰与GX1共价连接,合成GX1-HSA-ICG纳米颗粒探针;使用SDS-PAGE对探针合成进行鉴定;采用探针与脐静脉内皮细胞HUVEC以及与肿瘤细胞共培养的脐静脉内皮细胞Co-HUVEC进行结合和竞争抑制试验,验证探针和Co-HUVEC细胞结合的特异性;利用小动物活体成像系统对皮下荷胃癌小鼠进行近红外荧光活体成像,验证探针在体内的胃癌靶向性。结果:成功合成GX1-HSA-ICG。细胞结合与竞争抑制实验显示GX1-HSA-ICG可与Co-HUVEC细胞特异性结合;荷瘤小鼠活体成像也显示出GX1-HSA-ICG较ICG有更长体内的循环时间,并且胃癌组织局部较HSA-ICG有更强的聚集。结论:本研究成功合成了胃癌血管靶向肽GX1修饰的HSA为荧光染料载体的胃癌血管靶向探针,成功对荷胃癌裸鼠进行了活体成像。使用HSA为载体的探针较单纯使用ICG的肿瘤局部滞留能力显著提高,GX1增加了探针的胃癌靶向特异性。该探针在胃癌的早期诊断和抗肿瘤血管生成治疗评估中具有潜在的应用价值。     

实验性冠状动脉痉挛时阻抗心动图波形的变化

阻抗心动图(ICG)作为一种无创伤检测心功能的方法,最早主要用于估算心搏出量(SV)。近年来开始注意研究ICG波形的生理意义与病变的关系。由于SV降低所反映的心泵功能下降可以是各种心脏病发展变化的结果,若能同时观察SV和ICG波形的变化,则可对急性心肌缺血症状进行相对直观的无创性监测。本文用药物使狗的冠状动脉痉挛(CAS),形成急性心肌缺血模型。定量观察ICG波形的变化,并与其它现行的无创性检测指标对照。     

实时定量PCR技术的介绍

实时定量PCR(real-timePCR)技术是近几年发展起来的新技术 ,既保持了PCR技术灵敏、快速的特点 ,又克服了以往PCR技术中存在的假阳性污染和不能进行准确定量的缺点。另外 ,还有重复性好、省力、低费用等优点。实时定量PCR技术是从传统PCR技术发展而来 ,其基本原理是相同的 ,主要不同之处是其定量的体系。下面简单介绍一下该技术定量的原理。1　荧光染料的应用荧光染料的应用是实时PCR技术能够进行定量检测的一个重要部分 ,在PCR反应体系中应用荧光标记物 ,通过监测荧光信号的累积实现对整个PCR循环进程的观察。目前主要有四种方法…     

前哨淋巴结检测方法及其在肿瘤中的研究进展

前哨淋巴结(sentinel lymph node,SLN)是肿瘤淋巴结转移的第一站,SLN活检肿瘤阳性的患者需要做系统性淋巴结清扫;SLN活检阴性的患者,不需要做系统性淋巴结清扫,可以缩短手术时间,降低手术费用,减少手术并发症;目前识别SLN的方法包括生物活性染料示踪法,放射性核素示踪法,联合示踪法,纳米炭(carbon nanoparticles,CNP)标记前哨淋巴结活检技术以及吲哚菁绿(Indocyanine Green,ICG)荧光标记法。SLN活检技术在乳腺癌、甲状腺癌、胃癌、恶性黑色素瘤、宫颈癌、子宫内膜癌等肿瘤中皆有不同程度的研究。本文通过复习文献,对前哨淋巴结检测方法予以归纳及其在常见肿瘤中的研究进展予以综述,旨在为恶性肿瘤临床治疗提供参考。     

水培条件下花生对缺铁的生理反应

通过对5份花生(中国3份和印度2份)种质资源在水培缺铁条件下各种生理性状的研究,明确花生耐铁的生理或农艺指标,为花生耐缺铁种质资源的筛选和利用提供理论和实践依据。结果表明,缺铁明显影响品种(中花5号、远杂9102和ICG 11855)的生物产量;7d内中花8号、远杂9102和ICG 12672培养液的pH值下降3个单位,而中花5号和ICG11855仅下降2个单位。缺铁处理25d后,中花5号、远杂9102和ICG 11855幼叶的叶绿素含量、SOD、POD和CAT活性下降非常明显,而中花8号和ICG 12672幼叶的叶绿素含量、SOD、POD和CAT活性基本维持不变,这说明缺铁对中花8号和ICG 12672的叶绿素含量降低和细胞膜伤害较小。从膜氧化产物MDA的变化值也印证了缺铁对中花8号和ICG 12672的细胞膜伤害较小。综上所述,认为中花8号和ICG 12672对缺铁不敏感,而中花5号、远杂9102和ICG 11855对铁敏感,同时表明利用水培技术研究花生耐铁是一种简单有效的方法。根据相关分析,选择缺铁处理25 d后的叶绿素含量作为耐缺铁筛选的指标。     

早期子宫颈恶性肿瘤腹腔镜手术中两种示踪剂前哨淋巴结活检结果的对比分析

目的:通过在早期子宫颈恶性肿瘤患者中应用吲哚箐绿(ICG)及纳米炭混悬液为示踪剂行腹腔镜下前哨淋巴结(sentinel lymph node,SLN)切除术,对比两种示踪剂的示踪效果,寻找临床更适宜普遍使用的示踪剂。方法:选取仁济医院妇瘤科2016.8～2019.10期间诊断明确的122例早期子宫颈恶性肿瘤患者为研究对象。随机采用ICG或纳米炭为前哨示踪剂。对两种示踪剂的显影情况和SLN的示踪效果进行分析。结果:在122例子宫颈恶性肿瘤病例中,宫颈注射ICG64例,检出SLN385枚,平均每个患者检出6.02枚SLN,检出率100%(64/64),特异度96.77%,敏感度75%。宫颈注射纳米炭混悬液58例,检出SLN265枚,平均每个患者检出4.57枚SLN,检出率96.9%(56/58),特异度96.36%,敏感度66.67%。两种示踪剂都有较好的示踪效果(P=0.9356)。结论:早期子宫颈恶性肿瘤行宫颈注射ICG或纳米炭混悬液,腹腔镜下显影的SLN均具有较高的检出率与准确率,是一种较为可行的方法,可普遍开展,值得推广。     

绿色荧光蛋白作为分子标记物在微生物学中的应用

荧光染料在微生物学中的应用受到广泛的关注。近年来 ,来源于发光性生物的荧光蛋白进一步丰富了微生物学的研究手段。其中绿色荧光蛋白 (Greenfluorescentprotein ,GFP ,来源于水母 )具有独特的应用价值。在活体研究中 ,GFP相对于其它报告蛋白 (如 β 半乳糖苷酶 )在原位、实时的微生物生理生化研究中有很多优越性。对GFP作为分子标记物在微生物学中的应用进行回顾 ,对GFP在微生物与宿主相互作用、生物膜(biofilm)、生物降解、细菌与原生动物相互作用、基因转导、基因表达、蛋白质定位以及生物传感器等领域的应用进行讨论 ,并扼要介绍了一些应用于荧光观察和定量分析的方法。     

珊瑚和海葵来源红荧光蛋白的研究和应用

绿色荧光蛋白作为标记蛋白和报告蛋白在生物学研究中应用越来越广。但在荧光共振能量转移(fluorescenceresonanceenergytransfer,FRET)等技术中存在一些缺陷,需要更大波长范围的荧光蛋白。最近研究发现了多种来源于珊瑚和海葵的红荧光蛋白,这些长波长的荧光蛋白对绿色荧光蛋白是一种很好的代替和补充,可以实现细胞内多荧光标记,提供更理想的FRET荧光对。经随机突变和定点突变等方法改建获得的红荧光蛋白变种显示出更高的荧光强度,成熟时间也更短。目前应用较多的是来源于香菇珊瑚(Discosomasp.)的红荧光蛋白DsRed。     

基于C6流式细胞仪平台应用FRET技术在活细胞中研究蛋白质相互作用

荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)显微镜技术被广泛应用于在活细胞中研究蛋白质相互作用。随着流式细胞术(fluorescence activated cell sorting,FACS)的发展与应用,FACS-FRET技术不但可以检测活细胞中蛋白质相互作用,还可以进行定量统计分析。由于流式细胞仪价格昂贵、FRET技术对荧光基团发光光谱的特殊要求等原因,目前为止FACS-FRET技术仅仅被应用到一些特殊的科学研究。为了解决这些问题,构建了一对新的FRET荧光基团EGFP-m Cherry,并且在小型流式细胞仪C6上检测了EGFP-m Cherry融合蛋白的FRET信号,最后使用已明确有相互作用关系的p53蛋白和MDM2蛋白做验证,证明了所构建的EGFPm Cherry可以作为检测FRET信号的荧光基团。不仅促进了FACS-FRET技术的发展,还为人类疾病治疗的药物作用靶点研究提供了有利的研究手段。     

利用荧光共振能量转移技术在活细胞内研究顺铂诱导的凋亡信号通路

为在活细胞内探讨顺铂诱导的凋亡通路．实验样品经顺铂处理后,应用基于荧光共振能量转移(FRET)原理设计的荧光探针pFRET-Bid和pSCAT-3来检测Bid切割和Capase-3活化的动态变化,同时,利用荧光成像在亚细胞水平对Bid转位线粒体的动力学特征进行了实时分析．结果表明：在顺铂诱导的细胞凋亡过程中,Bid切割发生在药物刺激后4～5 h, 历时(120±20) min．Bid切割活化后即从胞浆内转位到线粒体,历时(90±15) min．在凋亡后期,可以明显检测到Caspase-3 的激活．研究表明,应用FRET及荧光成像技术,可以在活细胞内实时、直观、可视地研究顺铂诱导的细胞凋亡过程,从而客观地反映了Bid、Caspase-3等蛋白质分子在该凋亡信号通路中的动态行为及时空传递特性．     

ND-FISH技术在两栖类中的应用

非变性荧光原位杂交(ND-FISH)是近年来兴起的一种技术,一般使用带有荧光标记的简单序列重复(SSRs)作为探针,杂交中不需要进行探针和染色体的变性使得检测简单快捷。SSRs探针可检测出染色体上SSR富集的区域,可以帮助辨识染色体,SSRs分布的多态性还可以为遗传多态性的研究提供信息。(1)该研究首次将ND-FISH运用于两栖动物中,得到了5个可运用于多态性研究的标记。(2)研究发现,有别于其他类群,当ND-FISH应用于两栖动物时,染色体标本必须进行变性。(3)该研究还对双色荧光原位杂交流程进行了较大的改进,在一个杂交体系中同时使用直接和间接标记探针,通过一次实验获得双色信号,从而使步骤简化。     

高分辨率熔解曲线法的非标记探针基因分型技术

PCR反应中利用荧光检测技术对已知位点进行基因分型时常采用荧光标记的寡核苷酸做探针。近年来新兴起的高分辨率熔解曲线技术可以采用非标记的探针对已知位点的SNP(single nucleotide polymorphism)或突变进行基因分型研究。采用非标记探针法对已知位点的基因分型研究具有廉价、快速、简便等特点,因此被大量应用在和疾病、形状等相关的一些多肽位点的研究中。本文较详细地介绍该技术的基本原理和实验中的注意事项。     

实时荧光定量PCR技术及其在昆虫学研究中的应用

实时荧光定量PCR(real-time fluorescent quantitative polymerase chain reaction, FQ-PCR)是一种利用荧光信号实时监测体外DNA分子PCR复制过程中每个循环的扩增产物,从而实现对DNA模板进行定量分析的技术,具有准确、快速、灵敏、特异等优点,在动植物基因工程、动植物检疫、微生物鉴定与分类、食品安全检测和医学等领域中得到广泛应用。本文对实时荧光定量PCR技术的原理、优缺点及近年来新的荧光探针的原理、类型进行了评述,并对实时荧光定量PCR技术在昆虫学研究中的应用进行了综述。     

利用荧光共振能量转移技术监测高通量低能量激光诱导细胞凋亡过程中caspase-3活性的动态变化

荧光共振能量转移可用于对生物大分子之间的距离进行定性、定量检测。应用荧光共振能量转移技术对高通量低能量激光诱导肺腺癌细胞凋亡过程中caspase-3的激活过程进行实时动态监测。实验结果表明:高通量低能量激光可以诱导肺腺癌细胞(human lung adenocarcinoma cell,ASTC-a-1)凋亡。同时荧光共振能量转移技术是一个有效的监测caspase-3在凋亡过程中活性动态变化的方法。     

氧化石墨烯荧光性能在生物医学领域的应用

石墨烯(graphene)作为一种新兴产物在生物医学领域的应用越来越广泛,氧化石墨烯(graphene oxide,GO)作为石墨烯的重要衍生物之一,得益于其异源的电学结构,因而在一定波长范围内可以产生荧光。正是这一性能使得GO在生物医学领域有着巨大的潜力,主要介绍了近年来GO的荧光性能在分子检测、疾病诊断、细胞成像等方面的应用,并展望了其发展前景。     

量子点光学成像技术在肿瘤诊断和治疗的应用

纳米技术在生物医学的进展使其在肿瘤的诊治中应用日益广泛。荧光纳米粒子中的量子点(Quantum Dots),具备光学成像特性在肿瘤中应用中显示出独特的优势。其作为一种荧光半导体纳米粒子,具有荧光强度高、稳定性强、激发波谱宽、发射波谱窄等光学特性。同时,它可以结合其他功能基团,包括靶向模式、治疗因素和成像探针,为临床肿瘤诊断和治疗提供了新的潜力。本文就量子点的类型和特点及量子点的肿瘤体外和体内成像进行综述。     

量子点的荧光特性在生物标记成像中的应用及展望

与传统的荧光染料相比,量子点作为一种新型的无机荧光纳米材料,具有激发光谱宽而连续、发射光谱窄而对称、光稳定性好、荧光寿命长、量子产率高和生物毒性小等优点,被广泛地应用于生命科学的许多领域,其在细胞标记(固定细胞和离体活细胞)和活体示踪成像领域具有独特的应用优势.它突破了传统的有机荧光染料在荧光性能及生物毒性等方面的不可克服的缺陷.它的应用,极大地推动了生命体系高灵敏、原位、实时、动态示踪成像研究的发展.该文综述了量子点的荧光性质及其在细胞标记(固定细胞和离体活细胞)和活体实时动态示踪成像中的应用,并对其在荧光原位杂交,流式细胞术,实时荧光定量pcr等方面的应用前景进行了展望.     

荧光相关光谱在生物化学领域中的应用

荧光相关光谱(fluorescence correlation spectroscopy,FCS)是一种通过监测荧光涨落从而获得单分子水平的分子扩散行为信息的技术。FCS高灵敏度的优点使得它已发展成为一种可以在活体外与活体内检测分子浓度、扩散系数、结合和解离常数等参数的有力工具。荧光互相关光谱(fluorescence cross-correlation spectroscopy,FCCS)是FCS技术的进一步发展,其大大扩展了FCS技术的应用范围。本文介绍了FCS及其衍生技术的原理及其在生物化学领域的应用。     

一体化的光声-荧光显微镜用于活体肿瘤成像

报道了一种利用单一波长激发的同时产生光声和荧光信号的显微成像系统,本成像系统具有超高的成像分辨率(<6μm)。借助外源的造影剂在近红外的吸收特性,利用光声-荧光显微成像系统对活体肿瘤进行光声/荧光成像。实验结果表明,光声-荧光显微镜在早期肿瘤的成像和检测等方面具有潜在的应用价值。因此,通过研究和选择适当的双模态造影剂,该系统在不同病理模型中可以提供更准确的组织信息及生理参数。