电容法在线测定发酵过程中毕赤酵母浓度的研究

活细胞量是与细胞生长、代谢、生产力相关的重要生理参数。在线活细胞测定仪能够利用电容的原理检测发酵液中的活细胞量。本文详细介绍了国产在线活细胞测定仪的检测原理,并说明了其在毕赤酵母发酵过程中的应用情况。结果表明,我们设计的在线活细胞测定仪能够直接、实时、在线获得发酵过程中可靠的活细胞量,且有效避免采样操作的干扰。这一技术符合过程分析技术(PAT)的要求,并可以与其他参数相结合进行分析,作为发酵过程开发、控制和优化的有利工具。     

实时无标记细胞分析系统 (RTCA) 在药物心肌毒性检测和生物活性研究中的应用

实时无标记细胞分析系统 (Real time xCELLigence analysis system,RTCA) 是一种新型细胞检测技术,能够连续监测、记录及分析细胞活动产生的各种信息,在药物研究中的心肌毒性评估和细胞生物活性考察方面都可以发挥重要作用。文中首先对RTCA的原理与特点进行了介绍,然后分别对RTCA在心肌毒性和细胞生物活性研究中的应用现状进行了综述,为了解和使用RTCA提供了参考。RTCA技术具有实时无标记、非侵入性、高通量、准确性高等特点,不仅有助于药物研究和新药开发,在其他一些领域也有着广阔良好的应用前景。     

生物分子相互作用分析技术的一次突破

细胞生命活动的过程,无不涉及两个或多个生物分子之间相互作用,如信号传导、免疫反应、酶与底物作用等。因此,为了更好地研究生命过程,就迫切需要开发出一种能实时检测出生物分子间相互作用的系统,Phar－maca公司于90年代初就开发出了这样一种技术,即BM技术（BiornoecularInterationAnalssis）,该技术是基于表面等离子共振（Snd。PI。R。ce,简称SPR）的光物理现象［fi。在该现象中,所检测出的共振角与结合在传感片表面的生物分子的质量呈正比例关系。因此以时间对共振角（以共振单位表示）作图可记录相互作用的动态全过程,…     

基于微流控芯片的细胞-细菌相互作用光电检测技术

细胞/细菌及其相互作用研究对于生命科学、药物研发、医学诊疗等领域的研究具有重要意义。微流控芯片分析技术因微环境可控、生物相容性好、检测并行性、微型化等特性，正发展成为细胞/细菌及其相互作用研究的高效手段。本文在简要介绍基于微流控芯片分析技术的细胞-细菌分析方法和技术基础之上，对微流控芯片上细胞-细菌相互作用模型的建立进行了讨论，重点针对细胞-细菌及其相互作用过程的芯片检测进行了综述，尤其对芯片集成的光电检测技术及其测试效果进行总结和比较。通过芯片集成微流体控制、多种光电传感监测模块，使微流控芯片分析技术成为细胞/细菌及其相互作用过程分析和检测的支撑平台和优势手段。最后，对微流控光电检测技术在细胞-细菌相互作用检测中面临的挑战及发展趋势进行了讨论和展望。     

细胞代谢扰动表征技术的研究进展

细胞物质代谢、能量生成和信息传递构成了整体生命运行的基本密码。因此生命代谢的掌控也就体现为对胞内代谢物差异性的实时监控、原位分析和定向干扰。以过往研究者在胞内代谢物分析过程中所采用的技术方法为出发点,简要回顾了传统‘固化’技术方法在胞内代谢扰动分析中所取得的研究进展,重点阐述了基于遗传编码的生物传感器原件在胞内代谢物扰动所取得的最新研究进展和应用中的技术优势。概述了不同类型胞内代谢物检测技术在细胞代谢水平差异性分析方面所存在的限制因素和技术缺陷。展望了不同检测手段在未来医学诊断、药物开发和活细胞原位分析中的应用潜力以及这些检测技术对未来生命健康大数据库建立和智能医疗发展中的应用价值。     

应用动力学方法在线检测Vero细胞培养过程中的摄氧率

流加和灌注培养已被广泛应用于动物细胞培养 ,以获得高活性、高密度的细胞和高的产物得率。在这些培养过程中 ,一般通过离线检测关键参数 (如细胞密度、营养和代谢产物的浓度 )来人为调整灌注速率和补料策略 ,但是 ,当细胞密度较高时 ,由于细胞代谢旺盛使得培养的微环境变化很快 ,这就需要更加频繁快速地调整操作条件 ,从而导致因频繁取样和离线分析所带来的污染危险及大量人力、物力的浪费。这在大规模细胞培养过程中是不可取的。因此 ,要建立大规模、高效动物细胞培养过程 ,有必要研究和探索在线检测技术 ,以实时掌握细胞培养过程所处的状…     

大数据-模型混合驱动下生物过程优化与放大的新机遇与挑战

当前,生物制造技术和产业是世界关注的热点。然而,生物过程优化与放大过程中普遍面临以下几个难题,包括:过程检测手段缺乏,难以满足关键指标参数的监控;细胞代谢认知匮乏,无法理性实现过程最优化调控;反应器环境差异大,导致逐级放大效率低下。文中针对以上亟待解决的关键问题,通过案例分析介绍发酵过程实时检测-动态调控-理性放大全链条关键技术创新。在未来,生物过程设计将以集成细胞生理学(时空多尺度细胞代谢模型)和流体动力学(CFD模型)的全生命周期模型为指导,推进计算机辅助设计与开发,加速生物过程实现大规模智能化生产,开启绿色生物制造新时代。     

植物原生质体在分子细胞生物学研究中的应用

植物原生质体是去除了细胞壁的裸露细胞,其具有细胞全能性,现广泛应用于植物分子细胞生物学的研究中,可以大大缩减实验周期,并有助于得到体内实验的实时检测数据。该文除了介绍植物原生质体的提取和纯化方法外,还对国内外利用各种植物的原生质体进行细胞瞬时转化、亚细胞定位、细胞融合和大分子复合物相互作用等试验进行了总结和讨论。植物原生质体还可用于基因表达模式的实时检测,并作为生物反应器的受体细胞进行代谢物的体外生产。此外,还对当前该技术所面临的瓶颈进行了分析,为植物原生质体在分子细胞生物学领域的应用提供帮助,为技术的优化和推广提供参考。     

基于傅里叶变换近红外光谱实时分析1,3-丙二醇发酵过程生物量的在线监测方法

生物量是反映生物发酵过程进展的重要参数,对生物量进行实时监测可用于对发酵过程的调控优化。为克服目前主要采用的离线方法检测生物量时间滞后和人工测量误差较大等缺点,本研究针对1,3-丙二醇发酵过程设计了一个基于傅里叶变换近红外光谱实时分析技术的生物量在线监测实验平台,通过对实时采集光谱预处理以及敏感光谱段分析,应用偏最小二乘算法,建立了1,3-丙二醇发酵过程生物量变化的动态预测模型。以底物甘油浓度为60 g/L和40 g/L的发酵过程作为外部验证实验,分析得到模型的预测均方根误差分别为0.341 6和0.274 3,结果表明所建立的模型具有较好的实时预测能力,能够实现对1,3-丙二醇发酵过程中生物量的有效在线监测。     

砂藓生长素受体基因RcTIR1的克隆及表达分析

本研究我们试图利用PCR技术从砂藓中克隆TIR1基因的cD NA全长序列,对其进行了生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR分析该基因在复水和干旱过程的表达情况。我们将砂藓转录组测序获得的生长素受体蛋白基因序列命名为Rc TIR1,基因cD NA全长为1 110 bp,开放阅读框(ORF)长度为615 bp,共编码204个氨基酸。生物信息学分析显示,该基因所编码蛋白理论等电点为5.70,不稳定指数为32.85,总平均亲水性为-0.027,无跨膜区和信号肽,亚细胞定位在细胞核。利用实时荧光定量PCR方法检测对该基因在砂藓复水和快速干旱过程中的表达模式显示在砂藓的复水过程和干旱处理中该基因均有差异性表达。通过研究砂藓生长素受体蛋白基因Rc TIR1与砂藓干旱胁迫的关系,为植物逆境胁迫机制的研究以及该基因的实际应用奠定基础。     

基于图像分析技术的红细胞膜力学特性多参数动态测定的研究

探索以图像分析技术,在无扰、在位、实时的情况下,对单个活态红细胞的多个力学参量：弯曲模量KC、剪切模量μ及切向与弯曲模量之比ε等进行非侵入性连续动态测定的新方法。以该技术对红细胞在不同外部条件（温度、氧分压、渗透压）下的力学参量进行动态监测,不但揭示出有关变量条件对细胞各个力学参量的影响。还证明了本技术适于对细胞的各种生理和病理过程进行连续监测。     

实时无标记肿瘤细胞凋亡筛选技术体系的建立

将x CELLigence-RTCA细胞分析系统的实时无标记技术和流式细胞术结合,建立实时无标记的肿瘤细胞凋亡筛选技术体系。利用顺铂诱导非小肺癌细胞A549凋亡,使用xCELLigence-RTCA系统连续监测96 h获取A549细胞动态生长曲线图谱,分析图谱确定细胞凋亡最佳检测时间点和半有效抑制浓度(IC50),联合流式细胞术的精准定量技术,分析顺铂作用后A549细胞的凋亡率。结果确定这种实时无标记细胞凋亡筛选技术体系用于肿瘤细胞凋亡筛选的可行性和可靠性。     

原位显微镜在细胞生物量在线监测中的发展与应用

随着现代生物技术的快速发展,生物发酵过程在工业生产中的重要性日益增加。为获得质量稳定的发酵产品,通常需要对发酵过程进行监测与调控。生物量可以直接反映生物反应器中细胞代谢的主体——细胞的生长状况,因此实现生物量的在线监测对发酵过程的调控具有重要意义。原位显微镜是一项非侵入式的、基于图像分析的技术,可以实时监测生物过程中的细胞量。文中就原位显微镜的发展及其在细胞生物量实时监测中的应用进行了综述。     

Cas9蛋白对亲骨转移人乳腺癌细胞株生物学性质和超微结构的影响

目的：构建表达Cas9蛋白的亲骨转移人乳腺癌细胞株,并研究Cas9蛋白的表达对细胞生物学性质和超微结构的影响,为利用CRISPR/Cas9技术研究乳腺癌骨转移分子机制提供实验基础。方法：通过慢病毒载体介导Cas9蛋白基因转染亲骨转移人乳腺癌细胞株MDA-MB-231BO,通过G418筛选转染细胞,采用流式细胞术、Western blot、免疫细胞化学验证Cas9基因转染是否成功;运用实时无标记动态细胞分析技术和细胞划痕实验检测Cas9蛋白表达对细胞增殖及迁移的影响;透射电镜观察Cas9蛋白表达对细胞超微结构的影响。结果：成功构建稳定表达Cas9蛋白的亲骨转移人乳腺癌细胞株MDA-MB-231BO-Cas9,Cas9蛋白的表达对细胞的增殖、迁移和超微结构无明显影响。结论：MDA-MB-231BO-Cas9细胞可用于CRISPR/Cas9技术进一步研究。     

Caspase-3参与调控蟾酥诱导人肺腺癌(ASTC-a-1)细胞的凋亡

采用基因质粒转染技术、荧光发射谱检测分析以及荧光共振能量转移(FRET)受体光漂白技术,首次在活细胞中实时检测中药蟾酥(Chan-Su,CS或bufonis venenum)诱导人肺腺癌(ASTC-a-1)细胞凋亡过程中caspase-3的活化特性.采用CCK-8(Cell Couneing Kit-8)技术检测发现,蟾酥对细胞的活性具有显著的抑制作用;蟾酥处理稳定表达FRET质粒SCAT3的人肺腺癌细胞后,在不同的时间检测活细胞中SCAT3的荧光光谱;利用共聚焦扫描荧光显微成像技术检测蟾酥处理后细胞的形态,从而进一步证实蟾酥诱导细胞凋亡.实验结果表明:a.蟾酥可以有效抑制人肺腺癌(ASTC-a-1)细胞的增殖活性并诱导细胞的死亡.蟾酥对细胞的抑制作用具有剂量依赖性;b.蟾酥处理细胞6 h后能检测到明显的细胞凋亡小体,连续作用24 h后细胞全部皱褶,并有部分细胞破碎;c.蟾酥作用细胞2 h就能明显切割细胞内的SCAT3,细胞内SCAT3的切割程度随着蟾酥作用时间的延长而增加,24 h内细胞内的SCAT3完全被切割.受体光漂白实验也证实了该结论,表明caspase-3参与调控了蟾酥诱导的细胞凋亡过程.     

实时分析UV诱导的细胞凋亡过程中Bax的转位

Bax(Bcl-2-associated X protein)是bcl-2家族中的一个很重要的促凋亡蛋白,在正常的细胞生理状态下,主要分布在细胞质,在UV等凋亡刺激因子的作用下,则从细胞质转位到线粒体从而诱导细胞色素C的释放,最终引起细胞凋亡。缺失Bax的细胞对UV诱导的细胞凋亡有抗性,因此研究Bax的特性有助于深入了解UV诱导的细胞凋亡信号转导通路的分子机制。以前的研究大都采用生化的手段,无法在活细胞上实时动态的观察Bax蛋白的变化过程。运用激光共聚焦扫描显微成像技术单细胞实时检测了UV诱导的细胞凋亡过程中Bax的动态变化过程。研究结果表明:UV诱导的细胞凋亡过程中Bax的转位大约起始于UV照射后5 h-6 h,整个转位过程持续20 min-30 min。     

基于单分子量子相干调制的细胞温度成像技术

目的 细胞温度成像可以帮助科学家研究和理解细胞内部的温度分布,揭示细胞代谢和生物化学过程的关键信息。目前,基于荧光温度探针的细胞温度成像技术存在低温度分辨率和有限测量范围等限制。本文旨在利用单分子量子相干过程依赖温度的特性,开发一种单细胞温度成像和实时检测技术。方法 基于飞秒脉冲激光制备延时和相位可调的飞秒脉冲对,调制的脉冲对通过显微系统激发细胞内标记的荧光单分子,之后收集并记录每个荧光光子的到达时间。利用单分子相干过程与周围环境温度的关系,定义单分子量子相干可视度（V）,建立V与环境温度的对应关系。通过调制解调荧光光子的到达时间,获取单分子周围环境温度,结合扫描成像,实现细胞的温度成像和实时检测。结果 该方法可以实现高精度（温度分辨率<0.1℃）和大范围温度（10～50℃）的温度成像和测量,并观测到了单个细胞代谢相关的温度变化。结论 该研究有助于深入了解细胞代谢、蛋白质功能和疾病机制,为生物医学研究提供重要工具。     

蛋白质检测新技术——邻位连接技术及初步应用

邻位连接技术（proximity ligation assay,PLA）,是新研发的一项高灵敏度的蛋白质体外分析技术。该方法利用一对邻位探针（proximity probes）对靶分子进行双识别,通过连接反应产生可扩增的检测信号,以实时 PCR进行放大和检测,将对蛋白质的检测转变成为对DNA的检测,实现痕量蛋白的分析,具有极高的检测灵敏度和特异性。综述了邻位连接技术的原理、研究进展以及该技术在蛋白质分析及疾病诊断领域的初步应用。     

TCR基因重排在蕈样肉芽肿诊断中的应用

T细胞在成熟过程中通过T细胞表面受体基因重排,从而具有特异性识别抗原的能力,在这一过程中的任何失调都会导致疾病。蕈样肉芽肿是由于淋巴细胞的恶性增殖所导致的,病变组织表现出T细胞受体基因重排克隆性。通过Southern印迹分析技术和PCR技术来检测T细胞受体基因重排。T细胞受体基因重排的检测在蕈样肉芽肿的诊断的应用上有重要的参考价值。     

RNA实时荧光核酸恒温扩增检测技术 检测解脲脲原体的Meta分析

目的评估RNA实时荧光核酸恒温扩增(simultaneous amplification and testing,SAT)检测技术检测泌尿生殖道拭子及尿液样本中解脲脲原体(Ureaplasma urealyticum,UU)阳性率。方法检索中国学术期刊全文数据库(CNKI)、万方数据库、维普数据库、PubMed、ScienceDirect和Cochrane图书馆等,收集有关探讨实时荧光核酸恒温扩增检测UU阳性率的所有文献,检索起止时间为1990年1月至2018年8月。拟定入选标准和排除标准,2名研究者分别独立进行文献资料提取及文献质量评估,采用Stata 13.0软件进行Meta分析。结果共检索出57篇文献,依据入选标准和排除标准,纳入了21篇文献进行分析,包含了33 176例尿液及拭子样本量,所有标本均运用实时荧光核酸恒温扩增对检测样本进行UU检测。Meta分析结果显示,实时荧光核酸恒温扩增检测UU阳性率的汇总检出率(95%CI)为0.44 (0.39-0.49)。结论实时荧光核酸恒温扩增检测UU具有快速、灵敏的特点,很好的判断预后效果,适合临床实验室泌尿生殖道患者UU检测,值得临床进一步推广应用。