荧光纳米生物传感器研究进展

荧光纳米生物传感器检测物质具有灵敏度高、响应迅速、抗干扰性强、无需参比电极等特点而被广泛地运用于生物传感技术领域。本文综述了荧光纳米生物传感器种类和特点,介绍了国内外近期在荧光纳米生物传感器及在生物检测方面的一些研究成果及进展,并作了分析比较。着重讨论了纳米粒子荧光生物传感器和光纤纳米荧光生物传感器的特性及其在生物分析中的应用。     

纳米酶在分析化学中的应用研究:从体外检测到活体分析（英文）

纳米酶是指具有类酶催化活性的纳米材料.近年来,纳米酶研究引起了人们的极大兴趣.纳米酶已被广泛应用于诸如生物传感、生物成像、疾病治疗和环境保护等众多领域.在本综述中,我们将着重讨论纳米酶在分析化学领域的研究进展.首先将讨论纳米酶在体外检测的应用,将包括生物活性小分子、核酸、蛋白质类生物标志物、细胞等的检测.其后将讨论纳米酶在活体分析的应用,将包括监测活脑、肿瘤组织等的生物活性小分子、药物的药效、药物与纳米酶的代谢等.最后,我们将讨论纳米酶应用于分析化学时面临的挑战和未来研究前景.     

铁蛋白:纳米酶开发的重要工具（英文）

纳米酶因其在靶向癌症治疗、诊断医学、生物传感和环境毒理学等方面所具有的巨大应用潜力和价值而受到越来越多的关注.铁蛋白作为具有独特空间结构、表面性质和高生物相容性等特点的天然生物大分子,已成为纳米酶开发的重要工具.为了展示和凸显铁蛋白在纳米酶开发中扮演的角色和取得的成就,并为后续研究提供参考,本综述着重介绍铁蛋白作为纳米酶合成的模板、纳米酶催化反应的反应器和纳米酶呈递的载体等.同时,文中也指出了基于铁蛋白的纳米酶研发中所面临的挑战和其未来发展方向.     

基于光学性质的纳米生物探针设计策略

纳米生物复合探针具有多功能复合、多检测路径、易于信号放大、制备简便等多种优越性。基于其优越的光学性质,人们可以利用常规光学设备实现生物检测,甚至可以实现目视检测。现就本实验室在光学纳米生物探针制备和应用的研究进展作一简要综述,所述纳米生物探针类型主要有:基于表面等离子体效应的纳米生物探针、基于量子效应的纳米生物探针和基于比表面效应的纳米生物探针,并介绍如何应用这些探针进行生物传感和生物芯片的构建。     

传感技术在农药残留快速检测中的应用

从生物传感、光学传感等传感技术着手,简述了传感技术在农药残留快速检测中的应用进展。     

封面故事

<正>在分子层面的生物学和医学研究中,需要将生物分子相互作用转换为可以探测的物理信号,以研究其过程、数量和机制。光学生物传感,即应用光学探针传感生物学信号,是应用最为广泛的一类。随着纳米生物技术的应用,光学生物传感探针的结构更加     

基于DNA分子导线的纳米生物传感器

DNA分子导线具有独特的导电性能和塞贝克(Seebeck)效应,它是构筑电化学纳米生物传感器和热电偶生物传感器的理想材料。文章简要介绍了DNA分子导线的制备方法及导电机理,以及基于DNA分子导线的纳米生物传感器的分子识别机制,着重分析了基于DNA分子导线的纳米生物传感器的传感原理。文章还介绍了基于DNA分子导线的纳米生物传感器在基因分析、单碱基突变检测等方面的应用。     

综述与专论: 纳米酶在分析化学中的应用研究：从体外检测到活体分析

纳米酶是指具有类酶催化活性的纳米材料．近年来,纳米酶研究引起了人们的极大兴趣．纳米酶已被广泛应用于诸如生物传感、生物成像、疾病治疗和环境保护等众多领域．在本综述中,我们将着重讨论纳米酶在分析化学领域的研究进展．首先将讨论纳米酶在体外检测的应用,将包括生物活性小分子、核酸、蛋白质类生物标志物、细胞等的检测．其后将讨论纳米酶在活体分析的应用,将包括监测活脑、肿瘤组织等的生物活性小分子、药物的药效、药物与纳米酶的代谢等．最后,我们将讨论纳米酶应用于分析化学时面临的挑战和未来研究前景．     

微生物介导的金纳米颗粒合成

金纳米颗粒凭借其独特的光学和电化学特性,广泛应用于信息存储、化学传感、医学成像、药物传输以及生物标记等领域。近年来,生物法合成金纳米颗粒因其环境友好、绿色低毒等特点引起研究者的广泛关注。研究表明,多种微生物包括细菌、放线菌、真菌和病毒等均具有合成金纳米颗粒的能力。本文综述了微生物介导合成金纳米颗粒的特性、机制及应用,并对未来发展趋势进行了展望。     

生物大分子自组装合成多维纳米生物结构与器件

生物体通过指导的自组装合成种类繁多、功能特异的天然纳米结构,它们在生命过程中扮演重要角色。按照自组装体的维度,可以分为线状(一维)、层状(二维)、笼状(三维)生物纳米结构。通过设计,这些生物大分子纳米结构可在细胞"工厂"中重组制备,且可通过合成生物学技术对其组装和功能化进行理性设计和调控,成为功能性纳米器件。这类纳米生物结构和器件已经在生物传感、催化、肿瘤热疗、药物递送、组织工程、生物电池等领域获得展示或应用。相关研究正在成为合成生物学和纳米生物学的一个交叉领域,受到关注。     

自驱动健康监测及生理功能调节器件的研究进展

纳米发电机(摩擦纳米发电机和压电纳米发电机)技术自被提出以来得到了迅速发展,该技术可将人体动能、风能、声波能、海洋能等各种机械能转化为电能,并应用于自驱动健康监测及生理功能调节,如脉搏传感、神经电刺激、心脏起搏等。文中综述了纳米发电机的结构、工作原理、输出性能及其在循环系统、神经系统、生物组织、睡眠及水下救援等方面的最新研究进展,并在此基础上进一步分析了纳米发电机技术应用到临床治疗所面临的挑战。未来纳米发电机有望成为辅助电源,甚至取代传统电池类电源用于驱动医疗电子器件,实现人体自驱动健康监测及生理功能调节。     

纳米生物催化的研究现状和发展态势

纳米生物催化领域包括:(ⅰ)利用纳米技术或纳米材料调控生物催化剂的效率;(ⅱ)直接利用纳米材料或技术实现生物催化功能,并拓展生物催化在非友好环境及疾病诊疗中的应用.纳米生物催化已成为纳米生物学重要的研究领域,主要涉及纳米载体固定化酶和纳米材料人工模拟酶(纳米酶).一方面,可以借助纳米技术或材料所具有的特殊纳米效应来增强生物催化剂的效率和稳定性.另一方面,从模拟酶的理念出发,借助纳米材料自身所具有的催化能力,直接实现对生化反应的催化,这类具有酶学特性的纳米酶被视为新一代人工模拟酶.近年来,基于纳米载体固定化酶和纳米酶技术的纳米生物催化已在疾病诊断和治疗、化工制药、环境处理等领域得到了广泛研究,并展示了其具有重要的应用价值.本文简要综述了纳米载体固定化酶和纳米酶的发展历程及应用进展.     

纳米生物仿生技术研究进展

纳米生物仿生学是一门新兴的交叉学科,它集仿生、纳米技术、生物技术及新材料科学于一身,是仿生学研究的一个重要分支,是材料领域一个重要的、前瞻性的研究方向.本文重点综述了国内外纳米生物仿生技术领域最新研究进展,着重介绍了纳米生物仿生技术在仿生矿化、仿生DNA纳米机器、仿生智能纳米通道、仿免疫细胞生物黏附、仿生人造血管和仿生人造器官芯片等方面的应用,并详细阐述了这些材料的结构特点,最后对纳米生物仿生技术的未来发展方向进行了展望.     

综述与专论: 铁蛋白：纳米酶开发的重要工具

纳米酶因其在靶向癌症治疗、诊断医学、生物传感和环境毒理学等方面所具有巨大的应用潜力和价值而受到越来越多的关注。铁蛋白作为具有独特空间结构、表面性质和高生物相容性等特点的天然生物大分子,已成为纳米酶开发的重要工具。 为了展示和凸显铁蛋白在纳米酶开发中的扮演的角色和取得的成就,并为后续研究提供参考,本综述着重介绍铁蛋白作为纳米酶合成的模板、纳米酶催化反应的反应器和纳米酶呈递的载体等。同时,文中也指出了基于铁蛋白的纳米酶研发中所面临的挑战和其未来发展方向。     

基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测中的应用

比色生物传感技术由于具有灵敏度高、方法简单并且容易操作等优点，已广泛应用于生物环境中污染物检测、生物体内重要标志物的检测以及癌症筛查等多个领域。基于纳米酶的比色生物传感器主要是借助纳米酶自身所具有的催化能力，模拟类过氧化物酶活性，将显色剂氧化生成有色溶液，从而实现可视化检测，并通过对有色溶液吸光度的检测得到相关物质的含量。与无纳米酶的比色生物传感器相比，基于纳米酶的比色生物传感器具有选择性更高、检测更快以及灵敏度更高等优点。纳米酶在具有天然酶活性的同时还具有成本低、稳定性好的、易于合成等优点，其相关研究越来越广泛。目前，基于纳米酶的比色生物传感器已成为辅助相关医学检测的重要方法，同时也广泛应用于便携和实时性相关检测当中，为医学检测提供了重要的支持和保障。为了提高比色生物传感器的灵敏度以及应用范围，研究人员也在致力于增加可检测物质的种类以及纳米酶种类的多样化等。本文主要介绍基于纳米酶的比色生物传感器的检测原理、几类典型的纳米酶，以及基于纳米酶的比色生物传感器在生物医学检测领域中的应用情况和研究进展。     

上转换纳米颗粒在肿瘤诊断与治疗中的研究进展

上转换纳米颗粒具备光学/化学稳定性高、生物毒性低、荧光寿命长及激发光生物组织穿透深度较大等显著优点,近年来在生物传感、生物成像和疾病治疗等生物医学领域的研究和应用获得了广泛的关注。本文中,笔者就稀土元素掺杂的上转换纳米颗粒在肿瘤的诊断与治疗方面的研究现状及进展进行综合概述,主要对其在光动力疗法(PDT)、光热疗法(PPT)、化学联合疗法及多模态诊疗一体化等方面的研究展开分析和讨论,为上转换纳米颗粒的进一步研究开发及临床应用提供新的参考方向及思路。     

多光子发光的稀土上转换纳米颗粒在生物光子学中的研究进展

生物医学光子学的发展,总是伴随并促进着光子学新技术的发展。光学生物成像技术在癌症肿瘤诊断上有着巨大应用,尤其是具有优良发光特性的稀土离子掺杂的上转换发光纳米颗粒与光学生物成像技术的结合进一步发展了生物光子学在这一领域的应用。鉴于近几年很多人对上转换发光纳米粒子的大量研究,本文对其进行了系统的阐述,综述了稀土上转换发光纳米粒子的光学特异性、发光原理及其在光学成像中不可替代的优势;描述了上转换纳米粒子的化学组成,介绍了几种基本的合成方法,重点说明了水热合成法和热分解法,并从材料和光学两方面分析了生物应用的效率优化;总结了目前上转换材料在生物光子学中的几大应用,着重介绍了生物传感、细胞成像、动物成像、漫射光层析成像、光动力治疗、多模式成像六个方面的应用。本文在最后也对今后的研究进行了展望。     

SPR技术分析生物分子相互作用的研究方法

生物分子的活性功能是通过分子之间的相互作用来实现的,了解这种相互作用的关系时生命科学的研究及揭示生命发生发展的基本机制具有着重要的意义.基于表面等离子共振(SPR)的分析分子相互作用(BIA)的技术是新型的生物传感技术,其无需标、能实时跟踪检测生物分子间结合、解离的整个过程,通过分析传感图谱获取分子相互作用的模式和动力学常数等方面的信息.SPR是研究生物分子相互作用的强有力工具,SPR技术已被广泛应用于生命科学领域的研究,并且显示出广阔的应用前景.概述了SPR技术原理、分析方法及其评述了其存在的问题.     

模板法金纳米簇的制备及其在生物分子检测中的应用

金纳米簇(AuNCs)作为一种新型荧光纳米材料,是由几个到约一百个金原子组成的分子聚集体,因制备简单、光学性质优异以及毒性低等特性,近年来在生物传感领域得到了广泛应用。本文首先对以巯基化合物、树枝状化合物、多肽和蛋白质、寡核苷酸DNA等为模板制备AuNCs的模板法及其优点进行阐述,对AuNCs的紫外吸收、荧光及电化学性质进行介绍,之后重点总结基于荧光AuNCs的生物传感器在生物大分子及小分子检测中的应用,最后对AuNCs应用于生物传感领域所面临的挑战进行分析,并对其应用前景进行展望。     

国外动态

美国科学家制成新型生物传感器美国普渡大学研究人员制成了新型生物传感器,能够以非侵入的方式进行糖尿病测试,探测出人体唾液、眼泪、血液和尿液中极低的葡萄糖浓度。这项技术无需过于繁复的生产步骤,从而可降低传感器的制造成本,并可能帮助降低利用针刺进行糖尿病测试的几率。相关研究论文发表在《Advanced Materials》杂志上。新型生物传感器包括3个主要部分:石墨烯制成的纳米片层、铂纳米粒子和葡萄糖氧化酶。其中的纳米