功能核酸荧光免标记型定量统一化检测技术的研究进展

功能核酸是一类具有特定空间构象、执行特异生物功能的天然或者人工核酸序列,具有易于修饰、价格低廉、稳定性高、特异性强等优势,其搭载免标记荧光传感系统后,功能核酸可起到将多种靶物质统一转为较为稳定的核酸信号,以及通过核酸扩增对检测信号进行扩增等重要作用。而免标记荧光传感技术可以在检测中免去荧光标记时荧光、猝灭基团的筛选和标记过程的繁琐和成本,同时可保证与核酸的特异或非特异性结合后产生荧光信号变化。通过两种技术的优势结合,检测的灵敏度、实时性可进一步提高,逐渐被广泛应用于环境污染物检测、食品风险因子检测、疾病诊断等多个领域。首先明确功能核酸与荧光定量检测技术等相关概念,详细阐述了几种重要的荧光物质的特点以及其与功能核酸的分子识别、作用方式与发光机制,接着紧紧围绕该种传感技术的几个特点,从功能核酸荧光免标记型定量统一化检测技术与其实际应用角度进行分类介绍与评价对比,最后就功能核酸荧光免标记型定量统一化检测技术在多种领域的检测分析中的研究意义以及存在的问题进行讨论,并对未来的发展与应用作出展望。     

荧光定量PCR技术及其在科研中的应用

荧光定量PCR技术是一种新型的核酸定量技术,与常规的PCR相比,荧光定量PCR具有检测灵敏,精确,特异性强,无污染,快速等特点.目前该技术已广泛应用于不同研究的多个领域.主要从荧光定量PCR的基本原理,主要类型和检测应用进行了综述.     

流式核酸单分子计数方法研究进展

研发精确灵敏的核酸定量技术,提升对微量样本的测量能力,在当前抗击新冠疫情的背景下尤其重要。流式核酸单分子计数是一种基于“计数”技术的定量测量方法,该方法无需聚合酶链式反应而对荧光标记的靶分子直接定量,测量结果直接溯源到国际基本单位。作为潜在的基准计量方法,它是当前核酸定量测量技术的重要补充,可广泛应用于临床诊断、转基因标识、食品药品残留检测等多个领域。对流式核酸单分子计数方法的原理、检测体系的硬件组成以及数据分析模型进行了综述,并展望了该方法对构建生物计量标准体系的重要意义。     

核酸定量检测方法研究进展

核酸相关的研究和应用广泛存在于各个学科领域,与之相关的核酸定量检测技术越来越受到研究人员的重视。本文对目前实验室广泛采用的和近几年进展迅速的核酸定量方法(包括紫外分光光度法、荧光染料法、实时荧光定量PCR法、数字PCR法等)进行介绍,着重阐述其检测原理和优缺点,为研究人员今后进行相关研究提供参考。     

镧系元素标记核酸探针技术

镧系元素标记核酸探针技术是利用某些镧系元素及其螯合物作为标记物,通过多种标记方法合成镧系元素核酸探针,用时间分辨荧光测定法进行检测,可以代替放射性核素标记探针进行各种检测和分析。该方法具有灵敏、快速、安全、简便、经济等特点。     

数字聚合酶链反应及其在感染性疾病中的应用

数字聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)采用与定量PCR相同的荧光化学原理和不同的数学原理来实现对靶标核酸序列的绝对定量,其摒弃了对外部参照的依赖,同时具有更高的数据精密度,提高了重复性和再现性。数字PCR的应用涵盖生命科学众多领域,特别是在医学检验领域,其对疾病相关核酸分子标记的准确分析,为疾病的早期诊断、进展监测、疗效评估提供了动态量化指标。数字PCR的出现将推动基于核酸扩增技术的分子生物学检测迈入精准定量阶段。本文就数字PCR尤其是微滴式数字PCR在感染性疾病中的应用进展及前沿进行综述。     

植物内生菌定殖检测技术及其应用

自然环境中内生菌定殖于植物体内,对宿主植物产生多种有益效应,但是内生菌定殖情况难以检测,相关研究不够深入系统。目前在该领域使用较为广泛的检测技术包括：荧光标记、抗生素标记、荧光定量PCR和高通量测序等。内生菌通过孔隙伤口和降解细胞壁等方式侵染植物,通过种子垂直传递核心内生菌。对植物内生菌定殖的侵染方式、定殖方法和检测技术进行了归纳和整理,介绍了内生菌多种侵染和迁移途径,总结了目前内生菌定殖在生物防治、促进植物生长和污染修复等方面的功能,综述了多种检测方式在应用中的特点,以期为内生菌定殖植物的相关研究及其应用提供参考依据。     

介孔二氧化硅介导的功能核酸检测技术研究进展

介孔二氧化硅纳米粒子(Mesoporous silica nanoparticles,MSNs)是一种表面多孔的无机纳米粒子,具有粒子和孔的大小可调节,大的表面积和孔体积,可进行表面修饰以及良好的生物相容性等特点被广泛应用于医疗领域作为抗癌药物的递送载体。目前,将MSNs与功能核酸(Functional nucleic acids,FNA)进行良好结合并制备生物传感器应用于检测技术领域的研究主要偏向于把FNA固定在MSNs表面,通过FNA结构的改变实现介孔中客体分子的可控释放,进一步转换为荧光信号、电信号等进行检测。综述了MSNs的基本属性、制备及其应用,重点介绍了几类基于MSNs的功能核酸生物传感器,讨论了介孔二氧化硅介导的功能核酸检测技术在应用研究中的实际意义及其存在的问题,最后展望了该项技术的发展前景,可能面临的机遇及挑战,以期能够进一步促进介孔二氧化硅介导的功能核酸检测技术在实际中的应用。     

介孔二氧化硅介导的功能核酸检测技术研究进展

介孔二氧化硅纳米粒子(Mesoporous silica nanoparticles,MSNs)是一种表面多孔的无机纳米粒子,具有粒子和孔的大小可调节,大的表面积和孔体积,可进行表面修饰以及良好的生物相容性等特点被广泛应用于医疗领域作为抗癌药物的递送载体。目前,将MSNs与功能核酸(Functional nucleic acids,FNA)进行良好结合并制备生物传感器应用于检测技术领域的研究主要偏向于把FNA固定在MSNs表面,通过FNA结构的改变实现介孔中客体分子的可控释放,进一步转换为荧光信号、电信号等进行检测。综述了MSNs的基本属性、制备及其应用,重点介绍了几类基于MSNs的功能核酸生物传感器,讨论了介孔二氧化硅介导的功能核酸检测技术在应用研究中的实际意义及其存在的问题,最后展望了该项技术的发展前景,可能面临的机遇及挑战,以期能够进一步促进介孔二氧化硅介导的功能核酸检测技术在实际中的应用。     

分子信标核酸检测技术研究进展

介绍了分子信标设计和分子信标核酸检测原理、技术特性和在基因突变大规模自动化检测中的应用. 分子信标是一种基于荧光共振能量转移现象设计的发卡型寡核苷酸探针,空间结构上呈茎环结构, 环序列是与靶核酸互补的探针,茎序列由与靶序列无关的互补序列构成,茎的一端连上荧光分子,另一端连上淬灭分子.通过空间结构改变决定分子信标发射荧光特性,从而对核酸进行定量检测. 分子信标技术具有操作简单、敏感、特异、可对核酸进行液相实时检测和对活体内核酸动态进行检测等特点,已应用于HIV辅助受体基因等基因突变的大规模自动化检测,是一种新型核酸定量检测技术.     

实时PCR技术在植物研究上的应用

实时PCR是在常规PCR基础上运用荧光共振能量转移现象,加入荧光标记探针,巧妙地把核酸扩增、杂交、光谱分析和实时检测技术结合在一起的一项新技术,具有快速、灵敏、特异性强、定量准确等特点,广泛应用于医学、检验检疫、军事、农业、基础研究等领域。着重就实时PCR技术的特性及在植物上的应用进行了讨论,并与目前常用的相关技术进行了比较。     

Mg~(2+)功能核酸生物传感器检测技术的研究进展

Mg~(2+)是人体内重要的二价金属阳离子之一,在催化细胞核酸的相关反应中具有重要的作用。在人体体内Mg~(2+)的缺失或过量会对人的健康带来危害。同时,Mg~(2+)在自然环境中也有多种作用。因此Mg~(2+)的检测受到了人们的重视。其中Mg~(2+)的仪器检测技术已经发展成熟,但也存在着一些弊端。而近些年,人们发现了功能核酸具有序列易修饰、特异性高、稳定性高、成本低,以及和生物传感器联用可实现现场快速检测等优势,功能核酸也逐渐引起广泛关注。现阶段,针对Mg~(2+)已建立多种特异性功能核酸生物传感器,实现了对多种生物标志物进行检测。与新型纳米材料的结合更加提高了检测极限以及检测的广谱性。首先介绍了Mg~(2+)功能核酸的作用方式和规律、体外筛选方法和结构性质,并对Mg~(2+)特异性功能核酸传感器的组建原理以及应用进行了综述;其次根据Mg~(2+)功能核酸传感器中信号放大的方式以及与不同纳米材料结合进行了分类,包括变温传感器、恒温传感器、金纳米传感器、碳纳米传感器等。主要内容涉及传感器的具体传感原理、适用领域、灵敏性以及检测限的比较;最后对Mg~(2+)功能核酸在食品和生物医学方面的应用进行了归纳,并对存在的不足以及未来应用进行了展望,旨在为今后研发更便携、更灵敏、更准确的生物传感器奠定理论基础。     

基于量子点的荧光共振能量转移探针的应用

量子点因其独特的光学性质,以及可与有机分子所形成的偶联物的特殊性质,在光学生物标记,由其是荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)探针的合成与应用等领域具有广泛的应用前景,并因其实时、准确、灵敏的检测优势,在生物及医学领域始终被热切关注。该文以量子点的优势为基础,分别介绍了用于检测核酸、蛋白酶、生物反应及细胞状态的量子点-FRET探针的研究机理研究进展及应用优势。并对量子点-FRET探针的存在问题及研究方向进行了展望,为进一步进行该领域的研究提供理论支撑。     

核酸切割酶在病原微生物检测中的研究进展

DNA是遗传信息的重要载体,其空间构象折叠性质使其具有很多的功能。利用核酸切割酶(cleaving DNAzyme)识别特定单链DNA分子并能够切割其中某条单链的性质来构建传感器,将特异性识别过程转化为凝胶电泳表征、释放荧光、比色现象的信号输出,同时能很好的和扩增反应结合来实现信号放大。核酸切割酶通过体外筛选技术获得,可以与靶物质(小分子、蛋白质,甚至整个细胞)特异性结合。由于具有制备简单,易于修饰和良好稳定性等优点,核酸切割酶被用于构建生物传感器以检测病原微生物,已应用到现场检测甚至医疗中的体内检测,结合已经成熟的检测设备血糖仪、横流层析试纸条带进行微生物检测,并广泛地应用到生物传感、食品安全、医疗在内的重要领域中。综述了近年来核酸切割酶在微生物检测中的应用,讨论了核酸切割酶在微生物检测中的切割机理和产物、靶标以及表征手段,探索核酸切割酶在微生物实际检测中的意义。对该技术的发展前景及其面临的问题进行展望,以期核酸切割酶在微生物检测领域能够更好的发展。     

金属-有机骨架介导的功能核酸检测技术研究进展

金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)也称为配位聚合物(Coordination polymers,CPs),是由金属离子或金属簇与有机连接配体在相对温和的条件下自组装形成的一种晶体分子功能材料。其具有超高的孔隙率,优异的结构可调性,巨大的内部表面积,结构多样性,高的化学稳定性和强大的热稳定性等特点;已被应用于化工、医药等各个领域。目前,将MOFs与功能核酸(Functional nucleic acids,FNA)结合制备生物传感器应用于检测技术领域的相关研究主要集中在荧光生物传感器和电化学生物传感器这两大类,其他类型生物传感器鲜有报道。另外MOFs的制备也逐渐趋于小型化以提高它的相关性能。综述了近年来MOFs介导的功能核酸生物传感器研究情况,讨论了MOFs介导的功能核酸检测技术在应用研究中的实际意义及其存在的问题。对该项技术的发展前景,可能面临的机遇及挑战进行了展望,期望能促进MOFs介导的功能核酸检测技术在实际应用中的发展。     

SNAP-tag蛋白标记技术在生物学领域的应用研究进展

蛋白质特异性标记方法的发展对于研究细胞内多种生理生化过程具有十分重要的意义。近年来,多种蛋白质特异性标记技术被开发应用。SNAP-tag凭借对靶蛋白标记所具有的高特异性和稳定性,以及配体功能的多样性等独特优势,从众多靶向标记技术中脱颖而出。迄今为止,SNAP-tag技术已在生物学的众多领域中成为具有巨大潜力的研究手段。在此,重点对SNAP-tag技术在荧光成像、蛋白质功能和性质研究,以及疾病诊断治疗等领域的应用进展进行综述。     

基于新型发光材料的荧光免疫吸附检测技术研究进展

摘要：荧光免疫吸附检测技术利用荧光物质标记识别分子,基于待测物与识别分子的特异性结合对待测物进行定性定量分析,具有操作简单、耗时少、成本低、稳定性好等优点。随着纳米材料的飞速发展及其在荧光免疫吸附检测技术中的广泛应用,该技术在生物检测的领域具有更加广阔的应用前景。本文介绍了量子点、碳点、稀土上转换纳米粒子、聚集诱导发光材料等新型发光材料的光学性能特点以及将其构建新型荧光免疫吸附检测平台,综述了近年来基于这些新型发光材料构建荧光免疫吸附检测平台对蛋白、核酸、病毒、细菌和小分子霉菌毒素等物质检测的研究进展,并讨论了该技术在未来的发展过程中需要解决的问题,包括进一步提高自动化水平争取实现实时检测,以及加快检测技术在诊断领域的临床转化等,希望本文的系统介绍可以助力高性能荧光免疫吸附检测技术的发展。     

恒温技术介导的功能核酸生物传感器研究进展

随着社会不断发展,消费者对食品安全的关注度日渐上升,食品多样性日益增加,食品流通量日益增长,对食品安全检测技术的要求不断提升。功能核酸通过形成特定的空间结构,能够发挥除了储存遗传信息以外的多种功能,在检测领域起到重要作用。功能核酸生物传感器是一类利用功能核酸进行信号识别、信号放大或者信号输出的传感器,具有高灵敏度、高特异性、检测时间短、成本低等优势。为了避免对变温仪器设备的依赖,实现现场检测,恒温技术介导的功能核酸生物传感器发展迅速。相对于变温技术,恒温技术无需变温设备,有些在室温条件下即可进行,能够降低检测成本,在一定程度上缩短检测时间。根据恒温技术在功能核酸生物传感器中的功能不同,可以分为恒温介导的信号识别技术、信号放大技术和信号输出技术。就这3个方面对恒温技术介导的功能核酸生物传感器展开论述,并从理论层面、应用层面和学科交叉方面提出展望。     

用于Escherichia coli O157∶H7直接快速检测的倏逝波荧光核酸适配体传感器研究

通过融合倏逝波荧光光纤传感器和特异性核酸适配体的优势,提出了一种基于倏逝波荧光原理及其与病原菌尺寸效应的Escherichia coli O157∶H7(E.coli O157∶H7)直接快速检测方法。基本原理是当一定浓度荧光标记E.coli O157∶H7核酸适配体加入样品检测池时,倏逝波激发荧光分子发出荧光,利用倏逝波全光纤生物传感器即可实现荧光信号的定量检测;当荧光标记的核酸适配体与E.coli O157∶H7混合后加入样品检测池,因倏逝波渗入深度仅为100 nm,导致特异性结合E.coli O157∶H7的核酸适配体标记荧光分子不能被激发,从而使得检测荧光信号降低;利用荧光信号强度与E.coli O157∶H7浓度的比例关系即可实现其定量检测。结果表明:该方法检测E.coli O157∶H7的检测限可达610 CFU/mL,线性检测区间为1.1×10~3-1.4×10~7 CFU/mL。实际水样加标回收率在40%-180%之间,相对标准偏差在10%之内,水样基质对E.coli O157∶H7的检测没有明显影响。本研究建立基于倏逝波荧光原理及其与病原菌尺寸效应的生物传感分析方法具有普适性,仅需使用不同荧光标记的生物识别分子即可实现其他病原菌的直接快速检测。     

G-四链体功能性核酸在微RNA生物传感器中的应用

微RNA(microRNA,miRNA)是一类内源性非编码小RNA,在细胞增殖、分化及凋亡等生物过程中发挥重要调节作用，其异常表达与多种疾病的发生发展密切相关。因此，对特定miRNA进行精准检测，有助于疾病的早期诊断与及时治疗。核酸生物传感器凭借化学性质稳定、设计简单、可编程性及易修饰等优点受到广泛关注。其中，G-四链体功能性核酸是一种富含鸟嘌呤的DNA通过Hoogsteen型氢键形成的特殊空间结构，因其可通过范德华力及疏水作用等相互作用力与卟啉、染料和氯化血红素(hemin)等小分子结合并增强其理化性质，而广泛应用于miRNA检测领域。目前，G-四链体常与核酸扩增或纳米信号放大技术联用以提高灵敏度，既可用于目标识别，又可辅助信号输出。本文首先介绍了G-四链体的结构及其荧光增强及过氧化物酶活性提升的机制；其次，依据上述特性分别论述了G-四链体与荧光配体结合构建miRNA荧光生物传感器的研究进展，以及基于G-四链体/Hemin的miRNA生物传感平台，在比色、电化学及化学发光检测中的应用进展；最后讨论G-四链体在miRNA检测领域所面临的挑战，并展望未来发展趋势，以期促进高灵敏度及特异性...