探究生命活动的电化学技术

电化学方法在生命科学研究中的应用越来越广泛。这是因为,生命活动包含了各种各样的电子传递及氧化还原过程,而电化学则是研究电子运动及相关氧还反应的较好方法。同时,生命现象本质问题的解决需要借助更多的研究方法和实验技术来实现。但是,同其他研究手段一样,随着生命科学的飞速发展及相关研究问题的深入,电化学技术也存在一定的局限性。为此,国内外电化学工作者设计了各种电化学装置,发展了一些电化学理论及技术,其中,一种被称为“蛋白膜伏安法”的技术发展极为迅速,并且已应用到生命科学研究的许多方面。     

会议报道

中国生物工程学会将举办“生命科学与生物技术前沿学术会议”;第十届世界生物传感器学术大会在沪召开;第二届中原公司生物技术产业研讨会在北京举行     

托里阿魏叶片蒸腾调节规律动力学测定方法探索

以新疆荒漠自然条件下生长的托里阿魏(Ferula krylovii)为材料, 用高灵敏度湿度等传感器配合特制叶室, 记录和模拟分析了整个大型复叶的蒸腾耗水和蒸腾调节的动力学特性, 并与光合仪和称重法测定的结果进行对比。结果显示, 用传感器配合特制叶室, 监测到植物在短时间(1-2分钟)内的快速蒸腾动态调节及其日变化特征和参数, 根据这些参数可以分析同等条件下温度、光照和湿度等因子对蒸腾作用影响的相关性, 从而更精确地分析自然和高湿度条件下叶片的蒸腾耗水动力学特性, 提供其它方法无法观测的气孔对湿度变化的快速调节细节。同时, 由于该方法能够测定大尺度样品, 减少了其它方法由于仅能测定叶片局部而造成的因选点位置不同导致的取样误差、因气体样品量小造成的系统误差以及小叶室夹可能造成的机械压力胁迫。该方法与其它传感器结合, 能够更全面地获取植物在不同环境条件下的蒸腾耗水调节机制的相关参数, 理论上也可以远程遥控和连续监测, 为分析植物对环境的适应能力及其机制提供更为详细的动态图景。     

MC方法在血糖无损检测探测器设计中的应用

本文针对多模光纤光束垂直入射到皮肤组织表面的情况,利用蒙特卡罗方法模拟了三层皮肤组织中光的传输和分布情况,给出了皮肤组织表面漫反射率变化曲线和组织内光通量变化曲面,并对其变化进行分析,并将分析结果应用到血糖无损检测光纤探测器的设计中。     

DNA生物传感器在环境污染监测中的应用

基于生物催化和免疫原理的生物传感器在环境领域中获得了广泛应用.近年来,随着分子生物学和生物技术的发展,人们开发了以核酸探针为识别元件,基于核酸相互作用原理的DNA生物传感器.该传感器可用于受感染微生物的核酸序列分析、优先控制污染物的检测以及污染物与DNA之间相互作用的研究,在环境污染监测中具有潜在的巨大应用前景.简要介绍了核酸杂交生物传感器的基本原理及其在环境微生物和优先控制污染物（priority pollutant）检测中的应用研究进展.     

细菌内毒素电化学生物传感器的构建及性能表征

细菌内毒素为外源性致热源,内毒素的检测在生物制品生产过程中至关重要。构建了一种用于检测细菌内毒素的电化学核酸适体生物传感器,以氨基修饰的内毒素核酸适体EAQ2为配体,通过3-巯基丙酸(MPA)中间连接物,固定修饰在金电极表面,并通过循环伏安(CV)和电化学交流阻抗谱(EIS)两种方式共同表征了生物传感器的构建过程。结果发现MPA组装时间在6 h时能在金电极表面形成稳定的自组装单分子层。构建的生物传感器检测限达0.001 EU/ml,低于目前报道的其他内毒素检测方法的检测限,在0.001~0.1 EU/ml内毒素浓度范围内具有较好的线性关系,相关系数R~2=0.9878,在实际生物样品的检测上具有一定的应用前景。     

以大肠杆菌为底盘细胞构建XylR-Pu线路检测2,4,6-三硝基甲苯

目的:恶臭假单胞菌中的TOL质粒上的XylR-Pu是经典的甲苯代谢通路,在甲苯类化合物存在时,调控蛋白XylR可以特异性的激活Pu启动子,进而启动相应甲苯代谢通路的表达。基于合成生物学的思想,优化设计此通路并导入遗传背景清楚、操作简单的大肠杆菌中构建全细胞生物传感器,用于检测环境污染物2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。方法:以pETDuet-1为载体骨架,构建了XylR-Pu基因线路,并以绿色荧光蛋白GFP为报告分子,GFP的荧光值可以指征结合诱导剂后的XylR蛋白对Pu启动子的诱导强度,并在基因线路中加入四串联终止序列来降低背景值。最后对XylR蛋白的信号识别区进行连续易错PCR,构建随机突变体文库,从中筛选具有更高感应强度、更好灵敏度及特异性的调控蛋白。结果:四串联终止序列可有效降低XylR-Pu通路的背景值,随机突变体文库中筛选出的生物元件eX0-4,对TNT表现出良好的感应强度、灵敏度及特异性。结论:XylR蛋白在大肠杆菌中对硝基甲苯响应不明显,但筛选得到的突变蛋白eX0-4,为后续生物传感器的更深层次地开发提供了优良的元件储备。另外,利用易错PCR构建随机突变体文库从中筛选发挥预定功能的突变蛋白质也可成为挖掘生物元件的一种通用方法。     

光纤倏逝波生物传感器及其研究进展

作为生物传感器的一个重要类型,光纤倏逝波生物传感器有独特的特点和优势.其系统构成包括光学系统、流路系统和电子系统.光纤材料可以是光学玻璃、硅和聚苯乙烯等.固定生物分子的方法有物理吸附、共价结合、通过中间媒介连接等.生物分子结合的方式有直接法、竞争法和夹心法.对光纤倏逝波生物传感器的系统组成、光纤材料、固定生物分子的方法及生物分子结合的方式进行了简要介绍,就其所面临的一些问题和发展趋势进行了探讨.     

植物组织切片谷氨酸传感器的研究

本文应用南瓜中果皮组织切片与BSA-戊二醛交联,然后与二氧化碳电极偶合组成了南瓜组织切片谷氨酸传感器.对电极的动力学响应特性,适宜的缓冲介质,不同pH及温度对电极响应的影响;电极的选择性及使用寿命作了研究。该电极在5.0×10~(-4)～1.0×10~(-2)mol/L谷氨酸浓度范围内,其动力学响应与谷氨酸浓度呈线性关系,相关系数为0.9586。计算得其Km值为7.13×10~(-3)mol/L,检测下限为3.0×10~(-4)mol/L,斜率为43mv/dec。该电极有良好的选择性。使用寿命可达一周以上。