世界生物技术的发展和动向

当前,工业发达富国的高消耗,第三世界国家的人口高增长,引起能源紧张、森林锐减、耕地毁坏、草场萎缩、海洋过捞、粮食欠缺、环境污染、气候变化、天灾增多,使50亿人口居住的一个小小的星球,承受了很大的压力,造成所谓能源、资源、农业(粮食)、人口和环境五大危机,缓解这些危机,在很大程度上有赖于生物技术来解决,因之许多工业发达国家在高技术竞争中,都把生物技术放在特别重视的地位。     

制造业、生物加工

制造业生物加工领域的机遇越来越多新的和改进的商品将由生物加工技术生产出来。生物加工技术是一项使用生物或它们的细胞成分,运用化学、物理学和生物学过程的先进的制造技术。生物加工技术使研究发明转化为具有独特的和人们所期望特性的商品,并为许多产品提供了新的生产方法,这些产品包括：·能源,包括乙醇、甲烷和柴油等燃料;·常用化学试剂,如酶、有机酸和溶剂等;·用于制作胶片、衣服和具有其他特殊用途的聚合物;...     

脑内多巴胺信号动态变化的检测方法及在成瘾研究中的应用

多巴胺是脑内重要的神经递质,中脑多巴胺系统在控制奖赏、动机、运动和情绪调节过程中起重要作用。脑内多巴胺功能紊乱与药物依赖、精神分裂症、抑郁症和帕金森氏病等神经精神障碍有关,动态测定脑内多巴胺变化对于了解多巴胺功能和揭示相关疾病病理机制具有重要意义。本文主要介绍了微透析、快速扫描循环伏安法和光纤光度法的基本原理和方法,并对比分析了这些技术在多巴胺动态检测应用中的优缺点。以药物成瘾研究为应用实例,利用微透析法发现伏隔核壳部是成瘾性药物产生奖赏效应的关键部位,快速扫描循环伏安法检测到与可卡因自身给药行为相关的三种多巴胺信号模式,而光纤光度法则揭示了酒精成瘾和复吸过程中伏隔核和中脑复侧被盖区多巴胺活动特征存在空间和时间上的多样性。这些发现为揭示药物成瘾的机制做出了重要贡献。     

微生物燃料电池在毒性物质检测中的应用

微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)利用微生物整体作为催化剂催化底物将化学能直接转化为电能,是一种极具应用前景的生物电化学技术。微生物在阳极氧化还原有机物产生电子并传递给阳极,电子通过外电路传递至阴极后将电子释放给阴极中的氧化剂,从而产生电流。当有毒物质进入MFC,微生物活性降低,电子传递量变少,电流降低,而电流的产生与微生物活性呈线性关系,据此可检测样品的毒性。本文主要介绍了微生物燃料电池在毒性物质抗生素、重金属离子、有机污染物、酸等方面的研究,并分析了微生物燃料电池存在的问题及未来研究方向,以期不久的将来微生物燃料电池能付之使用。     

哺乳动物味蕾细胞分型及其细胞间信息传递

味觉是动物基本的生理感觉之一,在人类的感官研究方面,味觉一直滞后于视觉、嗅觉、触觉和听觉.味蕾是味觉的主要感受器,由于传统的细胞生物学研究手段很难在味觉研究中得到应用,人类和动物味觉的信号传递与编码机制目前还处于探索阶段,是目前的研究热点之一.近年来,随着现代分子细胞生物学和微电子传感器技术的发展和应用,味觉研究取得了较大进展.本文主要对近年来对味蕾结构和味细胞间的信号传递研究成果进行了综述,重点介绍了味细胞分型及其特征、味蕾细胞间信号传递途径及其编码机制.     

基于硒化镉量子点磁微球的微悬臂梁式免疫传感器片上磁分离

应用了以硒化镉量子点为荧光探针,具有磁性和抗体双重靶向功能的聚苯乙烯磁微球.设计了基于此种磁微球的新型微悬臂梁式免疫传感器,满足在液相环境中,借助嵌入到聚苯乙烯磁微球的荧光探针及微球表面的特异性抗体探针,达到生物分子的定性检测,借助具有纳米机械响应的微悬臂梁及微平面电感线圈,达到生物分子的定量检测及传感器的复用性,解决传统微悬臂梁式免疫传感器的不足.着重对三种粒径尺寸的硒化镉量子点进行了表征,同时针对片上磁分离的机理,梁上微电感线圈的结构,微磁场对磁微球的吸引进行了研究,设计并优化出满足新型微悬臂梁式免疫传感器所需的蛇形微平面电感线圈.通过生物磁分离实验,验证了设计及优化的结果,实现了用于生物分子分离的片上磁分离技术.     

压电免疫传感器的表面固定方法

抗原／抗体在石英晶体电极表面固定而不丧失其活性是压电免疫传感器成功的关键,直接影响到它的灵敏度和可重复性等性质。本文分别从固定抗体和抗原的角度介绍了压电免疫传感器表面固定方法。并对戊二醛交联法、自组装单层膜法(SAMs)、蛋白A固定法做了较深入和详细的介绍,展望了其以后的发展前景。     

黄曲霉毒素氧化酶/壳聚糖-单壁碳纳米管/聚邻苯二胺修饰电极对杂色曲霉素的检测

将黄曲霉毒素氧化酶(AFO)固定在壳聚糖(CS)-单壁碳纳米管(SWCNTs)杂交膜中,组装在聚邻苯二胺(POPD)修饰的金电极(Au)表面,制备了对杂色曲霉素(ST)敏感的生物传感器(AFO/CS-SWCNTs/POPD/Au)。运用原子力显微镜(AFM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和交流阻抗技术(EIS)对电极组装过程进行了表征。循环伏安法研究表明,AFO在修饰电极上发生了准可逆的氧化还原反应,是表面控制过程,其式量电位为-0.436V(vs.Ag/AgCl),说明包埋在CS-SWCNTs中的AFO和电极之间发生了直接电子传递。AFO修饰电极对ST具有明显的电催化作用,其表观米氏常数appKM为7.13μmol/L,催化电流与ST浓度在10～310ng/mL范围内呈线性关系,相关系数为0.997,检出限为3ng/mL(S/N=3),响应时间小于10s。组装的生物传感器具有较好的稳定性与重现性,连续检测20ng/mL的ST标准溶液11次,电流值RSD为3.9%;放置一个月后,其电流响应值仍为初始值的85.6%。该方法具有较高的选择性和灵敏度,应用于实际样品检测时,其回收率在87.6%～105.5%之间...     

基于免疫纳米颗粒强化的压电免疫传感器检测大肠杆菌O157︰H7

摘要：【目的】结合纳米技术建立检测大肠杆菌（Escherichia coli）O157︰H7高灵敏检测技术。【方法】采用化学共沉淀法制备出核心粒径约为10 nm的免疫纳米磁颗粒,柠檬酸钠还原法制备粒径约为20 nm的免疫胶体金。压电免疫传感器通过金黄色葡萄球菌蛋白A（Protein A from Staphylococcus aureus SPA）法将抗体固定于石英晶振上,两种免疫纳米颗粒借助不同的抗体连接于传感器上对检测频率信号进行放大。【结果】SPA在石英晶振上的最佳固定浓度和时间为1.2 mg/mL和40 min,抗体的最佳固定浓度和时间为1.0 mg/mL和60 min。压电免疫传感器通过两种免疫纳米颗粒的放大作用,使其对大肠杆菌O157︰H7的检测限从104 cfu/mL提高到101 cfu/mL。【结论】免疫纳米颗粒强化对压电免疫传感器的检测频率信号具有很好的放大效应,可以明显提高其检测灵敏度。     

Dynamic monitoring of changes in endothelial cell-substrate adhesiveness during leukocyte adhesion by microelectrical impedance assay

Adhesion of leukocytes to endothelial cells in inflammation processes leads to changes of endothelial cellsubstrate adhesiveness, and understanding of such changes will provide us with important information of inflammation processes. In this study, we used a noninvasive biosensor system referred to as real-time cell electronic sensor （RT-CES） system to monitor the changes in endothelial cell-substrate adhesiveness induced by human monoblastic cell line U937 cell adhesion in a dynamic and quantitative manner. This assay, which is based on cell-substrate impedance readout, is able to monitor transient changes in cell- substrate adhesiveness as a result of U937 cell adhesion. The U937 cell adhesion to endothelial cells was induced by lipopolysaccharide （LPS） in a dose-dependent manner. Although the number of adherent U937 cells to the endothelial cells was verified by a standard assay, the adhesiveness of endothelial cells after addition of U937 cells was monitored by the RT-CES system. Furthermore, focal adhesion kinase protein decrease and F-actin rearrangement in endothelial cells were observed after addition of U937 cells. Our results indicated that the adhesion of U937 cells to LPS-treated endothelial cells reduced the substrate, and such infiltration of leukocytes. the cell adhesiveness to reduction might facilitate