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发卡型万能传导在基于核酸分子线路的基因诊断中的应用和性能优化
唐艺丹 , 刘一辰 , 吕佰阳 , 郭路路 , 李冰凌
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181056
核酸等温扩增技术作为核酸体外扩增技术,其反应过程始终维持在恒定温度下。与聚合酶链反应相比,核酸等温扩增反应具有优异的便携型,因而被视为最有望实现基因快检甚至即时快检的体外基因扩增方法。然而,由于反应过程中假阳性扩增频发、反应后对产物的检测方法缺乏特异性和灵敏度等缺点,限制了其在实际分析检测中的应用。通过构建发卡型结构万能中转探针,成功地将恒温扩增产物转到一套性能良好的已知核酸分子线路上;借助核酸分子线路的百倍放大性能和序列特异性,实现对上游基因序列信息的精准识别和放大信号输出。针对不同的待测序列,仅需改变发卡型中转探针的序列,即可实现对不同序列目标物的检测。基于中转探针的重要性,本研究对中转探针的设计原理和方法进行了重点阐述,提出并验证了一套行之有效的普适性设计规律,确保中转探针良好的中转效率(信噪比)。利用这一规律获得的中转探针,与核酸分子线路偶联,可成功为低至近单分子(20个拷贝)的模型基因提供显著荧光和电化学信号输出。
关键词: 等温扩增, 万能中转, 发卡型中转探针, 核酸分子线路, 催化发卡型结构自组装, 荧光, 电化学
基于DNA杂交链式反应和杂交空位的无标记荧光检测DNA研究
徐杰 , 林滨 , 王亚 , 徐志爱 , 程桂英 , 张文
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181142
基于DNA杂交链式反应(Hybridization chain reaction,HCR)的信号放大策略,通过在参与HCR反应的发夹型DNA中设计一个特殊碱基,HCR反应后,该碱基对位出现杂交空位,利用杂交空位与荧光小分子(2-Amino-5,6,7-trimethyl-1,8-naphthyridine,ATMND)特异性结合产生的荧光淬灭效应,构建了一种无标记、无酶、灵敏的DNA检测体系。利用凝胶电泳和原子力显微镜等对目标DNA引发两个发夹型DNA交替自组装形成的超级长链进行了表征。通过对杂交盐浓度和ATMND浓度等条件的优化,获得了满意结果。相比于未利用此放大信号策略的分析方法,灵敏度提高了两个数量级,目标DNA浓度在5.0~72.7 nmol/L浓度范围内与荧光比值(F/F0)呈现良好的线性关系,检出限为2.0 nmol/L。
关键词: 杂交链式反应, 杂交空位, 荧光, 信号放大, 无标记
基于对Fe3+-H2O2-OPD体系荧光和比色信号的增强检测多巴胺
陈传霞 , 倪朋娟 , 姜媛媛 , 赵振路 , 逯一中
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181195
利用多巴胺对Fe3+-H2O2-OPD体系荧光和比色信号的增强,建立了一种荧光和比色双模检测的多巴胺传感方法。Fe3+催化H2O2氧化无色的邻苯二胺(OPD),生成黄色且具有荧光信号的二氨基吩嗪(DAP),但是该反应很慢。多巴胺通过引发芬顿反应,促进Fe3+-H2O2体系持续产生强氧化性的羟基自由基(·OH),从而加快了OPD转化成DAP的速率,使体系溶液颜色加深,荧光增强。基于此原理,通过测量Fe3+-H2O2-OPD体系荧光和比色信号随多巴胺浓度的变化,可以实现多巴胺的双模检测。本方法荧光和比色检测多巴胺的线性范围分别为0.05~20 μ mol/L和0.10~18 μ mol/L,检出限分别为15 nmol/L和65 nmol/L(S/N=3)。荧光和比色双模式检测方法操作简单、灵敏度高、结果可视化,并增加了检测的准确度。将本方法应用于人尿液中多巴胺的检测,结果良好。
关键词: 多巴胺, 荧光, 比色, 芬顿反应, 羟基自由基
以杆菌肽为模板的金簇制备及其在腺嘌呤核苷三磷酸检测中的应用
阮胜利 , 张婷婷 , 张敏 , 章弘扬 , 王月荣 , 胡坪
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181602
建立了一种以杆菌肽(Bacitracin)为还原剂和模板制备金纳米簇的方法, 并利用腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)能恢复Fe3+淬灭的金纳米簇荧光的特性, 设计了一种"点亮"型金纳米簇荧光探针, 用于ATP的检测。在pH=1的水溶液中, Bacitracin与HAuCl4的摩尔比为1:1时, 室温下反应2 h, 成功制备了有较强荧光的金纳米簇AuNCs@Bacitracin。淬灭剂Fe3+浓度为5 mmol/L时, 对AuNCs@Bacitracin的荧光淬灭程度达98%。基于AuNCs@Bacitracin-Fe3+复合物建立了一种检测ATP的方法, ATP浓度为10 μmol/L~8 mmol/L范围内时, lg (F/F0)与浓度呈线性关系, R2=0.9902。利用此方法对加标人工血清样品进行检测, 3个加标水平下ATP的回收率为103.0%~105.0%, RSD < 1.0%, 结果准确可靠。
关键词: 金纳米簇, 杆菌肽, 腺嘌呤核苷三磷酸, 荧光
基于谷胱甘肽修饰的金纳米簇选择性检测铜离子
安春 , 杜佩瑶 , 张振 , 卢小泉
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191668
建立了一种基于谷胱甘肽(GSH)包裹的金纳米簇(AuNCs)高选择性检测水中和血清中铜离子(Cu2+)的方法。Cu2+与AuNCs配体上的氨基(-NH2)和羧基(-COOH)发生配位作用,阻断配体-金属间或配体-金属-金属间的电荷转移,导致AuNCs的荧光猝灭; EDTA与Cu2+具有更强的配位作用,可将Cu2+从AuNCs表面移除,使AuNCs荧光恢复。本研究中,AuNCs发射红色荧光,避免了复杂生物基质背景荧光的干扰,在pH=5.5的条件下,可快速、灵敏、高选择性地检测Cu2+,检出限为23 nmol/L。血清和水样中Cu2+的加标回收率为96.2%~100.1%。本方法在药物分析、环境监测、临床诊断等方面具有广阔的应用前景。
关键词: 金纳米簇, 荧光, 铜离子, 检测
基于聚集诱导发光分子的免标记癌胚抗原生物传感新方法研究
李海银 , 常加富 , 吕文欣 , 李峰
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.201295
基于目标物诱导酶循环放大反应,借助Hemin/G-四链体对L-半胱氨酸(L-Cys)的催化氧化作用,构建了聚集诱导发光(AIE)分子介导的荧光生物传感器,实现了癌胚抗原(CEA)的免标记、高灵敏检测。以弱发光的马来酰亚胺功能化四苯乙烯(TPE-M)作为信号源,其可与L-Cys反应,使荧光增强。当目标物存在时,CEA引发聚合酶/内切酶辅助的循环放大反应,原位生成大量Hemin/G-四链体,其催化氧化L-Cys变成胱氨酸(Cys-cys),阻止L-Cys与TPE-M反应,致使传感体系的荧光强度降低;当CEA不存在时,L-Cys可继续与TPE-M反应,体系荧光信号增强。基于体系中荧光信号的变化,即可实现CEA的免标记、高灵敏检测,检出限为0.033 fmol/L。本传感器具有优异的选择性、稳定性与抗干扰能力,为生物样品中CEA的灵敏与准确检测提供了新方法。
关键词: 聚集诱导发光, 免标记, 癌胚抗原, 荧光, 生物传感器
基于络合反应纳米自聚集的荧光/表面增强拉曼光谱双传感模式检测锌离子
郑思倾 , 李丹 , 邓维 , 司文帅 , 白冰
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.201306
纳米光学探针具有独特的结构特征和光学特性,受到广泛的关注。本研究合成了一种新的荧光/表面增强拉曼散射(SERS)双模式纳米光学探针,利用羟基苯甲酸衍生物(NAMH)的酚羟基和席夫碱对Zn2+具有优良亲和力的特性,构建了NAMH修饰银纳米颗粒(AgNPs@NAMH)探针,AgNPs@NAMH与Zn2+之间发生特异的络合作用,诱导荧光信号猝灭,可用于复杂样本中Zn2+的荧光检测,检出限为0.32 nmol/L。此外,络合反应引发AgNPs发生自聚集,可实现对Zn2+的超灵敏SERS检测,检出限为0.68 pmol/L。本方法具有操作简单、快速、高灵敏和高选择性等优点,为环境污染物的即时检测提供了技术支持。
关键词: 荧光, 表面增强拉曼光谱, 络合反应, 锌离子
基于碳量子点荧光开启检测还原性生物小分子的研究进展
张昊晨 , 郭永明
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.201349
人体内的生物分子参与许多重要的生命活动,特别是一些具有还原性的生物小分子,对维持人体健康和抵御疾病具有重要作用,因此,还原性生物小分子的快速准确检测具有重要意义,其中荧光开启(Fluorescence turn-on)检测是一种灵敏度高、操作简便的检测方法。碳量子点(CQDs)是近年出现的一种结构新颖的零维荧光碳纳米材料,具有生物兼容性好、毒性低、易制备、价格低、光稳定性好、荧光量子产率高等优点,在还原性生物小分子荧光开启检测方面极具应用潜力。本文重点介绍了近三年CQDs在葡萄糖、抗坏血酸、多巴胺、生物硫醇、尿酸荧光开启检测中的研究进展,并对CQDs在这些生物小分子荧光开启检测中面临的机遇与挑战进行了论述。
关键词: 碳量子点, 生物小分子, 荧光, 检测, 评述
基于核酸适配体和金纳米颗粒的荧光比色双模式检测As(Ⅲ)
袁敏 , 王梦雪 , 郑玉竹 , 曹慧 , 徐斐 , 叶泰 , 于劲松
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.201180
基于金纳米颗粒(AuNPs)对荧光基团的荧光共振能量转移和其自身独特的光学效应,结合高亲和力和高特异性的核酸适配体,建立了一种荧光和比色双模式检测As(Ⅲ)的方法。将荧光基团修饰的As(Ⅲ)特异的核酸适配体(FAM-Apt)吸附在未修饰的AuNPs表面,FAM-Apt与AuNPs之间发生荧光共振能量转移,导致荧光猝灭。体系中存在As(Ⅲ)时,As(Ⅲ)与FAM-Apt结合,使FAM-Apt从AuNPs表面释放,荧光增强;同时,失去FAM-Apt保护的AuNPs在盐溶液中发生聚集,溶液由红色变为蓝灰色,因此可以通过荧光和比色双模式进行As(Ⅲ)的检测。荧光强度和吸光度比值的变化分别与As(Ⅲ)浓度呈良好的线性关系,荧光法的线性检测范围为5~800 μmol/L,检出限为3.64 μmol/L(3σ);比色法的线性检测范围为5~100 μmol/L,检出限为3.42 μmol/L(3σ);两种模式综合后的线性检测范围为5~1000 μmol/L,检出限为1.55 μmol/L(3σ)。本方法简单、快速、易操作,两种检测模式可以相互验证和联合使用,并成功用于检测果蔬中的As(Ⅲ),为其它生物小分子、金属离子和蛋白质的检测提供了一种基于核酸适配体的通用方法。
关键词: 三价无机砷, 核酸适配体, 金纳米颗粒, 荧光, 比色, 双模式检测
双链特异性核酸切割酶等温循环扩增结合高效液相色谱高灵敏检测双目标microRNA
祁桐 , 宋畅 , 陈文慧 , 唐良秀 , 鞠嘉和 , 沈薇 , 孔德昭 , 唐盛
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.201298
通过双链特异性核酸切割酶(DSN)循环扩增策略结合高效液相色谱(HPLC)法,实现了对两种疾病标志物microRNA(miRNA)的选择性分离和高灵敏检测。采用酶循环等温扩增策略增强了目标miRNA的信号,提高了HPLC法检测核酸的灵敏度。利用固定在磁珠上的不同长度和碱基序列的DNA探针实现了不同miRNA信号的色谱分离,磁性分离使背景噪音最小化,动态范围扩大。对目标miRNA-155的检出限为0.30 fmol/L,对miRNA-21的检出限为0.24 fmol/L。将本方法用于检测红斑狼疮、宫颈癌和卵巢癌血清样本中的miRNA-155和miRNA-21,结果与实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)结果相当。
关键词: microRNA, 双目标测定, 荧光, 双链特异性核酸切割酶, 酶循环等温扩增, 高效液相色谱
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