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W/O/W型双乳液滴在微通道内生成过程的研究
刘赵淼 , 杜宇 , 逄燕
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171187
以双乳液滴为模板制备的新型腔室型微颗粒为物质封装提供了一个受保护的内部空间,研究三相流速对双乳液滴生成机制的影响,对合成单分散微粒及精确调控有重要指导意义。采用实验和数值模拟相结合的方法研究了三相同轴毛细管微通道内W/O/W型双乳液滴的生成过程,主要考察了三相流速对双乳液滴生成模式、尺寸的影响。结果表明,随着外相流量的增加,双乳液滴的尺寸急剧减小,频率显著增加,液滴生成模式由Dripping流转换为Narrowing Jetting流,双重乳液的单分散度降低。随着中间相流量的增大,双乳液滴外径大幅增加,而内径却呈相反规律变化,液滴生成频率先增大后趋于稳定。此时液滴生成模式由Dripping流转换为Widening Jetting流;当Q2/Q1>6后,将会生成多核型双乳液滴,在未添加表面活性剂的情况下,内部液核将自发相互融合。双乳液滴的内径随内相流量的增加而显著增大,在外部水相流量一定条件下,双乳液滴外径与内、中相流量之和成正比,与二者之比Q1/Q2无关。通过三相流量调节实现了对生成双乳液滴的尺寸规格、核-壳比率及其所含内部腔室结构等的精确操控。
关键词: 微液滴, 双乳液滴, 同轴流动, 数值模拟
基于组合式微流控芯片的双核液滴制备方法研究
王蒙 , 朱丽 , 肖纳 , 季成炜
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191347
构建了一种基于微型接头组合毛细管的微流控芯片用于双核液滴的制备。T型微流控芯片由T型接头及玻璃毛细管组合而成。此微流控芯片可生成高通量、高均匀度的液滴,且无需对通道进行疏水或亲水化处理即可生成水包油型(O/W)或油包水型(W/O)液滴,芯片可重复利用,可靠性高。利用COMSOL建立三维仿真模型,对T型接头内部圆截面通道生成液滴过程进行了仿真。采用T型微流控芯片,通过改变连续相流量及分散相流量,得到了高通量、高均匀度的W/O型液滴。十字型微流控芯片由十字型接头及玻璃毛细管组合而成,利用十字型微流控芯片生成了两种不同颜色排列的W/O型液滴。在此基础上,利用十字型-T型组合微流控芯片,通过调节外相流体流量对双色液滴进行包裹,制备得到水包油包水型(W/O/W)双核液滴。本研究提供了一种无需专业设备即可在短时间内简便、低成本地生产双核液滴的方法。
关键词: 微流控芯片, 双核液滴, COMSOL仿真
碳链长度及不饱合度对脂肪酸低场核磁弛豫特性的影响
成实 , 王欣 , 刘宝林
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171056
对不同碳链长度及饱和程度的脂肪酸及二、三元混合脂肪酸体系的低场核磁共振弛豫特性进行了研究。结果表明,除乙酸外,随碳链长度增加,横向弛豫时间(T2)及单组分弛豫时间(T2W)均减小;而随不饱和度增加,二者均相对增大。对棕榈酸-油酸、硬脂酸-油酸混合体系而言,随着油酸比例增加,T2T2W均增大;油酸比例大于40%后,会对亚油酸-油酸体系的弛豫响应产生较大影响。随着亚油酸比例增加,各亚油酸-油酸-硬脂酸三元混合体系的T2弛豫时间均增大,峰面积比例(S21)减小,而峰面积比例(S22)增大,油酸比例越高,峰面积比例的变化幅度减小,T2W均增加,且随体系中油酸(OA)比例的增加变化趋缓。
关键词: 脂肪酸, 链长, 不饱和度, 低场核磁共振, 弛豫特性
铁基纳米粒子制备及用于pH响应双模态磁共振成像引导下肿瘤光热治疗
刘建华 , 王雷 , 张天琪 , 王建秋 , 龚雪 , 崔凤至 , 郑建军 , 李波 , 施展
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191045
肿瘤早期诊断对于选择合适的治疗方案至关重要,而单一模态磁共振成像(MRI)难以满足精确诊断的要求。本研究构建了聚丙烯酸(PAA)修饰的Fe3O4@MnO2纳米粒子(Fe3O4@MnO2@PAA)用于pH响应的T1/T2双模态MR成像,同时能够介导肿瘤的光热治疗。以Fe3O4为核,可以使Fe3O4@MnO2@PAA纳米粒子在磁共振成像的T2信号明显减低; MnO2纳米壳在肿瘤内的酸性环境下可分解为顺磁性的Mn2+,能够增强T1信号。这种pH响应的T1/T2双模态MRI造影剂具有良好的敏感性和特异性,可以为肿瘤诊断提供更全面、更详实的信息。此外,Fe3O4@MnO2@PAA纳米粒子在近红外区表现出优异的吸收能力,可作为一种良好的光热转换材料介导肿瘤的光热治疗。这种pH响应的双模态磁共振成像介导光热治疗的新型纳米诊疗剂,在肿瘤的MRI诊断及光热治疗方面表现出良好的应用潜能。
关键词: 诊疗剂, 磁共振成像, 双模态成像, 近红外光, 光热治疗
碳纳米材料修饰阳极电极对微生物燃料电池传感器水体毒性检测灵敏度的影响
余登斌 , 江岚 , 王沛 , 李婷 , 董绍俊
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171372
微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)传感器检测水体毒性灵敏度偏低是阻碍其实际应用的瓶颈之一。本研究利用多壁碳纳米管(MWNT)和导电炭黑(GCB)修饰石墨毡(GF),作为阳极电极启动MFC传感器。考察了碳纳米材料修饰阳极电极对MFC传感器电化学性能及水体毒性检测灵敏度的影响。结果表明,GCB和MWNT修饰的电极比未修饰的电极内阻小,MFC的功率输出由大到小的顺序为:GCB/GF-MFC(2.63 W/m2)> MWNT/GF-MFC(2.56 W/m2)> GF-MFC(2.09 W/m2)。以3,5-二氯苯酚(DCP)作为模型毒物进行毒性检测实验,10 mg/L DCP对3个MFC毒性传感器的平均抑制率为:MWNT/GF-MFC(31.8%)> GCB/GF-MFC(26.3%)> GF-MFC(20.1%),碳纳米材料修饰阳极电极组装MFC的毒性检测灵敏度均有所提高,MWNT/GF-MFC灵敏度最高。本研究对MFC型传感器在水污染预警中的实际应用研究提供了参考。
关键词: 碳纳米材料, 生物传感器, 微生物燃料电池, 毒性, 抑制率
基于滚环扩增及串联G-四链体-血红素DNA酶的高灵敏“Turn-on”型Hg2+传感器研究
张何 , 王青 , 傅昕 , 赵智粮
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181346
以聚苯乙烯微球为载体,利用滚环放大技术,发展了一种以串联G-四链体-血红素DNA酶催化及T-Hg2+-T特异识别为基础的"Turn-on"型Hg2+高灵敏生物传感器,用于尿液样本中Hg2+的高效检测。通过链霉亲和素和生物素的特异性结合,将富T生物素化Hg2+捕获探针固定至微球表面,当Hg2+存在时,通过形成T-Hg2+-T结构将含有G-四链体互补序列的环化单链DNA序列捕获至微球表面,滚环扩增后在微球表面产生大量包含串联G-四链体的DNA序列。当氯化血红素(Hemin)插入G-四链体后,形成具有增强催化活性的G-四链体-hemin DNA酶,可催化ABTS和H2O2反应形成ABTS·+,在420 nm处具有最大吸收。考察了多种因素对检测体系的影响,在最优实验条件下,此方法对Hg2+的线性检测范围为0.4~100 pmol/L,检出限为0.3 pmol/L(S/N=3),回归方程为ΔA420 nm=0.1+0.0019CHg2+(pmol/L)。当共存离子大量存在时,传感器对Hg2+仍然具有高的选择性。应用于尿液样品中Hg2+检测,加标回收率为94.0%~106.0%,相对标准偏差(RSD)为1.4%~2.6%。此方法具有良好的选择性、灵敏度及抗干扰能力,可用于复杂样品中Hg2+的检测。
关键词: G-四链体-血红素DNA酶, 滚环放大, 汞离子, 尿液分析, 比色分析
二氧化钛纳米管阵列/钛pH电极制备与表征
李振 , 刘寒蒙 , 姚志霞 , 孙玉静 , 李壮
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.181459
采用阳极氧化法,在含有NH4F以及乙二醇和水的混合溶液中,阳极氧化金属钛丝,制备二氧化钛纳米管阵列/钛(TiO2 NTAs/Ti)作为pH电极。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对电极进行了表征。考察了电极的亲水性以及表面化学吸附氧OH)(性能,探究了pH响应机理。当控制电解电压为30 V、电解液为含有NH4F (0.5%,w/w)以及乙二醇和水(9:1,V/V)的混合溶液、阳极氧化时间为10 min时,制备的TiO2 NTAs/Ti电极在B-R缓冲溶液(pH=3~11)中具有最佳pH响应,灵敏度为(-55.17 ±0.28) mV/pH,相关系数(R2)>0.9966。常见离子对电极的影响可以忽略不计。制备的pH电极具有良好的稳定性,并成功用于维生素饮料和海水pH值的测定。
关键词: 二氧化钛, 纳米管, pH电极, 阳极氧化, 金属氧化物
便携式血糖仪检测汞离子
石维平 , 蔡杰 , 杨雅妮 , 罗欢欢 , 刘冰倩 , 付秋平
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.191311
利用T-Hg2+-T错配对汞离子(Hg2+)的特异性识别,以Fe3O4纳米磁珠(Fe3O4 nano-magnetic beads,MB)为反应平台,便携式血糖仪(Portable blood glucose meter,PGM)为检测手段,构建了一种简便灵敏的Hg2+检测方法。采用柠檬酸钠还原法制备金纳米颗粒(Gold nanoparticle,AuNPs),其表面用末端巯基化且富含胸腺嘧啶(T)的寡核苷酸探针(S1)和葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,GOx)修饰。在Hg2+存在下,功能化AuNPs通过T-Hg2+-T配对被捕获到富T探针(S2)修饰的MB上,AuNPs表面的GOx将葡萄糖(Glucose,Glu)氧化成葡萄糖酸和H2O2,使反应液中Glu含量降低,由PGM定量检测Glu含量。优化得到最佳实验条件:S2与GOx体积比为1:3,Hg2+反应时间为2 h,Glu水解时间为1 h。在最优条件下,Hg2+浓度在0.05~8.00 nmol/L范围内,体系PGM响应与的Hg2+浓度对数呈良好的线性关系,检出限为0.02 nmol/L (3σ)。实际水样中Hg2+的加标回收率为97.8%-113.7%,相对标准偏差为0.2%-1.3%,可以满足实际水样中Hg2+的检测要求。
关键词: T-Hg2+-T, 四氧化三铁纳米磁珠, 金纳米颗粒, 便携式血糖仪, 汞离子(Ⅱ)
硅藻土基有色粉末显现复杂背景上潜指纹的图像增强分析
智晓晨 , 袁传军 , 李明 , 郑雨桐 , 王首智 , 王路宁
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.181695
在法庭科学领域,指纹鉴定是一种身份认定的可靠方法,复杂背景上潜指纹的显现和图像增强尤为重要。本研究使用硅藻土基有色粉末显现复杂背景上的潜指纹,并开展显现后的图像增强分析。采用酸洗和热处理后的硅藻土作为基质材料,扫描电子显微镜观察到硅藻土颗粒呈半径15 μm的圆盘状,氮气吸附脱附测试表明,硅藻土的BET比表面积为38.7 m2/g,孔径集中在4.5 nm,累计孔体积为0.067 cm3/g;然后利用物理吸附原理将有机染料与硅藻土复合,选取的染料是在分子结构上相似但颜色差异较大的孔雀石绿和结晶紫,根据紫外可见光谱拟合出的回归直线方程分别为y=0.1336x-0.01304(R2=0.99945)和y=0.1136x-0.00400(R2=0.99939),得到硅藻土对两种染料的吸附容量分别为0.60和0.62 mg/g,基于此制备出孔雀石绿-硅藻土粉末和结晶紫-硅藻土粉末。以食品包装盒和饮料标签作为具有复杂背景的客体,使用制备的硅藻土基有色粉末显现这类客体表面的潜指纹,分别借助Photoshop和Image J图像处理软件进行RGB图像通道分离和灰度统计分析,从定性和定量两个层面分析了图像增强效果。研究结果表明,硅藻土基有色粉末结合图像处理软件,能够有效滤除复杂背景干扰,得到清晰的指纹图像。
关键词: 法庭科学, 潜指纹显现, 硅藻土, 有机染料, 图像增强
基于三唑磷残留限量值的多检测线免疫试纸条的制备与应用
龚航 , 刘贝贝 , 李盼 , 何丹 , 郭逸蓉 , 王利民 , 华修德 , 王鸣华 , 刘凤权 , 徐振林 , 张存政 , 王丽
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.171277
建立了基于三唑磷残留限量值(MRL)的免疫层析检测方法,可裸眼观察判断谷物、蔬菜和水果中的三唑磷农药残留水平。以粒径20 nm的胶体金标记三唑磷单克隆抗体于金标垫上,包被不同浓度的三唑磷包被原(检测线T1、T2、T3线)、羊抗小鼠IgG抗体(质控线C线)于硝酸纤维素(NC膜)上,与吸水垫及PVC底板组合成层析试纸条。以大米、甘蓝和苹果为对象,优化了样品前处理方法、提取试剂等条件。结果表明,基于1/10三唑磷MRL值的试纸条(Ⅰ)对三唑磷的裸眼观察检测灵敏度可达0.005、0.01和0.02 μg/mL,优化调整后获得试纸条Ⅱ灵敏度设定为国标GB2763中的三唑磷MRL值依次为0.05、0.1和0.2 μg/mL,并与3条检测线一一对应。结合前处理方法优化结果,样品经乙腈提取后,用PBS稀释10倍或者等体积溶剂置换后检测,此两种试纸条在8~12 min内均可准确判定农产品中三唑磷的残留是否超过MRL值,同时多区间定量范围的设定亦可较为准确地定量其残留值,结果与GC方法一致。本研究采用基于MRL值的3条检测线,对检测结果的判定更为直接、准确,无需换算,为基于MRL农产品安全性的快速判断提供了更为直观、简单、准确的方法。
关键词: 三唑磷, 免疫层析试纸条, 残留限量值, 快速检测
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