原位信号放大光电化学传感器用于黄曲霉毒素检测

黄曲霉毒素B1(AFB1)是已知的化学物质中致癌性最强的一种,其广泛存在于天然食物中。黄曲霉毒素B1通过污染食物如花生、玉米、稻谷、小麦、花生油等粮油食品,进而危害人和动物的生命安全。黄曲霉毒素耐热,280 ℃才可裂解,故一般烹调加工温度下难以破坏。中国食品卫生标准中规定了几种主要易受污染的食物中黄曲霉毒素B1的允许量标准,玉米、花生、花生油中黄曲霉毒素B1允许量为≤20μg/kg;其他食用油为≤10μg/kg;其他粮食、豆类、发酵食品为≤5μg/kg。因此,开发能够灵敏,快速检测痕量黄曲霉毒素B1的有效方法在食品安全分析方面具有重要意义。光电化学传感器是在电化学传感器基础上发展起来的一类传感元件,由于它的信号激发源和检测的信号是来自不同的能量形式,因而具有其特有的低背景信号、高灵敏度、易微型化的特点,光电化学传感研究一直备受关注。众所周知,光电化学传感器的检测性能很大程度上取决于光敏材料的性质和由于目标物引起的信号变化程度。因此选择合适的光电化学材料和设计信号放大的策略对于构建一个优秀光电化学传感器是非常重要的。基于以上要素,近日福州大学唐点平教授(点击查看介绍)课题组设计了一种用脂质体包裹的电子给体多巴胺作为信号标记物用于增强Mn2+掺杂的Zn3(OH)2V2O7•2H2O 纳米带的光电化学信号的光电化学传感器。通过监测由于脂质体裂解释放电子给体多巴胺带来的光电流信号的变化,从而实现对黄曲霉毒素B1的高灵敏性及选择性的检测。由于脂质体是一个双分子包裹的中空䑋泡结构,具有强大的负载能力,能够包裹大量的多巴胺来进行信号放大,有利于提高传感器灵敏度实现低检测限。其次Mn2+掺杂的Zn3(OH)2V2O7•2H2O 纳米带的低维度和超薄结构,有利于电子和空穴的分离并且其具有合适的带隙宽度有利于对可见光的吸收,能产生稳定而强的光电流。与此同时,利用脂质体信号放大技术避免使用对于环境要求高而且昂贵的酶。其次,选择Mn2+掺杂的Zn3(OH)2V2O7•2H2O作为光敏材料,制备简单并且对环境友好,避免使用一些具有一定毒性的无机半导体。本工作的主要意义是构建一种操作简单,对环境友好,快速灵敏的光电化学传感器,并且该传感器不仅可以用于黄曲霉毒素B1的检测,也可以用于其他的生物毒素和肿瘤标志物。该论文作者为:Youxiu Lin, Qian Zhou, Dianping Tang原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Dopamine-Loaded Liposomes for in-Situ Amplified Photoelectrochemical Immunoassay of AFB1 to Enhance Photocurrent of Mn2+-Doped Zn3(OH)2V2O7 NanobeltsAnal. Chem., 2017, 89, 11803–11810, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b03451导师介绍唐点平http://www.x-mol.com/university/faculty/9535

来源: X-MOL 2018-02-21

郭东升课题组在“杯芳烃超灵敏特异性荧光检测癌症标志物”领域取得重要进展

南开大学化学学院郭东升教授(点击查看介绍)课题组一直从事杯芳烃超分子化学的研究工作。在设计合成新型水溶性杯芳烃衍生物的基础上,着重考察其分子识别与组装等基础理化性质,进而将其应用到生物医药领域,包括生物传感、调节蛋白结构/活性、药物递送和超分子光诊疗等,从而实现系列重大疾病的诊断和治疗。最近,该课题组成功将所设计的新型胍基杯芳烃应用于生物传感领域,实现了对血清中卵巢癌标志物溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid, LPA)的超灵敏和特异性检测(图1)。图1. 杯芳烃超灵敏特异性荧光检测癌症标志物LPA机理示意图定量检测血液中癌症标志物对于癌症早期诊断,提高患者存活率具有重要科学意义和实际应用价值。LPA是卵巢癌等妇科恶性肿瘤早期诊断的理想标志物,但其在血液中的含量很低(0.1-63.2 μM),且血液中干扰物众多,因此检测难度大。目前大多数检测LPA的方法都需要精密的仪器和复杂的操作。近年来,光谱法由于其成本低、操作简单、灵敏度高等优势引起了人们广泛的关注。为了实现LPA的高灵敏和特异性光谱检测,设计合成对LPA具有选择性强键合的人工受体成为一大挑战。图2. 胍基杯芳烃的合成路线及与LPA的键合南开大学郭东升教授课题组构建了一个基于杯芳烃的超分子传感体系,用以检测血清中的LPA。首先,作者根据LPA的结构特点,设计合成了新型胍基修饰杯芳烃受体,并详细考察了其与LPA的键合行为。实验结果表明,该杯芳烃通过静电、氢键、疏水、C-H…π等协同作用达到对LPA的强键合,其结合常数高达纳摩尔(nM)级(图2)。对LPA选择性强键合的人工受体的设计合成是其分析检测的化学基础。图3. LPA的定性和定量检测 借助指示剂置换检测(Indicator Displacement Assay)方法,作者实现了在缓冲溶液中对LPA的定量检测,检测限低至5.6 nM。采用差异传感(differential sensing)手段,进而实现了对LPA的特异性检测(图3)。在此基础上,作者将该超分子传感体系应用于血清中LPA的检测。在无需对血清进行任何处理的情况下,可直接定量检测出LPA的浓度,检测限低至1.7 μM,符合临床诊断的需要。采取卵巢癌小鼠和正常小鼠血液样本,对比实验发现荧光信号给出显著性差异,即该超分子传感体系能够有效区分患癌血液和正常血液。这一基于杯芳烃分子识别的超分子传感方法在卵巢癌等妇科恶性肿瘤早期诊断中具有广阔的应用前景。这一研究成果已申报国家发明专利(201711391952.0),并于近期发表在Chem. Sci. 上,文章第一作者是南开大学博士研究生郑哲,通讯作者是郭东升教授。该论文作者为:Zhe Zheng, Wen-Chao Geng, Jie Gao, Yu-Ying Wang, Hongwei Sun, Dong-Sheng Guo*原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Ultrasensitive and specific fluorescence detection of a cancer biomarker via nanomolar binding to a guanidinium-modified calixareneChem. Sci., 2018, DOI: 10.1039/C7SC04989G导师介绍郭东升http://www.x-mol.com/university/faculty/11835

来源: X-MOL 2018-02-20

G-wire信号放大策略构建免标记“Off-On”光电化学生物传感器实现癌细胞中miRNA检测

MicroRNA(miRNA)作为短链非编码RNA分子,与基因调控、免疫细胞的分化发育及肿瘤早期诊断密切相关,因此,对于miRNA的检测在疾病诊断及分子生物学的功能分析方面都具有十分重要的意义。由于miRNA自身的低表达、小尺寸、序列同源性等特性,其准确灵敏的分析检测面临着巨大的挑战。光电化学(Photoelectrochemistry,PEC)核酸生物传感器在构建通用型检测平台上展现巨大潜能,然而,大多数PEC核酸生物传感器依赖“Signal-Off”或“Signal-On”模式来实现检测目的,这可能导致不可忽略的背景信号或假阳性信号的产生,从而影响PEC核酸生物传感器的分析表现。因此,探寻新颖的信号放大策略并用于高灵敏PEC核酸生物传感器构建的任务迫在眉睫。近期,西南大学化学化工学院李念兵(点击查看介绍)、罗红群(点击查看介绍)教授团队巧妙地设计“Off-On”模式,利用G-wire超级结构信号放大策略,构建了一种通用型光电化学传感平台实现对miRNA的灵敏检测。其工作原理如图1所示。首先,利用微乳法合成了超薄磷酸铜纳米片(CuPi NSs),并用紫外光诱导还原在其上均匀生长一层金纳米颗粒,以此为光阴极材料(Au-CuPi NSs)来构建修饰电极(Au-CuPi NSs/GCE);然后,设计了两个具有polyA末端的界面探针(P1,P2),polyA末端可保证P1、P2有序固定在修饰电极基底上,同时P1、P2部分碱基可发生碱基互补配对形成DNA双螺旋结构,带正电的金溶胶(GNPs)可通过静电吸附作用与之结合。鉴于GNPs的局域表面等离子体共振吸收,此时会获得Signal-Off光电流信号,接着,通过DNA四通路结构识别目标物miRNA,并在核酸内切酶Nb.BbvCI辅助下定量输出c-myc序列。在Mg2+作用下,通过π-π堆积作用形成高度有序的G-wire超级结构;同时,引入具有光电活性的5,10,15,20-四苯基-21H,23H-卟吩氯化锰(III)(TSPP),由于TSPP自身存在离域π电子,可通过抑制光生载流子复合实现信号放大的目的,最终可获得Signal-On光电流信号。该策略为miRNA高灵敏分析检测开辟了新途径,有望用于癌症早期诊断。图1.(a)免标记“Off-On”光电化学生物传感器构建示意图;(b)G-wire超级结构形成原理图相关研究发表在Analytical Chemistry 上,西南大学博士研究生叶萃为论文第一作者。该论文作者为:Cui Ye, Min Qiang Wang, Hong Qun Luo, and Nian Bing Li原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Label-Free Photoelectrochemical “Off−On” Platform Coupled with G Wire-Enhanced Strategy for Highly Sensitive MicroRNA Sensing in Cancer CellsAnal. Chem., 2017, 89, 11697-11702. DOI: 10.1021/acs.analchem.7b03150导师介绍李念兵http://www.x-mol.com/university/faculty/13969 罗红群http://www.x-mol.com/university/faculty/13970

来源: X-MOL 2018-02-20

温敏性裂开型核酸适配体用于肿瘤免标记检测

肿瘤是威胁人类健康和生命的严重疾病,我国国家统计局发布的《中国统计年鉴2016》显示,2015年全国城市居民和农村居民主要疾病死亡率的排名统计中恶性肿瘤疾病的死亡率分别为26.44%和23.22%,超过心脏病或脑血管疾病,成为第一位死因,严重降低了人们的生活质量和幸福指数。探索肿瘤检测的新方法和新工具,对于实现肿瘤早期诊断、进而改善患者的治愈率和生存率具有重要意义。核酸适配体(Aptamer)作为一种人工合成的“化学抗体”,能够特异性的识别肿瘤相关标志物和肿瘤细胞,具有亲和力强、靶向性好、合成简便、性质稳定等一系列优点,目前已被认可为新一代的分子识别探针,在肿瘤相关基础研究中得到广泛应用并展现出重要价值。其中,核酸适配体结合聚合酶链式反应技术(Apta–PCR)用于肿瘤细胞检测具有分析快速、灵敏度高等优点,然而现今报道的 Apta–PCR 方法一般需要破坏细胞以获得Aptamer片段进行PCR放大,不利于细胞的后续分析研究,或者需要对Aptamer进行特殊修饰,成本昂贵。图1. 基于裂开型 Aptamer 结合 PCR 技术用于肿瘤细胞的免标记高灵敏检测原理示意图湖南大学分析化学国家重点实验室的王柯敏教授(点击查看介绍)课题组采用其之前发展的裂开型核酸适配体(Chem. Commun., 2016, 52, 1482-1485; Chem. Commun., 2016, 52, 1590-1593),利用其高效靶向细胞的能力及其温度敏感的性质,可特异性识别靶肿瘤细胞并通过简单温和的调控温度方式回收Aptamer片段,进一步结合PCR技术,建立一种免标记高灵敏检测肿瘤细胞的新方法。如图1所示,该split apt–PCR平台由split apt–a和split apt–b两条裂开型Aptamer探针组成,其中一条探针即split apt–a探针由Aptamer主体和PCR引物两部分构成,具备两个特性:其一是能够与另一条Aptamer 探针 split apt–b 形成裂开型Aptamer对,在特定的温度下(4 ℃)特异性识别靶细胞,升高温度(37 ℃)后,丧失靶细胞识别能力,进而从细胞表面脱离;其二是split apt–a两端具备PCR引物序列结构,可通过PCR技术进行扩增放大,结合DNA嵌入染料SYBR Green I可实现目标物的免标记分析。实验原理可简述如下:split apt–a与split apt–b探针在冰上与分析物孵育一段时间后,离心,调控温度至37 ℃,分离出 split apt–a探针,采用PCR技术进行扩增,经过SYBR Green I染色后进行荧光分析,实现肿瘤细胞的简单免标记检测。该设计不但成本低廉,而且通过温度的控制实现Aptamer的特异性靶向和解离,手段简单、温和,不影响膜蛋白及细胞活性,为靶标后续分析提供了可能性。该工作最近发表在Chemical Communications 上,文章第一作者为湖南大学博士研究生汤进录,通讯作者为石慧副教授和王柯敏教授。该论文作者:Jinlu Tang, Xiaoxiao He, Yanli Lei, Hui Shi, Qiuping Guo, Jianbo Liu, Dinggeng He, Lv'an Yan and Kemin Wang原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Temperature-responsive split aptamers coupled with polymerase chain reaction for label-free and sensitive detection of cancer cellsChem. Commun., 2017, 53, 11889-11892, DOI:10.1039/C7CC06218D导师介绍王柯敏http://www.x-mol.com/university/faculty/10117

来源: X-MOL 2018-02-18

高效捕获和灵敏检测循环肿瘤细胞的纳流控新方法

癌症是造成人类死亡的主要原因之一,据癌症统计数据显示,癌症引起的死亡90%以上都是由癌转移引起。在肿瘤转移扩散过程中进入外周血循环的肿瘤细胞被称为循环肿瘤细胞(CTCs)。当CTCs从原发部位脱落,进入外周血循环,转移至宿主器官部位,最终导致了癌症的相关死亡。因此,CTCs的早期发现,对癌症早期诊断具有重要意义。但是,由于CTCs在早期癌症患者的外周血中数量极少,大约每106~107个白细胞中只有一个CTC,因此对CTCs的分离和检测具有极大的挑战性。近日,中国药科大学王琛(点击查看介绍)课题组和南京大学夏兴华(点击查看介绍)教授课题组合作,发展了一种基于阵列离子-纳米通道复合结构和电化学检测技术,对CTCs进行高效捕获和灵敏检测的纳流控新方法(图 1)。该工作首先在离子通道表面修饰适体探针分子,通过特异性识别CTCs膜上的特定蛋白,实现CTCs的高选择性捕获。被捕获的CTCs显著影响离子-纳米复合结构的物质传输性质,因此采用原位电化学技术,可实现CTCs的高效捕获和灵敏检测(图2A/B)。捕获的CCRF-CEM细胞采用全能核酸酶消化裂解而释放。通过细胞荧光染色图(图2C/D)分析可知,在捕获前后细胞活性变化不大,即捕获过程对细胞损伤较小,有利于细胞的后期研究。该研究提供了一种简单、灵敏、无标记的CTCs捕获和检测新方法,在癌症的早期诊断和临床治疗方面具有重要的应用价值。 图 1. (A)细胞捕获、检测与释放的装置示意图;(B)细胞在离子-纳米通道复合结构上捕获和释放过程的示意图;(C)细胞捕获和释放前后复合结构的物质传输性质。图 2. (A)不同CTCs浓度下离子-纳米通道复合的i-v曲线图;(B)不同CTCs浓度下离子-纳米通道复合在-1V电压处电流值的绝对值。(C)CTCs捕获前溶液中细胞的AO /PI双染色的荧光显微图;(D)CTCs经全能核酸酶消化释放后溶液中细胞的AO /PI双染色的荧光显微图。该研究成果近期发表于美国化学会期刊Analytical Chemistry,中国药科大学硕士研究生曹静为该论文的第一作者。该项目得到国家自然科学基金和江苏省自然科学基金的支持。该论文作者为:Jing Cao, Xiao-Ping Zhao, Muhammad Rizwan Younis, Zhong-Qiu Li, Xing-Hua Xia,* Chen Wang*原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Ultrasensitive Capture, Detection, and Release of Circulating Tumor Cells Using a Nanochannel–Ion Channel Hybrid Coupled with Electrochemical Detection TechniqueAnal. Chem., 2017, 89, 10957-10964, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b02765王琛博士简介王琛,中国药科大学理学院副教授。2011年于南京大学取得分析化学博士学位;2012年至2016年,在南京大学物理系从事博士后研究;2016年至2017年在美国麻省理工学院材料科学学院进行访学研究。主要研究方向为微纳流控分析新方法研究。已在ACS Nano, Anal. Chem. Lab Chip, Chem. Eur J, ACS Appl. Mater. Interfaces, Electrochem. Commun. 等刊物发表论文30余篇。王琛http://www.x-mol.com/university/faculty/48468 夏兴华http://www.x-mol.com/university/faculty/11579

来源: X-MOL 2018-02-13

中南民族大学在有机小分子结构测定方法上取得进展

结构测定是分子科学研究的基础问题,近半个世纪以来一直为研究热点,并不断取得突破。分子空间结构表征的三大利器分别为单晶衍射(X-ray)、电镜(EM)、核磁共振(NMR)。近年来,晶体海绵法(crystalline sponge method)、冷冻电镜(Cryo-EM),有机小分子测定的扫描隧道显微镜(STM)和高分辨原子力显微镜(AFM)等瓶颈技术相继举得突破。而NMR作为有机分子结构测定常用的方法,其在构象分析方面是单晶衍射与电镜所无法比拟的。残留偶极耦合(Residual dipolar coupling, RDC)蕴藏着丰富的立体结构信息,反映溶液NMR所无法检测的长程和全局空间关系,实现“分子空间结构成像”,可用于分子的构成、构型、构象等立体化学研究,在生物大分子测定中已成为日常方法。但在有机小分子体系中,由于样品极性范围宽,性质多样,信号易受定向介质干扰等,长期以来面临的关键难题是缺乏有效定向介质,不易实现检测,严重限制了其广泛应用。在国家自然科学基金面上项目和中德中心国际合作项目的资助下(项目资助号:21572164和GZ1289),中南民族大学药学院雷新响教授(点击查看介绍)课题组在与阿尔茨海默症相关的β-淀粉样蛋白(amyloid β-protein,Aβ)聚集效应的启发下,利用其核心片段多肽KVLFF的聚集功能,衍生化获得了与甲醇形成溶致液晶的AAKLVFF多肽,可应用于核磁共振残留偶极耦合的测定。通过以青蒿素药物(蒿甲醚)、植物激素赤霉素(GA3)、抗肿瘤药物银杏内酯 B、巨大戟醇(Ingenol)、放线菌素D等分子为例子演示,印证了其测定RDC的准确性,可用于中等极性天然药物及有机分子的三维结构测定。该介质为首例甲醇体系的定向液晶,具有如下特点:(1)液晶的形成临界浓度低(0.5 %)、粘度低、流动性好、易匀场、定向角度可控、测定RDC值准确;(2)多肽的自组装降低了背景信号;(3)制备简易,可保持长时间的稳定;(4)可大批量生产且价格低廉。这为非核磁共振专业人员应用常规化的RDC技术测定复杂天然药物的分子结构提供了便捷方式。图1. 多肽分子及待测分子的结构图图2. 蒿甲醚药物的各向同性和各向异性局部CLIP HSQC二维图相关工作近期发表在著名国际期刊《德国应用化学》上(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 12857 –12861)。16级研究生邱峰、14级本科生白利文同学和王文宣博士后参与了相关工作,德国莱布尼茨分子药理研究所、东北农业大学、温州大学等单位提供了部分样品及晶体结构数据及构象计算。该论文作者为:Xinxiang Lei,* Feng Qiu, Han Sun, Liwen Bai, Wen-Xuan Wang, Wensheng Xiang, and Hongping Xiao原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A Self-Assembled Oligopeptide as a Versatile NMR Alignment Medium for the Measurement of Residual Dipolar Couplings in MethanolAngew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 12857-12861, DOI: 10.1002/anie.201705123关于NMR:介于固体和液体之间的“半固半液”NMR中所能检测到的各向异性参数除RDC外,还包括化学位移各向异性(Residual chemical shift anisotropy, RCSA)、化学四极耦合( Residual quadrupolar coupling, RQC)等,同样反映分子的空间结构信息,不仅在学术界引起关注,同样也引起工业界的兴趣。近期,美国默克Gary E. Martin研究员以各向异性参数确定复杂分子的精确结构为题在Science上发表解析修正若干天然产物及有机分子结构(Science, 2017, DOI: 10.1126/science.aam5349),预示着核磁共振各向异性参数将在有机化学、天然产物、化学制药界中广泛应用,但尚处于“婴儿期”,其检测和阐释有待进一步建立与完善,其价值和应用有待挖掘与拓展。作者简介:雷新响教授课题组长期从事NMR方法在有机化学和天然药物的结构分析研究工作,有关RDC新方法部分研究结果已发表在Chem. Eur. J. (2017, 23, 7653 – 7656), Magn. Reson. Chem. (2017, 55, 297- 303), Angew. Chem. Int. Ed. (2016, 55, 3690-3693) , J. Am. Chem. Soc. (2014, 136: 11280-11283)上,并受《中国科学•化学》邀请撰写专题综述(2017, 47, 1401-1423)。目前,课题组正继续完善、拓展和丰富RDC在天然药物及有机分子测定新方法和应用研究,并深入发展RQC与RCSA测定方法,解决其它方法难于测定同位素手性等问题。欢迎天然产物化学、有机化学或核磁共振及其结构生物学专业的博士加盟,携手推动和推广核磁共振各向异性参数的应用。现以师资博士后招聘1名工作人员,年薪25万起,另加业绩奖金,符合要求者请直接联系雷新响教授。http://www.x-mol.com/university/faculty/48466

来源: X-MOL 2018-02-10

非共价修饰和剥离二维氮化碳提升电化学发光生物传感性能

注:文末有研究团队简介 及本文作者科研思路分析二维材料由于其在厚度方向从三维体相层状降维到单层或少层纳米片会产生许多奇异的物理化学性质,这些性质有望激发下一代的科技革新,从而成为了目前世界范围的研究焦点。近日,东南大学的张袁健(点击查看介绍)团队通过运用非共价的方式实现了二维氮化碳纳米片的剥离和功能化,并将制备的功能化的氮化碳纳米片应用于生物分析偶联生物分子中。作为纳米材料中重要的一种类型,二维材料在催化、光电、电化学、生物医学、传感器等许多关键技术领域产生重大影响。近来,石墨相的氮化碳由于其合适的电子结构,高的稳定性和化学可调节性,在光催化、光电催化和智能组装方面有广泛应用。相比于其他的二维材料,如石墨烯、二硫化钼和黑磷等,石墨相氮化碳的一个显著优势是其有机的属性,使得它的分子结构和电子特性可以很容易调节,例如通过不同前驱体实现的聚合。特别是与传统C3N4相比,最近报道的C2N, C3N2和C3N5都具有令人瞩目的新特性。 氮化碳纳米片通常由两种方法合成,液相超声剥离法和热氧化剥离法。到目前为止,氮化碳纳米片广泛地应用于生物成像和发光免疫中。但是,在其应用于生物分析领域之前,有几个问题需要被解决。首先,氮化碳在大多数的溶剂中分散性差,这限制其进一步应用;再者,传统方法的剥离效率低,常用的超声16小时获得的纳米片的浓度只有0.15 mg/mL;最后,本征氮化碳纳米片是化学惰性的,使得氮化碳纳米片与外来生物分子的有效偶联难以实现,这些都极大地限制了其在生物分析中的应用。尽管近期研究纳米碳材料如碳纳米管和石墨烯的非共价功能化提供了机会去解决上述面临的挑战,但是氮化碳的非共价剥离和界面修饰到目前为止未报道过。为此,研究团队利用芳香分子与氮化碳之间的非共价相互作用,采用简单的机械研磨即实现了氮化碳的自发剥离和表面功能化。此氮化碳纳米片不仅保持了体相氮化碳基本的光电性质,还优化了纳米片的界面,使其能进一步偶联生物分子,解决了氮化碳纳米片在生物分析中面临的界面惰性的挑战。研究团队通过以共价连接DNA为模型,构建了一个检测目标DNA的电化学发光生物传感器,对比于物理吸附DNA的传感器,显示出更高的灵敏度。这种非共价界面修饰的方法极大的拓宽了氮化碳的在生物传感领域的应用范围,并有望应用于智能组装、催化等领域。而且此方法也适用其他二维材料的界面修饰。这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上,文章的第一作者是东南大学博士研究生姬静静,张袁健教授为通讯作者。该论文作者为:Jingjing Ji, Jing Wen, Yanfei Shen, Yanqin Lv, Yile Chen, Songqin Liu, Haibo Ma, and Yuanjian Zhang原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Simultaneous Noncovalent Modification and Exfoliation of 2D Carbon Nitride for Enhanced Electrochemiluminescent BiosensingJ. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 11698−11701, DOI: 10.1021/jacs.7b06708张袁健教授简介张袁健,东南大学化学化工学院教授。1998年-2007年先后在南京大学(NJU)基础学科教学强化部和中国科学院长春应用化学研究所(CIAC, CAS)学习获学士和博士学位,2008年-2012年先后在德国马普胶体界面研究所(MPI-KG)和日本国立物质材料研究所(NIMS)国际青年科学家中心(ICYS)从事科研任博士后和ICYS Researcher(Tenure-Track),2012年起受聘于东南大学(SEU)化学化工学院,任教授、博士生导师。以分析传感为导向,利用电化学和光谱等技术对富碳功能材料的化学制备、电子结构调控、表面性质改性、分子界面组装等方面进行系统研究,探索它们在光电转换和(光)电化学催化效应,并基于此发展新型光、电化学传感应用。 已在J. Am. Chem. Soc.和Angew. Chem. Int. Ed.等发表SCI论文100余篇。研究成果受到国际国内同行的广泛关注,所发表论文被SCI期刊论文正面引用或大篇幅图文并茂重点介绍5000余次,H-index 40。入选第四批中组部“青年千人计划”,作为项目负责人承担国家自然科学基金委、江苏省科技厅、日本学术振兴会等相关项目。研究方向:分析化学:电化学与发光生物传感新策略和生物电化学界面构筑信号转导/人工能源转换:光电转化、光/电化学催化材料化学:可持续发展仿生富碳材料的设计、制备和功能化http://www.x-mol.com/university/faculty/19298 科研思路分析Q:这项研究的最初目的是什么?或者说想法是怎么产生的?A:如上所诉,我们的研究兴趣是研究对富碳的纳米材料的结构、界面和性能调控。众所周知,自被称为“神奇材料”的石墨烯发现以来,其他二维材料如雨后春笋般相继被制备出来,而制备的方法也多种多样。对于氮化碳材料来说,常用的剥离方法包括:超声溶剂剥离法和热氧化剥离法,但这两种方法得到的本征纳米片无法最好的满足生物分析的应用,所以运用非共价的方法对氮化碳进行机械剥离,可以解决上述问题。所以在这个想法基础上做了这个工作。Q:在研究中过程中遇到的最大挑战在哪里?A:这芳香分子的选择上,我们也尝试了带氨基的芘的衍生物,发现只有带负电的芘的衍生物才能实现剥离,并运用Zeta电位进一步的解释了为什么只有带负电的芘的衍生物能剥离。且用带负电的刚果红进一步验证了剥离机理。Q:本项研究成果最有可能的重要应用有哪些?哪些领域的企业或研究机构最有可能从本项成果中获得帮助?A:首先,本文中因非共价作用使得氮化碳纳米片带上了丰富的羧基,在生物分析偶联生物分子,智能组装,传感器,催化等方面具有广阔的应用前景。其次,我们只是选取了其中一类芳香分子(芘的衍生物)去赋予氮化碳一个新的特性,同时未改变其本身的电化学发光性质。我们相信对于氮化碳的非共价功能化,还有多种多样的拥有各种特性的芳香化合物可以探索。同时,此方法对于其他的二维材料也适用。

来源: X-MOL 2018-02-10

具有双光子性质的类花色素染料

花色素(anthocyanidin)是一类广泛存在于高等植物中的水溶性色素,是植物芽、叶、花和果实中的主要显色物质,但天然花色素类物质基本没有荧光,并且稳定性很差。近日,湖南大学的袁林教授(点击查看介绍)团队受花色素结构的启发,通过系统研究花色素分子的构效关系,设计了一类性能优良的类花色素双光子染料(AC-Fluor)。图一. 染料设计示意图该团队在花色素的母体结构上引入保护基团,改善染料的稳定性,另一方面,通过引入桥键,限制染料的自由旋转,提高了染料的量子产率(图一)。在此基础上,他们通过在染料母体上引入具有不同给电子能力的基团,合成了一系列具有不同发射波长的花色素类似物(图二)。结构与光谱性能关系研究表明,R2和R3取代基可以分别对染料的波长和量子产率进行精准调控。图二. 取代基对染料光谱性能的影响同时,AC-Fluor具有很好的双光子发光特性。在水溶液中,这类染料的双光子吸收截面积高达1100 GM。双光子组织成像也表明,这种类花色素染料具有很好的生物相容性和组织穿透力,非常适合于双光子荧光探针的设计与开发。图三. 类花色素染料双光子性能的研究这一成果近期发表在Analytical Chemistry上,文章的第一作者是湖南大学的博士研究生任天兵,通讯作者是袁林教授。该工作也得到国家自然科学基金委等的大力支持。该论文作者为:Tianbing Ren, Wang Xu, Fangping Jin, Dan Cheng, Lili Zhang, Lin Yuan and Xiaobing Zhang原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Rational Engineering of Bioinspired Anthocyanidin Fluorophores with Excellent Two-Photon Properties for Sensing and ImagingAnal. Chem., 2017, 89, 11427, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b02538导师介绍袁林http://www.x-mol.com/university/faculty/40462

来源: X-MOL 2018-02-08

细胞膜蛋白超灵敏定量新技术

定位于生物膜的蛋白质分子是联系“细胞王国”与胞外环境的一类极为关键的生物功能分子,在物质运输、细胞通讯、能量代谢、胞内信号转导等细胞过程中扮演着重要的角色,因此对膜蛋白定量分析的重要性不言而喻。然而,由于膜蛋白通常具有疏水结构域、相互作用的异质结,而且存在于复杂的周边环境,因此,对膜蛋白进行定量往往需要繁琐而复杂的前处理,如膜蛋白的分离、提纯等,从而给日常的科学研究及实际应用增加了很多工作量。此外,对于低丰度膜蛋白的定量分析,一些常用的分析方法往往在灵敏度方面不能满足要求。近日,南京大学的李根喜教授(点击查看介绍)课题组转变思路,省去了常规的分离、纯化步骤,提出一种细胞膜蛋白定量的新技术,即直接利用简便的基于核酸扩增的原位分析方法对膜蛋白进行定量,而且实现了极高的灵敏度。该技术是一种基于原位DNA滚环扩增为模板的信号放大策略(in situ rolling cycling replication-templated amplification, isRTA)(如图1),以“原位标记-滚环扩增-循环再放大”的方式进行,第一轮扩增的产物为第二轮信号放大提供模板,实现了两轮级联的核酸原位等温扩增反应,由此被标记膜蛋白的定量信号得以显著增强,细胞膜蛋白得以超灵敏量化。图1. isRTA策略:核酸探针及引物(AP)的标记;DNA滚环扩增(RCA);基于滚环扩增的二次信号放大(RTA)李根喜教授等人进一步利用该技术,选取细胞上的一组膜蛋白进行定量分析,以对不同类型的细胞进行区分和识别。在该工作中,他们将一系列肿瘤相关的标志物(MUC1、EpCAM和HER2)进行量化(如图2),结果表明这些标志物在不同类型的乳腺癌细胞中分布,从而实现了乳腺癌细胞亚群的精确分型。图2. 基于isRTA的多种细胞膜蛋白定量及“色域法”的细胞分型。选取的一组代表性膜蛋白(MUC1、EpCAM和HER2)被定量,随后进行归一化及RGB编码,由此每一种细胞就可以在色域图中找到其定置,实现细胞分型。该技术的优势主要包括:生物相容性和良好的等温反应性;将膜蛋白的测定转化成对核酸的测定,且由核酸组装、切割循环放大获得很强的信号放大能力。两者结合为膜蛋白的定量分析提供了新的思路,降低了实验的复杂性,并可得到超高的灵敏度。这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上,文章的第一作者是博士研究生高涛(现于上海大学从事博士后研究),研究工作得到了国家自然科学基金重点项目的支持。该论文作者为:Tao Gao, Bei Wang, Liu Shi, Xiaoli Zhu, Yang Xiang, Jun-ichi Anzai, Genxi Li原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Ultrasensitive Quantitation of Plasma Membrane Proteins via isRTAAnal. Chem., 2017, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b02025李根喜教授简介李根喜,南京大学教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者;1984~1994年在南京大学化学系高分子化学、分析化学专业学习,分别获学士、硕士和博士学位;1994年6月在该校生化系从事博士后研究,1996年5月出站并留在生化系任教,1996~2000年为副教授,2001年为教授、博士生导师;其中,1998~2000年分别在德国慕尼黑大学生物系、日本东北大学药学部、美国哈佛大学医学院生化与分子药学系从事访问学者工作,1999年1月~2010年5月任南京大学生化系系主任,2006年任上海大学兼职教授,2008年11月~2011年10月任上海大学生命科学学院院长;主要从事生物分子识别与传感及定量分析方法的研究;已发表SCI论文230余篇,他引6500余次,参编Encyclopedia of Sensors 等丛书,并编写了Electrochemical Analysis of Proteins and Cells 等专著;先后担任中国生物化学与分子生物学会理事会理事、蛋白质专业委员会副秘书长、副主任兼秘书长、中国生物物理学会理事会理事、中国仪器仪表学会化学传感器专业委员会委员。http://www.x-mol.com/university/faculty/48460

来源: X-MOL 2018-02-04

基于肽段等重标记的蛋白质泛素化串级质谱定量新方法

注:文末有本文作者科研思路分析蛋白质泛素化是生物体内一种常见的翻译后修饰,参与调节细胞周期进程、蛋白降解以及DNA修复等多种重要细胞生理过程。异常失调的蛋白质泛素化与许多疾病的发生、发展密切相关。在蛋白质组水平上对泛素化进行定性定量分析有助于更进一步了解生物体内蛋白质泛素化的进程,对于认识和治疗由于泛素化系统紊乱引起的各种疾病,尤其是恶性肿瘤具有重要意义。目前,蛋白质泛素化的定量方法主要是基于一级质谱定量的SILAC (Stable Isotope Labeling with Amino Acids in Cell Culture)以及部分基于串级质谱报告离子定量的iTRAQ(Isobaric Tags for Relative and Absolute Quantitation)和TMT (Tandem Mass Tags)。近年来,基于串级质谱碎片离子定量的肽段终端等重标记方法也开发应用于定量蛋白质组学中,这种定量方法克服了传统一级质谱定量干扰多、灵敏度低的缺陷。另一方面,利用整个串级谱图中碎片离子的定量克服了基于报告离子定量方法的低质量端抑制效应。同时,多对碎片离子也提供了更加准确、可靠的定量结果。复旦大学的陆豪杰教授(点击查看介绍)团队近年来也发展了一系列串级碎片离子定量的等重标记方法及相应的定量软件(Anal. Chem., 2011, 83, 6026; Proteomics, 2015, 15, 3755等)。近日,该团队首次将肽段等重标记应用于蛋白质泛素化的定量,结合SILAC标记以及肽段N端选择性的二甲基化反应,发展了一种基于泛素化肽段(K-ε-GG)等重标记的串级质谱b、y离子定量方法,实现了位点水平上蛋白质的泛素化定量。作者将该方法应用于MCF-7细胞样本,共准确定量得到2874个泛素化位点。除了肽段终端等重标记定量方法的固有优势,等重标记的K-ε-GG肽段在一级质谱中形成单峰,质谱响应信号增强,有利于复杂样本中泛素化肽段的鉴定分析。此外,对于多聚泛素化肽段,串级质谱b、y离子定量可以针对该肽段上每一个泛素化位点的变化提供独立的定量信息,实现了位点特异性的蛋白质泛素化定量,克服了一条肽段定量包含多个修饰位点变化情况的缺陷。该论文作者为:Ting Cao, Lei Zhang, Ying Zhang, Guoquan Yan, Caiyun Fang, Huimin Bao and Haojie Lu原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Site-Specific Quantification of Protein Ubiquitination on MS2 Fragment Ion Level via Isobaric Peptide LabelingAnal. Chem., 2017, 89, 11468, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b02654导师介绍陆豪杰http://www.x-mol.com/university/faculty/9645科研思路分析Q:这项研究的想法是如何产生的?A:传统的翻译后修饰定量方法都是通过一条肽段的定量比值来反映肽段翻译后修饰的定量信息,当肽段上有多个翻译后修饰位点时,现有的方法都只能提供一个肽段总体的定量信息,很难将定量信息归属到每一个特定发生修饰的氨基酸位点。由于肽段终端等重标记定量的方法是利用串级质谱碎片离子定量,我们便可以将翻译后修饰的定量信息归属到具体被修饰的氨基酸残基上,从而实现位点特异性的定量。Q:研究中遇到哪些挑战?A:研究中遇到的主要挑战是对泛素化肽段的高效选择性富集。Q:这项研究成果可能有哪些应用或社会效应?A:首先,我们将肽段等重标记成功应用到蛋白质泛素化的定量当中,为蛋白质泛素化提供了一种新的准确可靠的定量分析方法。另一方面,该定量方法可以针对泛素化肽段上每一个泛素化位点的变化提供独立的定量信息,实现位点特异性的定量,这对于多聚泛素化肽段的定量来说尤为重要。我们也希望这一定量方法能有助于深入了解生物体内的蛋白质泛素化进程。

来源: X-MOL 2018-02-02

中科院大连化物所成功研制短波长手性拉曼光谱仪

图片来源:人民日报近日,国家自然科学基金委员会主持的国家重大科研仪器设备研制专项项目结题验收会议在北京举行。由中科院大连化物所李灿院士,冯兆池研究员团队主持完成的“电场、磁场调制的短波长手性拉曼光谱仪研制”专项通过结题验收,并获得优秀。这标志着该所成功研制国际上第一台457 nm激光为激发光源的短波长手性拉曼光谱。手性是自然界的基本属性之一,手性分子的研究在生命科学、药物合成及不对称催化等领域中具有重要的意义。其中手性分子的绝对构型鉴定是科学界的一个挑战课题。手性拉曼光谱是手性分子结构表征的一种新的光谱学方法,由于该方法不需要样品结晶,可直接对溶液相中手性样品进行绝对构型的鉴定,因而受到学术界和工业界高度关注。然而,手性拉曼光谱的本征信号非常弱,比常规光谱技术信号弱3至7个数量级,因此在实验上检测手性拉曼信号极具挑战。据了解,该光谱仪目前已经取得了200余万元的订单,预计将在手性分子鉴定、新药合成和鉴定、不对称催化和生物大分子研究领域发挥重要作用。http://paper.people.com.cn/rmrb/html/2018-01/29/nw.D110000renmrb_20180129_5-20.htmhttp://www.dicp.ac.cn/xwzx/kjdt/201801/t20180122_4937014.html

来源: X-MOL 2018-01-29

氢键调控界面蛋白质的振动能量转移速率与途径

蛋白质分子能量转移对生化反应及生理功能的正常运作至关重要,许多重要的生理和细胞过程都依赖于蛋白质的超快能量转移过程,例如,构象变化传输和变构通讯与沿蛋白质骨架上的能量传输直接相关。快速且有效的能量转移是蛋白质维持在很窄温度范围内正常工作的重要保证。因而,理解生物膜界面蛋白质的能量转移过程是揭示膜蛋白质工作机制的关键。但是,迄今为止人们对蛋白质(特别是界面蛋白质)能量转移的了解十分有限。这主要是因为能量传递过程往往牵涉皮秒或更短时间尺度内的激发态动力学,而目前在理论和实验上对激发态动力学,尤其是界面激发态动力学的精确描述还缺乏行之有效的方法和数据积累。针对这一难题,中国科学技术大学罗毅教授(点击查看介绍)研究团队叶树集研究员(点击查看介绍)小组最近独立搭建了振动态选择激发和频光谱探测的飞秒时间分辨测量系统。该系统技术指标达到当前国际最先进水平:时间分辨度100 fs,光谱分辨度≤5 cm-1,实现目前文献报导中最快的和频光谱采谱速度(最快18毫秒采集一光谱)。该系统的发展为深入研究界面超快构象变化和界面能量转移等动力学行为提供了重要工具。利用具有特定能量的飞秒红外脉冲选择激发生物膜上蛋白质的N-H基团,然后用飞秒和频光谱监控N-H基团的瞬态结构变化,首次成功测出水环境下生物膜上蛋白质N-H的振动能量驰豫速率(图1)。α-螺旋和β折叠结构中的NH驰豫时间分别是1.7和0.9皮秒。图1、a) 膜蛋白结构示意图;b) NH基团激发后,其瞬态和频光谱演化图;c) NH基团振动动力学特性图。通过激发N-H基团,探测酰胺键C=O瞬态结构变化,该小组发现N-H到C=O的振动能量传递存在两种途径:一种是直接的NH-CO耦合作用(σNH-CO);另一种是N-H先驰豫到某中间态(记为X态),然后X态与C=O发生耦合作用(σX-CO)(图2)。系统研究表明C=O…N-H的氢键强弱决定N-H与C=O间两种耦合途径(σX-CO/σNH-CO)的比例。氢键越强,σX-CO 耦合的比例越高,成功揭示了氢键作用影响膜蛋白能量传递途径和速率的规律。图2、N-H与C=O的耦合作用及N-H与C=O之间氢键强弱对耦合作用的影响。研究成果发表在《德国应用化学》上,论文第一作者为谈军军博士。该论文作者为:Junjun Tan, Baixiong Zhang, Yi Luo, Shuji Ye*原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Ultrafast Vibrational Dynamics of Membrane-Bound Peptides at the Lipid Bilayer/Water Interface Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 12977-12981. DOI: 10.1002/anie.201706996研究团队简介针对缺乏表征界面复杂分子结构与动力学有效技术这一现状,叶树集小组一直致力于发展和完善具有时间、空间和能量分辨的高灵敏、免标记、快速识别的超快非线性光谱新技术,系统研究复杂体系的界面物理与化学问题,实现从模型体系到真实体系电子态和振动态的超快谱学精确测量。该小组从构建谱学模型开始,到发展谱学指纹区分辨技术到飞秒时间分辨技术,目前已形成了一套表征界面复杂分子结构、相互作用以及动力学的相对完整方法。近5年来,在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Science Advances和J. Phys. Chem. Lett. 等著名期刊上发表系列高水平研究成果,成果“生物界面非线性光谱分析新方法的发展与应用”获2014年中国分析测试协会科学技术奖二等奖。因在化学动力学研究中的杰出表现,叶树集研究员荣获2017年度的“中国化学会张存浩化学动力学青年科学家奖”。叶树集http://www.x-mol.com/university/faculty/14863罗毅http://www.x-mol.com/university/faculty/14830

来源: X-MOL 2018-01-19

协同效应增强室温气敏传感性能

硫化氢(H2S)气体是一种典型的剧毒、易燃腐蚀性气体,其广泛存在于工业生产和日常生活中。而低浓度的H2S存在于生物体内对于维持机体稳态具有重要的病理生理意义,它也被视为一种内源性气体递质。因此,开发能够灵敏,快速检测痕量H2S气体的有效方法在环境监测、工业生产、临床诊断以及食品安全分析等方面具有重要意义。气敏传感器是一类能够检测气体成分和含量的传感元件,由于实时监测、携带方便和易微型化的特点,气敏传感研究一直备受关注。众所周知,气敏传感器性能很大程度上取决于传感材料性质。传统的无机金属半导体气敏传感器不但缺乏选择性,而且需要在高温条件下操作,限制了其在很多领域的应用,比如低温或易燃易爆环境。而有机半导体虽能实现在较低温度下的响应,但是其灵敏度有待提高。实现低温条件下具有较高灵敏度和良好选择性的气敏传感仍然是一项挑战性的工作。针对上述问题,近日,福州大学唐点平教授(点击查看介绍)课题组在研究过程中发现,铜离子掺杂氧化锡纳米晶与聚吡咯复合后,在室温下其电导性受H2S气体影响显著,随后优化成分比例,将该材料涂覆到金叉指电极制成H2S气敏传感元件。在室温条件下,对于50 ppm的H2S,基于复合材料的传感器在灵敏度,响应速度和恢复速度三个重要指标上相比于氧化锡纳米晶制备的传感器分别提高了7、27和22倍。而且,相较于近些年报道的H2S传感器,该传感器能够实现室温下快速灵敏检测,在综合性能上具有明显的优势。复合材料气敏传感性能的提高主要来自铜离子掺杂与聚吡咯复合的协同效应。首先适量的铜离子掺杂调控氧化锡纳米晶表面缺陷,显著地提高了表面势垒,从而降低背景信号。另一方面,掺杂的纳米晶与吡咯聚合后,在有机/无机异质结界面形成额外的电荷耗尽层,两种不同的电荷耗尽层共存,放大了暴露的环境氛围的对其影响效果。此外,基于该纳米复合物的传感膜具有较大的比表面积和较多的反应位点,加速了气体的扩散和吸附以及电子的转移。通过X射线光电子能谱,电子顺磁共振谱以及比表面积测试等表征进一步证明了以上结果。该研究的意义不仅仅在于提供了一种性能优异,价格低廉的传感材料用于H2S气体的实时监测,而且对纳米复合材料增强气敏传感机理的深入探究,为开发和设计新型功能材料提供了参考价值。这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上。该论文作者为:Jian Shu, Zhenli Qiu, Shuzhen Lv, Kangyao Zhang, and Dianping Tang原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Cu2+-Doped SnO2 Nanograin/Polypyrrole Nanospheres with Synergic Enhanced Properties for Ultrasensitive Room-Temperature H2S Gas SensingAnal. Chem., 2017, 89, 11135-11142, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b03491导师介绍唐点平http://www.x-mol.com/university/faculty/9535

来源: X-MOL 2018-01-16

可见光激发的环金属铱配合物光电检测平台用于生物分析

光电化学(Photoelectrochemical, PEC)分析是近年来发展起来的一种基于物质的光电转换特性而进行检测的新型分析方法,它具有灵敏度高、设备简单、易于微型化等特点。而PEC分析的性能,如灵敏度、稳定性、重现性等,最终取决于所采用光电材料的性能,即光电材料的设计合成成为关键。最近,山东师范大学唐波教授(点击查看介绍)课题组基于香豆素-6在可见光区的高摩尔吸光度及合适的环金属化配位点,设计合成了稳定、高效的环金属铱配合物光电活性材料,研究了其PEC性质。并开创性的以此光电材料作为信号标记物,制备了基于纳米金放大的探针,结合适体识别及外切酶辅助信号放大策略,构建了PEC检测平台用于生物分析,实现了实际样品中凝血酶的高灵敏检测。该研究结果验证了铱配合物将成为一种有竞争力的新兴光电材料用于PEC生物分析,在生物分析领域具有广阔的应用前景。这一研究成果近期发表在Analytical Chemistry 。该论文作者为:Chunxiang Li, Weisen Lu, Ming Zhu and Bo Tang原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Development of Visible-Light Induced Photoelectrochemical Platform Based on Cyclometalated Iridium(III) Complex for BioanalysisAnal. Chem., 2017, 89, 11098-11106, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b03229导师介绍唐波http://www.x-mol.com/university/faculty/12175

来源: X-MOL 2018-01-13

生物标志物多元检测技术研究新进展

高通量生物检测特别是生物标志物的检测是精准医疗的重要研究内容。得益于高通量生物检测技术的发展,生物医学大数据逐渐成为生物医学领域的热点,同时生物医学大数据的获取又反过来对生物检测技术提出了新的要求。例如,多种多样的生物标志物需要被准确定量。然而,它们在样本中的含量高低不一,往往跨越皮克/毫升到亚毫克/毫升。现有的多元标志物检测技术往往无法同时具备高灵敏度和宽线性范围,这就导致待测样品需要浓缩或者稀释处理,从而增加了大数据的获取成本,降低了数据的产生速度。最近,东南大学生物电子学国家重点实验室赵祥伟教授(点击查看介绍)课题组提出了利用表面增强拉曼散射(SERS)纳米标签在单个反蛋白石光子晶体微球上进行多元蛋白质标志物检测的分析方法,为高灵敏度宽线性范围多元生物标志物检测提供了新的解决方案。相关研究成果2017年12月18日在线发表于ACS Applied Materials & Interfaces 杂志,博士生刘兵是该论文的第一作者。图1 基于SERS纳米标签和反蛋白石结构水凝胶微球的多元蛋白质标志物检测。图片来源:ACS Appl. Mater. Interfaces在该研究中,他们将多种捕获抗体固定于具有反蛋白石光子晶体结构的聚丙烯酰胺水凝胶微球上,然后捕获待测蛋白质标志物,并与SERS纳米标签编码的检测抗体反应,最后采集微球的拉曼光谱,对编码拉曼光谱进行解码获取蛋白质标志物的信息。由于SERS纳米标签的超高灵敏度和水凝胶微球的多孔光子晶体结构,这种检测方法对AFP和CEA的最低检测限(LOD)分别达到了3.6 和 1.9 fg/mL,而线性范围达到了6个数量级,远远高于常规的检测方法。更重要的是,这种方法只需要一次拉曼光谱采集,就可以获得多种生物标志物的信息,大大提高了检测效率并降低了检测成本。该研究也是赵祥伟课题组前期研究工作(Nanoscale, 2016, 8, 17465-17471; ACS Sens., 2017, 2, 1035-1043)的进一步拓展,得到了国家自然科学基金和江苏省科技支撑计划等项目的支持,为高通量生物标志物检测以及大数据的获取方法提供了新的思路。在组合化学、体外诊断、食品安全和环境监测等领域具有广泛的应用前景。该论文作者为:Bing Liu, Di Zhang, Haibin Ni, Delong Wang, Liyong Jiang, Degang Fu, Xiaofeng Han, Chi Zhang, Hongyuan Chen, Zhongze Gu, Xiangwei Zhao原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):Multiplex Analysis on a Single Porous Hydrogel Bead with Encoded SERS NanotagsACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, DOI: 10.1021/acsami.7b14942导师介绍赵祥伟http://www.x-mol.com/university/faculty/47851

来源: X-MOL 2018-01-08
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