冠状离子液体对生物分子相互作用分析

冠状醚是环状的寡氧乙烷分子结构,构型类似皇冠因而得名。这类结构在以往的报道中已有许多的应用,如在萃取系统中,不论天然与合成的分子它们的选择性皆按照冠状环尺寸的大小来决定;即当阳离子匹配到冠状空穴的尺寸时,络合物就会形成。18-冠-6(18C6)同样具有识别组胺、多巴胺以及带有正电荷的赖氨酸等功能,其作用机理是通过大环冠状醚上的三个氧原子产生氢键相互作用。朱延和教授(点击查看介绍)的研究团队长期致力于开发新的离子液体,并着重于发现在化学和生物化学方面具有独特功能的物质(Chem. Commun., 2009, 7503-7505; Molecules, 2016, 21, 1355; Anal. Chem., 2016, 88, 10837−10841)。基于此前的合成研究工作,他们报导了一类全新的离子液体CIL 1-6,通过分子内Huisgen [3 + 2]环加成反应,得到新型的冠状醚衍生物来选择性识别及萃取目标生物分子。作者所设计的CIL 1-6是由冠醚环稠合1,2,3-三氮唑的盐离子液体结构。冠状离子液体CIL 1-6这些具有乙二醇单体的离子液体不仅降低了原冠醚的黏度和熔点,还能使它们比烷基取代的离子液体更具有生物兼容性。在作者的研究成果中发现,CIL 4-6对识别这六种赖氨酸肽侧链的铵根阳离子基团具有良好的化学选择性,并有效萃取到下层离子液体层。反之,环尺寸较小的CIL 1-3进行萃取,赖氨酸肽链基本上保留在水层中不受影响。疏水性CIL 1-6萃取水层中六肽酰胺作者以Dab-AKKKKK-NH2 多肽为例,如下图明确地证明由CIL 6亲和性识别多肽从水相转移到离子液体层。然而,利用CIL 2进行萃取时全部的多肽保留在水中。这两个结果皆是利用肉眼即可直接观察到。此外,CIL 6离子液体层中的多肽又可以完全利用KCl(1 M)竞争萃取回上层水溶液中。作者进一步将赖氨酸更改成精氨酸(R)多肽时,实验结果保持一致。由CIL 2和CIL 6萃取Dab-AKKKKK-NH2多肽,由KCl竞争萃取回到水层作者进一步研究分子量较小的蛋白质,肌红蛋白与细胞色素c都能够非常快速的被CIL 6从上层水相中识别且近乎完全的萃取到下层的离子液体层,随后可以通过高浓度的赖氨酸(1 M)进行竞争,并完全回到水溶液中。CIL 6萃取肌红蛋白通过SDS-PAGE测量上层水溶液中的蛋白质,100%(萃取前),0%(萃取后),97%(1 M赖氨酸竞争萃取),94%(Amicon ultra-3K过滤后去盐化和复性)—总结—虽然在CIL 4-6空穴直径中的多肽赖氨酸基团上铵根阳离子尺寸并非理想吻合,但能够实现萃取的原因可能在于冠状醚具有较大的灵活性,可以适应、环绕和优化它与铵根离子的相互作用,从而形成具有更强稳定性的络合物。拥有较小空穴的CILs发生络合时,有可能在空穴外部铵根阳离子与第二个离子液体分子竞争配位形成夹层的络合物。这是第一个通过CILs在离子液体相中对含有K/R的多肽和蛋白质的生物分子识别的例子。在化学及生物分析中具有潜在的应用。将其应用于具有更高折叠产率的蛋白质与CILs的相互作用的研究正在积极地进行。该论文作者为:Ming-Chung Tseng, Tsu-Chun Yuan, Zhuo Li, and Yen-Ho Chu*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):Crowned Ionic Liquids for Biomolecular Interaction AnalysisAnal. Chem., 2016, 88, 10811−10815, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b03323 朱延和博士简介朱延和,中正大学化学暨生物化学系教授。1993年于美国哈佛大学化学系取得博士学位,1993-1994年在美国哈佛大学医学院担任博士后研究员,1994-1995年在美国东北大学担任研究员,1995-1999年在美国俄亥俄州立大学化学系担任助理教授,1999年9月起就职于中正大学。研究领域:生物分子识别─表面电浆共振、压电石英微天秤;有机合成化学─天然产物及蛋白质抑制剂合成;离子液体─离子液体在合成化学及生物化学上的应用。http://www.x-mol.com/university/faculty/38307繁體中文版本:冠狀離子液體對生物分子交互作用分析冠狀醚是環狀的寡氧乙烷分子結構,構型類似皇冠因而得名。這類結構在以往的報導中已有許多的應用,如在萃取系統中,不論天然與合成的分子它們的選擇性皆按照冠狀環尺寸的大小來決定;即當陽離子匹配到冠狀空穴的尺寸時,絡合物就會形成。18-冠-6(18C6)同樣具有識別組胺、多巴胺以及帶有正電荷的離胺酸等功能,其作用機理是藉由大環冠狀醚上的三個氧原子產生氫鍵交互作用。朱延和教授的研究團隊長期致力於開發新的離子液體,並著重於發現在化學和生物化學方面具有獨特功能的物質(Chem. Commun., 2009, 7503-7505; Molecules, 2016, 21, 1355; Anal. Chem., 2016, 88, 10837−10841)。藉由先前的合成研究工作,他們報導了一類全新的離子液體CIL 1-6,通過分子內Huisgen [3 + 2]環加成反應,得到新型的冠狀醚衍生物來選擇性識別及萃取目標生物分子。作者所設計的CIL 1-6是由冠醚環稠合1,2,3-三氮唑的鹽離子液體結構。冠狀離子液體CIL 1-6這些具有乙二醇單體的離子液體不僅降低了原冠醚的黏度和熔點,還能使它們比烷基取代的離子液體更具有生物相容性。在作者的研究成果中發現,CIL 4-6對識別這六種離胺酸勝肽側鏈的銨根陽離子基團具有良好的化學選擇性,並有效萃取到下層離子液體層。反之,環尺寸較小的CIL 1-3進行萃取,離胺酸勝肽鏈基本上保留在水層中不受影響。疏水性CIL 1-6萃取水層中六肽醯胺作者以Dab-AKKKKK-NH2 勝肽為例,如下圖明確地證明由CIL 6親和性識別勝肽從水相轉移到離子液體層。然而,利用CIL 2進行萃取時全部的勝肽保留在水中。這兩個結果皆是利用肉眼即可直接觀察到。此外,CIL 6離子液體層中的勝肽又可以完全藉由KCl(1 M)競爭萃取回上層水溶液中。作者進一步將離胺酸更改成精氨酸(R)勝肽時,實驗結果保持一致。由CIL 2和CIL 6萃取Dab-AKKKKK-NH2勝肽,由KCl競爭萃取回到水層作者進一步研究分子量較小的蛋白質,肌紅蛋白與細胞色素c都能夠非常快速的被CIL 6從上層水相中識別且近乎完全的萃取到下層的離子液體層,隨後可以藉由高濃度的離胺酸(1 M)進行競爭,並完全回到水溶液中。CIL 6萃取肌紅蛋白藉由SDS-PAGE測量上層水溶液中的蛋白質,100%(萃取前),0%(萃取後),97%(1 M離胺酸競爭萃取),94%(Amicon ultra-3K過濾後去鹽化和複性)—總結—雖然在CIL 4-6空穴直徑中的勝肽離胺酸基團上銨根陽離子尺寸並非理想吻合,但能夠實現萃取的原因可能在於冠狀醚具有較大的靈活性,可以適應、環繞和優化它與銨鹽離子的交互作用,從而形成具有更強穩定性的錯合物。擁有較小空穴的CILs發生絡合時,有可能在空穴外部銨根陽離子與第二個離子液體分子競爭配位形成夾層的錯合物。這是第一個藉由CILs在離子液體相中對含有K/R的勝肽和蛋白質的生物分子識別的例子。在化學及生物分析中具有潛在的應用。將其應用于具有更高折疊產率的蛋白質與CILs的交互作用的研究正在積極地進行。朱延和博士簡介朱延和,中正大學化學暨生物化學系教授。1993年于美國哈佛大學化學系取得博士學位,1993-1994年在美國哈佛大學醫學院擔任博士後研究員,1994-1995年在美國東北大學擔任研究員,1995-1999年在美國俄亥俄州立大學化學系擔任助理教授,1999年9月起就職于中正大學。研究領域:生物分子識別─表面電漿共振、壓電石英微天秤;有機合成化學─天然產物及蛋白質抑制劑合成;離子液體─離子液體在合成化學及生物化學上的應用。X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

看得清,才能抓得准:智能DNA “纳米医生”用于肿瘤的激活式成像与治疗

癌症已成为严重威胁人类健康的公共卫生问题,癌症的精确诊断与治疗对于改善患者的生活质量至关重要。然而,目前大多数诊疗试剂都只注重“疗”而忽视了“诊”。殊不知,“诊”相当于医生的眼睛,只有看准了病发灶点,才能精确干预。因此提高肿瘤诊断的特异性、灵敏性意义重大。近日,湖南大学王柯敏(点击查看介绍)团队结合裂开型核酸适配体,构建了智能DNA“纳米医生”用于高对比度、高特异性的活体肿瘤成像以及原位药物释放。该智能DNA“纳米医生”形如带触角的胶囊,裂开型核酸适配体片段为其触角部分,载药双链区域则为胶囊部分。无靶肿瘤细胞情况下,DNA“纳米医生”稳定存在,荧光和药物均处于失活状态。当靶肿瘤细胞存在时,触角状的两个裂开型核酸适配体片段可高灵敏识别靶标并发生构象变化,导致DNA“纳米医生”解体,即胶囊打开。此时,荧光信号被激活,药物同时得以释放。图1. DNA“纳米医生”用于肿瘤的激活式成像与治疗的原理图体外实验结果表明,该激活式探针可显著提高成像信噪比至传统“Always on”探针的约4.8倍,检测肿瘤细胞可低至46个。毒性实验显示,该探针可特异性杀伤靶肿瘤细胞。活体实验显示,该探针在注入5 min后即可清晰成像靶肿瘤。鉴于其优异的性能以及普适性,该探针有望广泛应用于癌症的快速、精准诊疗研究。图2. DNA“纳米医生”探针经尾静脉注入老鼠体内的实时荧光成像图该研究成果发表在《Analytical Chemistry》上,文章的通讯作者为湖南大学石慧副教授、何晓晓教授、王柯敏教授,第一作者是湖南大学博士研究生雷艳丽。该研究工作得到了国家自然科学基金和湖南省自然科学基金的资助。该论文作者为:Yanli Lei, Jinlu Tang, Hui Shi, Xiaosheng Ye, Xiaoxiao He, Fengzhou Xu, Lv’an Yan, Zhenzhen Qiao, 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):Nature-Inspired Smart DNA Nanodoctor for Activatable In Vivo Cancer Imaging and In Situ Drug Release Based on Recognition-Triggered Assembly of Split AptamerAnal. Chem., 2016, 88, 11699-11706,DOI: 10.1021/acs.analchem.6b03283导师介绍王柯敏http://www.x-mol.com/university/faculty/10117 X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

荧光成像终结者,质谱引领显影新潮流

近些年来,学科的交叉带来的突破越来越大。在成像领域,传统中电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)多用来分析某种元素存在及含量,而将其应用于生命科学领域也有不俗的表现。传统的单细胞指标检测采用的多是流式细胞技术,当同时进行多指标的检测时,由于荧光光谱的重叠以及染料的限制,最多可同时检测18个指标。Scott D. Tanner提出了另外一种方式,将宽的光谱变成细的质谱检测,即质谱流式细胞技术(Mass Cytometry,又称CyTOF),利用质谱原理对单细胞进行多参数检测,既继承了传统流式细胞仪的高速分析的特点,又具有质谱检测的高分辨能力,是流式细胞技术一个新的发展方向。而这一技术核心的原理也就是ICP-MS的原理(Anal. Chem., 2009, DOI: 10.1021/ac901049w)。CyTOF采用同位素作为标记物,通过抗原抗体反应使其结合到细胞上。首先样品进入到雾化器被分散成单细胞,然后进入ICP中被烧蚀成原子碎片,进而通过四极管滤掉分子量过小的物质,最后通过时间飞行质谱,测出所包含的原子及其含量。将每一个细胞的标记信号进行记录总结,从而进行数据分析。CyTOF原理图。图片来源:Trends Immunol.通过原理可以看出,CyTOF的多指标检测的限制在于同位素的个数,原则上可无限制的增加,有科学家预言其将可以实现100个指标的同时检测(Nat. Med., 2014, DOI: 10.1038/nm.3488)。下图是已发现可用于CyTOF的元素,现在可供使用的同位素总共有45个,更多同位素的发现会带来更多机会。图片来源:Trends Immunol.除了同位素之外,Mark Nitz合成了一个有机Te试剂用于CyTof检测(Angew. Chem. Int. Ed., 2014, DOI: 10.1002/anie.201405233)。这给众多有机化学合成实验室带来了机遇和挑战,可以合成一些用于CyTof的分子。有机Te试剂的合成。图片来源:Angew. Chem. Int. Ed.随后又很多研究组将CyTOF进行了发展。有研究者开发出了CyTOF成像模块,相同的检测技术,加入了成像模块,可以很好地检测切片的拓扑学结构(Nat. Methods, 2014, DOI: 10.1038/nmeth.2869)。CyTOF工作流程图。图片来源:Nat. Methods数据分析后的伪彩图。图片来源:Nat. Methods不过,此技术还远远谈不上完善,其标记物还需要进一步开发,仪器的检测效率也需要改进,与荧光成像相比检测的分辨率还不够高,成像时间还有些长,数据分析的手段也还有限。正因为这些不完善,质谱流式细胞技术才有更多的成长空间。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 deep profiler’s guide to cytometryTrends Immunol., 2012, DOI:10.1016/j.it.2012.02.010 (本文由浮生供稿)X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

基于表面等离子增强瑞利散射的超灵敏生物传感方法的研究

注:文末有研究团队简介及本文作者科研思路分析在生物传感器中,荧光技术已被广泛使用,但由于荧光分子具有漂白和淬灭的问题,在生物传感器和成像的应用中,具有一定的缺陷。近日,中科院温州生物材料与工程研究所、温州医科大学的王毅团队联合澳大利亚南澳大学,利用表面等离子增强瑞利散射(SPLS)技术,开发了一种超高灵敏度的生物传感器。在免疫分析中,表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)作为免标记的光学检测技术,可以实现生物分子相互作用的实时检测,也是一种高效、多功能的生物传感技术。但是SPR传感器的不足之处在于灵敏度的限制。因此近年来,科研人员利用各种方法来提高SPR生物传感器的灵敏度。其中,利用荧光分子,实现SPR增强荧光的方法,与免标记SPR的方法相比,提高了4个数量级的灵敏度。而这种方法的缺点是当荧光分子接近金属芯片表面时,会有荧光淬灭现象;而且荧光分子在光照下容易被漂白。王毅团队在SPR生物传感领域,包括SPR增强荧光的技术有多年的研究经验,也深知其技术特点和缺陷。在本工作中,该团队首次提出了SPR增强瑞利散射(SPLS)的技术,并在生物传感器中进行应用。研究证明,在SPR强电磁场作用下,纳米颗粒的瑞利散射可以得到有效的放大,其散射强度与SPR芯片表面电磁场强度成相关性。本研究工作首先通过理论模拟,探讨了传统型SPR(cSPR)和长程SPR(LRSPR)两种模式上,增强纳米颗粒散射的效果,并与纳米颗粒在空白玻璃片上的散射光强度作对比,从理论上为该技术奠定了基础。对于LRSPR,在吸附了金纳米颗粒后,其最大电磁场强度|E|2可以达到入射光强度的3600倍。基于SPLS技术,他们提出了简单的生物传感模型,即利用多肽分子修饰的直径为36 nm的金纳米颗粒作为散射源,在SPR芯片上利用三明治式免疫分析方法检测心肌钙蛋白I(cTnI)。结果表明:与传统SPR相比,利用LRSPR增强瑞利散射的技术可以实现更低浓度的检测。与纳米颗粒增强SPR的方法相比,瑞利散射技术提高3个数量级的检测灵敏度;而与免标记法直接检测的方法相比,提高了4个数量级。模拟计算和实验结果均显示,SPLS技术可以起到重要的信号放大作用,并成功为生物传感器的灵敏度提高3-4个数量级。上述成果近期发表在《Analytical Chemistry》上,文章的通讯作者之一是中科院温州生物材料与工程研究所、温州医科大学的研究员王毅。该论文作者为:Chih-Tsung Yang, Lin Wu, Xiaohu Liu, Nhung Thi Tran, Ping Bai, Bo Liedberg, Yi Wang, and Benjamin Thierry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):Exploiting Surface-Plasmon-Enhanced Light Scattering for the Design of Ultrasensitive Biosensing ModalityAnalytical Chemistry, 2016, 88, 11924-11930, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b03798王毅研究员简介王毅,中科院温州生物材料与工程研究所、温州医科大学研究员。2007年于德国马普高分子所攻读博士,于2010年获得德国美因茨大学博士学位,师从Wolfgang Knoll院士。2009年1月-2011年6月在奥地利国家技术研究院作为Scientist从事科学研究,2011年7月-2015年7月在新加坡南洋理工大学,生物仿生和传感科学中心从事科研工作。2015年8月起就职于中科院温州生物材料与工程研究所、温州医科大学。研究方向主要集中在表面等离子体材料、生物和纳米复合材料等在生物化学传感器方面的应用研究,以及智能手机生物传感器等光学分析仪器、光电集成仪器、光学成像系统和可穿戴诊断设备的开发研究。在相关领域发表SCI论文50余篇,包括Chemical Science, Analytical Chemistry, Materials Today, Small, Nanoscale, Biosensors & Bioelectronics等。主持和参与撰写三本英文著作。担任Light: Science & Applications (Nature子刊)的助理编辑,Science Research编委等。科研思路分析Q:这项研究的主要特点优势在什么地方,将有什么应用?A:本工作所设计的生物传感器,是一种高灵敏的生物传感器。它既具备了传统SPR传感器的优点,又提高了灵敏度。此外,利用SPR增强瑞利散射(SPLS)的技术,有望替代基于易淬灭和漂白的荧光分子检测技术。根据本项工作的结果显示,SPLS技术将在免疫测定中有着非常重要的应用。Q:开始这项研究的想法是怎么产生的?A:SPR传感器在生物传感检测方面有着非常突出的优势,但是它自身的最大缺点就是灵敏度不够。因此我们就考虑怎么来提高SPR传感器的灵敏度,而我们在SPR生物传感有多年的丰富经验,特别是在SPR增强荧光(SPFS)的技术方面,我们及之前所在的团队曾开展了大量的SPFS生物传感应用,深知其中的特点和缺陷。后来,我们就考虑利用纳米颗粒代替不稳定的荧光分子,通过测量稳定的瑞利散射改变现有的SPFS技术缺陷。经过理论的推导仿真和实验的验证,最终得到了本工作所呈现的成果。X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

微流控芯片上的多重尿路感染病原同步鉴定与抗生素敏感性测试

注:文末有研究团队简介及本文科研思路分析尿路感染是常见的感染性疾病,可以由多种细菌引起。尿路感染可引起局部和全身不适症状,严重者可导致肾功能衰竭,甚至感染性休克,因而需要及时诊断和治疗。尿路感染治疗需要了解病原菌的种类、数量以及对于抗生素的敏感性,因此要求细菌检测平台需具备多重病原菌快速定性与定量分析以及抗生素敏感性测试的功能。近日,广州医科大学附属广州市第一人民医院刘大渔团队发展了一种可以同步实现多重尿路感染病原鉴定与抗生素敏感性测试的纸基细胞培养阵列微流控芯片。传统的尿路感染病原菌鉴定及抗生素敏感性试验(Antibiotic susceptibility testing,AST)主要采用平板培养法,但是耗时较长(一般需2 ~3天),不利于及时诊断和抗生素选择指导。近年发展起来的微流控芯片细菌分析技术较之传统方法具有很多优势。首先,芯片细菌分析平台小巧便携,操作简便,非常适合于现场快速检测;其次,芯片微分析平台有利于提高测试通量和降低试样消耗量,便于实现高通量分析;此外,大多数芯片细菌分析方法可以免去预增菌步骤,因而可以显著缩短分析时间。因此,微流控芯片技术为细菌分析提供了一种理想的解决方案。在芯片上进行多重细菌分析与AST要求同步完成多重生化反应,因而需要解决包括多重试剂引入、多重反应的有效分隔以及多重检测指标的判定问题。针对上述问题,刘大渔研究组发展了一种PDMS/纸复合微流控芯片,在阵列芯片培养池中以滤纸作为衬底组合固定菌种特异性显色培养基和抗生素。借助芯片集成PVDF疏水薄膜止流阀,引入芯片的尿液样品被分隔于不同培养池以实现多重显色反应。借助于培养池阵列的空间分辨力和显色培养基的颜色分辨力实现多重细菌鉴定,通过实时显色强度分析实现细菌定量,依据抑制显色反应的最低抗生素浓度确定抗生素敏感性。以3种泌尿系统感染常见病原菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和粪肠球菌)为模拟测试对象进行分析,结果表明芯片方法可以在18小时内实现对3种细菌的同步鉴定以及每种细菌对应的6种抗生素敏感性测试。对照实验显示,芯片法与传统方法细菌鉴定和抗生素敏感性测试结果一致性分别为94.1%和93.9%。图1 用于多重尿路感染病原同步鉴定与抗生素敏感性测试的PDMS/纸复合微流控芯片结构示意图。芯片包含三层结构:顶层包含流体出入口以及排气孔,中间层含有一系列通孔及连接通道,底层无结构平板与中层封接后形成培养池,固定有抗生素及培养基的纸片置于培养池中。图2 a连续监测不同浓度金黄色葡萄球菌(103-108 cfu/ mL)显色强度(左),并绘制显色强度实时变化曲线(右);b敏感、中介、耐药菌株的AST 结果:Ⅰ金黄色葡萄球菌;Ⅱ粪肠球菌;Ⅲ大肠杆菌。图中纵向符号对应抗生素水平:L低浓度抗生素、M中浓度抗生素、H高浓度抗生素,横向字母对应抗生素种类和敏感情况(R耐药;I中介;S敏感)。本研究建立的微流控芯片细菌分析方法具有分析装置小巧、操作简便快速的特点和优势,非常适合于医疗资源匮乏条件下的细菌分析。这一成果近期发表在《Analytical Chemistry》上,文章的第一作者是广州医科大学附属市一人民医院徐邦牢和广州医科大学检验系研究生杜燕。该论文作者为:Banglao Xu, Yan Du, Jinqiong Lin, Mingyue Qi, Bowen Shu, Xiaoxia Wen, Guangtie Liang, Bin Chen, Dayu Liu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 Identification and Antimicrobial Susceptibility Testing of Multiple Uropathogens on a Microfluidic Chip with Paper-Supported Cell Culture ArraysAnal. Chem., 2016, 88, 11593-11600, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b03052刘大渔博士简介刘大渔研究员,临床医学学士,病理学硕士、分析化学博士。博士研究生期间于中科院大连化学物理研究所师从林炳承先生从事微流控芯片研究,博士后期间于香港科技大学机械工程系微机电工程实验室从事微分析系统研究,现任广州医科大学附属市一人民医院检验医学研究室负责人。目前工作为基于微流控芯片的检验医学应用研究,内容包括:1.现场快速诊断技术;2.微生物鉴定和药物敏感性测试技术;以及3.肿瘤细胞-微环境相互作用研究。迄今已经发表SCI收录研究论文40余篇,研究工作发表于Anal. Chem.、Lab Chip等专业杂志,申请专利20余项。科研思路分析Q:这项研究的想法是怎么产生的?A:多重病原的快速联合检测是临床医学迫切需要的技术。研究组在前期工作中进行了微流控芯片上多重细菌鉴定的初步探索,在此基础上本研究将多重细菌鉴定与抗生素敏感性测试结合。这种复合式分析要求同步完成多重生化反应,因而需要解决包括多重试剂的引入、多重反应的有效分隔以及多重检测指标的判定问题。针对上述问题,本研究发展了一种微流控芯片纸基细菌分析方法,在芯片培养池中以滤纸作为衬底组合固定菌种特异性显色培养基和抗生素。滤纸成分为纤维素,具有疏松多孔结构,不仅具有良好的生物相容性,而且易于固定试剂。借助于芯片集成PVDF疏水薄膜止流阀,引入芯片的尿液样品被分隔于不同培养池,以实现多重显色反应。根据特异性显色结果实现细菌定性鉴定,通过实时显色强度分析实现细菌定量测定,依据抑制显色反应的最低抗生素浓度确定抗生素敏感性,因此在芯片上实现了多重细菌的同时定性与定量分析和AST。本方法简便快速,尤其适于医疗资源匮乏条件下的细菌快速分析。Q:在研究中过程中遇到的最大挑战在哪里?A:本项研究中最大的挑战是芯片细菌测试系统上的功能集成。芯片细菌测试系统需要完成进样、细菌培养、定性分析、定量分析以及细菌抗生素敏感性实验,保证这些功能在同一芯片上的实现是实验的一个关键问题。为有效地实现上述功能,需要结合芯片以及配套控制系统的结构和功能设计。为实现芯片细菌测试系统上的功能集成,首先要确保每个单元功能的实现,包括构建随机分散体系和适宜的细菌生长环境、用于细菌鉴定的多重显色反应以及结果的获取和判读。Q:本项研究成果最有可能的重要应用有哪些? A:本研究发展的微流控芯片多重细菌鉴定和AST方法,具有操作简便、耗时短、低消耗和高通量的优势,尤其适合于在医疗资源有限的条件下(例如门诊、急诊和基层医疗单位)使用。我们的后续研究工作将进一步扩展检测对象范围,将这种纸芯片数字化测试发展成通用型病原细菌检测方法。X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

AP-XPS技术简介和应用赏析

X射线光电子能谱分析(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)用X射线辐射样品,使得原子或分子的内层电子或者价电子受到激发而成为光电子,通过测量光电子的信号来表征样品表面的化学组成、各元素的结合能以及价态。瑞典Uppsala大学的K. Siegbahn(图一)及同事于上世纪60年代中期开发研制了XPS这种新型的表面分析仪器。目前XPS已经成为研究材料特别是催化材料表面组成和化学状态的主要方法,K. Siegbahn也在1981年因为这一贡献被授予诺贝尔物理学奖。图一,K. Siegbahn与他的XPS。图片来源:Wikipedia由于电子枪发射X射线和光电子的检测必须要在高真空下进行,传统的XPS在测试时,样品是处在真空的分析室(SAC)当中(图二)。而对于表征催化材料来说,研究者更关注催化材料在反应条件下的动态变化。基于此,研究者在样品分析室(SAC)前加入了一个或多个样品处理室(STC),在其中通入气氛以及改变温度来处理样品材料,再通过通入氦气瞬间结束反应等方式终止反应,待抽真空后将样品转移至样品分析室(SAC)当中分析,这称之为准原位XPS技术(exsitu-XPS)。利用准原位XPS,样品可以在经过气氛和加热处理之后,在不暴露空气的情况下转移到样品分析室(SAC)当中,研究者可以得到更接近催化剂终态的信息。这类技术在研究催化剂反应前后表面价态变化时非常实用,也是目前国内外研究者们通常采用的研究技术。图二,准原位XPS的装置示意图,样品可以在不同功能的仓中转移,STC可以用于样品的处理然而,常规的准原位XPS依然存在缺陷。测试的样品是在处理完成之后再被转入样品分析室(SAC)的,在测试时,样品已经脱离了反应氛围。目前的研究已经证实,许多催化剂,特别是金属催化剂,在反应过程中会原位(In-situ)地发生重构,这些重构产生的物种可能是真实的活性位,而这些活性位在离开反应气氛后,又可能消失(如图三中Cu催化剂在脱离反应气氛后又回到了初始状态(Science, 2011, 331, 171-174)。这时,采用准原位XPS去测试处理完成的催化剂样品所收集到的信息已经与真实反应中的催化剂不同了,会造成不容忽视的误差。图三,通过环境电镜观测到的金属Cu催化剂在H2与H2O的反应气氛下暴露更多的(110)面(图B),这与反应初始状态(A)和停止通入H2O的反应终态(B)均不相同。图片来源:Science为了解决上述问题,研究者们改进了XPS装置,直接用X射线照射反应气氛下的样品,利用静电场或电磁复合场形成的电子透镜来聚焦生成的光电子,并采用多级离子泵抽走反应气(图四),形成一个气压梯度,在达到一定真空度后再检测光电子的信号。这样一来,所检测到的信号为样品在反应时所发出的,真正实现了气氛条件下的XPS,即AP-XPS表征(J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 8283-8293)。图四,左侧的紫色方框为反应仓,样品在受到X射线辐射后产生光电子,通过右侧的多级差分泵提高真空度,同时用电子透镜汇聚光电子,增强信号。图片来源:JACS这一领域最具代表性的工作来自Franklin (Feng) Tao等人(图五)。他们合成了具有核壳结构的Pd-Rh合金材料,并在原位条件下,连续改变气氛(NO → NO+CO → NO → NO+CO → O2)。通过XPS的测试,他们发现了催化剂在不同气氛下其表面和内部的元素分布存在着动态变化:在处于氧化性气氛(NO或O2)时,催化剂表面的Rh含量较高;在切换到反应气氛(NO+CO)时,催化剂的表面的Pt含量会上升。这种反应驱动的重构(Reaction-Driven Restructuring)现象被AP-XPS非常精准地捕捉到了,这项工作发表在了Science上(Science, 2008, 322, 932-934)。目前,对于原位条件下的催化剂动态变化,以及催化剂的真实活性位的探究已经成为了材料和催化领域的一个研究热点。图五,目前执教于堪萨斯大学的Franklin (Feng) Tao(左)。右图为不同气氛下,Pd-Rh合金表面的元素分布动态变化图。图片来源:University of Kansas / Science除了研究原位气氛下催化剂表面的元素价态和组分变化,AP-XPS还可以配合扫描隧道显微镜(STM)等表征手段去研究金属表面的精细结构变化。最近,Franklin (Feng) Tao等人首先通过STM,观察了CO压强增加(10-10 torr → 5×10-8 torr → 1 torr)时Pt(557)面的变化。发现随着CO压强的增加,表面Pt原子的排列出现了波皱,并最终出现了三角形团簇结构(图六)。图六,CO压强为10-10 torr(A), 5×10-8 torr(B), 1 torr(C)和(D)时,表面Pt原子的STM图。图片来源:Science为了证实三角形的团簇结构的生成与CO覆盖度的变化(即压强变化)有关,研究者又进行了AP-XPS实验表征(图七)。通过模拟STM实验中的气氛变化,研究者收集了不同气氛下的Pt 4f和O 1s信号。可以看出,在CO分压较高(5×10-1 torr)时,Pt 4f在72.15 eV处的信号显著增强(图七A红箭头处所示),这一信号归属于低配位的Pt信号,而Pt受CO气氛增加而产生重构生成Pt团簇的过程正是伴随着表面低配位数Pt的增加。同时,在CO分压较高(5×10-1 torr)的条件下,CO的O 1s信号的533.1 eV处的信号增强(图七B红箭头处所示),这也是CO与低配位Pt作用的特征信号。作者通过反复切换CO的压强,发现Pt和O的结合能变化具有重复性,更充分地确定了低配位Pt的出现与CO的压强变化有关(Science, 2010, 327, 850-853)。这一工作通过STM和AP-XPS,研究了Pt的部分晶面在CO气氛下的重构现象,其原位XPS的表征做得十分精细,归属出了低配位Pt的信号,难能可贵。图七,不同CO压强下Pt 4f(A)和O 1s(B)的XPS信号。图片来源:ScienceAP-XPS技术给表征气氛或者反应条件下样品表面的动态变化提供了可行性,是一种研究样品表面结构的利器。但由于测试时存在气氛,XPS检测到的信号也要弱很多,单次检测所需的时间要长不少;同时由于本质上XPS检测的区域是微米级的,其收集的是统计信号,因此XPS无法得到样品原子尺度上的局部信息,这一部分的表征还需要例如环境电镜(ETEM)等其它表征手段配合进行,以此探究催化剂表面的动态变化。(本文由殢无伤供稿)

“小材料”赋予“大智慧”:复合碳纳米点提供浅表恶性肿瘤(SMTs)诊疗新策略

注:文末有研究团队简介及本文科研思路分析浅表恶性肿瘤(Superficial malignant tumors, SMTs),譬如乳腺癌(Breast cancers)与黑色素瘤(Melanoma),属于具有较强发病隐蔽性和高转移潜能的浸润性恶性肿瘤。如何实现对此类疾病的早期分子诊断与治疗不仅对于基础研究,而且在临床应用方面都具有十分重要的意义。近日,中国科学院温州生物材料与工程研究所(筹)、温州医科大学的刘哲研究员课题组通过构建新型复合靶向碳纳米点,利用这一纳米尺度的“小材料”向精准诊断困难疾病的“大智慧”又迈出了有意义的一步,取得了积极的成果。据美国国家癌症研究所(National Cancer Institute,NCI)相关数据统计,乳腺癌与黑色素瘤的发病率在所有癌症中居于前列:女性患者中乳腺癌发病率为32.1%居于首位,黑色素瘤4.0%居第五位;男性患者中黑色素瘤发病率为3.6%,乳腺癌即便在男性人群中也有一定的发病率(如下图)。特别是对于25-29岁的青壮年人群,这两种疾病均较常见,因此发展针对浅表恶性肿瘤的早期精确诊断和有效治疗策略尤为重要。中国科学院温州生物材料与工程研究所(筹)、温州医科大学的研究团队在既有研究工作(Mater. Chem. Front., 2017, DOI: 10.1039/C6QM00160B)的基础上,构建了靶向整合素αvβ3的复合碳纳米点,以植物蛋白、微波为绿色反应工艺包被亚甲基蓝(Methylene blue, MB)这一光敏分子,并通过表面耦联精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RDG)短肽,实现对乳腺癌MDA-MB231细胞和黑色素瘤B16细胞高特异性结合。同时,复合碳纳米点的表面修饰提高了其生物相容性,降低了细胞毒性。进一步地,分别将MDA-MB231、B16细胞株与靶向碳纳米点共培养,之后洗脱观察到细胞在405 nm、640 nm双波长下均呈现明显荧光,从而证明靶向碳纳米点经由整合素αvβ3介导的细胞内吞作用实现细胞内聚集,而无RGD耦联的非靶向碳纳米点则无法与肿瘤细胞特异性结合。在MDA-MB231细胞接种的裸鼠上进行活体光声实验表明靶向碳纳米点能够特异性聚集于肿瘤病灶区域,静注5分钟后观察到明显的光声信号增强,且提供了较适宜的成像窗口。此外,我们还初步研究了靶向碳纳米点作为光热治疗试剂的有效性。在808 nm的脉冲激光辐照下,靶向碳纳米点导致温度显著升高(14.1 ℃),相比在同等条件下高纯去离子水(4.8 ℃)或纯亚甲基蓝溶液(5.6 ℃)温度升高不明显。这些发现有力证明了复合碳纳米点作为多功能材料在细胞标记、活体光声成像及光热诊疗等方面有着广泛的用途,对于实现浅表恶性肿瘤的早期分子诊断、精准治疗有着重要的应用价值。该复合碳纳米点结合光声成像为浅表恶性肿瘤的早期诊疗提供了崭新的策略。光声成像作为一种新兴的分子影像技术已应用于光声显微、光声内窥镜、活体小动物光声成像等领域,它融合了光学成像的高灵敏度与声学成像的深组织穿透性的优点,从根本上实现了诊断精度的提升(Int. J. Nanomed., 2017, 12, 179-195)。例如光声内窥镜检测已经成为临床上用于检测浅表病灶的有力工具。另一方面,与高风险的传统化疗手段和放射疗法相比,光热治疗则体现出独特优势。利用脉冲激光照射光敏剂导致温度显著升高,临床上可用于肿瘤的热消融治疗。此外,考虑到病人的成功康复与预后,采用热疗手段有助于避免或最小化放疗或化疗对身体健康带来的副作用。可以预期,采用复合靶向碳纳米点这一“小材料”结合先进的影像手段,将为浅表恶性肿瘤等疾病的早期、有效诊疗带来新的变革,并为影像导航内窥镜手术等技术的蓬勃发展提供“大智慧”。这一成果近期发表在Analytical Chemistry上。该研究得到国家自然科学基金(21575106)、教育部留学回国人员基金、浙江省“钱江人才计划”等基金的大力资助。该论文作者为:Zhe Liu*, Waner Chen, Yihong Li and Qien Xu.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):Integrin αvβ3-Targeted C-Dot Nanocomposites as Multifunctional Agents for Cell Targeting and Photoacoustic Imaging of Superficial Malignant TumorsAnal. Chem., 2016, 88, 11955-11962. DOI: 10.1021/acs.analchem.6b03927刘哲博士简介刘哲,中国科学院温州生物材料与工程研究所(筹)研究员、生物影像与转化医学课题组负责人(PI)。2007年于中国科学院化学研究所取得博士学位,而后在美国斯坦福大学医学院分子影像研究中心(Molecular Imaging Program at Stanford, MIPS)、德国亚琛工业大学亥姆霍兹生物医学工程研究所工作。2014年2月起就职于中国科学院温州生物材料与工程研究所(筹)。研究领域是微纳功能诊疗材料及其在分子影像、疾病早期诊疗的应用。在相关领域发表SCI论文30余篇,获授权美国发明专利1项,编撰英文专著1部。研究成果受到《人民日报-海外版》等媒体的报道,作为课题主持人负责国家自然科学基金、教育部留学回国基金、中国科学院院重点实验室开放基金、浙江省“钱江人才计划”、中国科学院温州生物材料与工程研究所重大专项等基金的资助。科研思路分析Q:开展这项研究的想法是如何产生的?其出发点、立足点在哪里?A:众所周知,浅表恶性肿瘤的临床发病率较高,能否实现早期诊断并及时地确定治疗方案有助于提高病患的存活率,改善其健康与生活质量。传统的放射治疗或化学药物治疗方案都给病人带来了极大的痛苦,不仅治愈率低,而且副作用明显,即便病灶得到抑制或切除,后期极易复发和转移,为患者的长期健康埋下了隐忧。站在这一出发点上,我们希望通过构建生物相容性生医材料,经化学修饰、材料的多功能化为此类疾病的早期诊疗提供新的方案。结合我们在光声成像的研究经验,我们发现碳纳米点在解决这一问题方面有独特的优势。采用易得的材料经绿色工艺制备、表面生物耦联等修饰即得到高特异性靶向碳纳米点这一多功能性诊疗材料。亚甲基蓝的包被不仅提供了可用于热疗的光敏性分子,而且还是常见的光声成像探针。复合碳纳米点经过巧妙的设计、构建与功能性修饰,不仅表现出优异的光热性能,同时良好的生物相容性与光声成像靶向性为其体外标记、体内诊断成像与治疗等应用提供了充分的前提。Q:本项研究成果最有可能的重要应用有哪些?A:本项研究一个值得关注的方面在于结合光声成像这一新兴的成像技术,复合碳纳米点在体外细胞标记、体内示踪与治疗等方面展现出广阔的应用前景。在光声显微领域,复合碳纳米点可作为标记材料实现对肿瘤标志物的定量检测与分析;在光声内窥镜技术方面,结合复合碳纳米点有助于进一步提高微创介入手术的精准度;在光声活体成像方面,采用复合碳纳米点作为新型分子探针可实现对肿瘤病灶的高特异性诊断,并同时可以在线实时对病灶进行监测;在光热治疗方面,复合碳纳米点可作为诊疗一体化试剂有效提高其生物利用度和治疗效率。基于以上所述,我们已申报多项国内外发明专利,并期望对这一材料进行深入研发,实现更多的诊疗功能性,并最终在医学临床转化上取得突破,为浅表恶性肿瘤等人类疾病的诊疗、治愈带来新的希望。X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

活细胞中同时检测线粒体及其自噬过程的近红外荧光探针

中科院化学所上官棣华研究员(点击查看介绍)课题组在《美国化学会志》上发表文章,报道了一种以花菁为母体的新型近红外荧光探针分子,2,6-Bi(2-(3,3-dimethyl-1-propylindolin-2-ylidene)-cyclohexanone (HQO)。该探针分子可用于活细胞中线粒体及线粒体自噬过程的同时检测。线粒体不仅是细胞的能量工厂,其功能还涉及细胞代谢、信号传导、分化、生长、凋亡和死亡等多个重要生理过程。线粒体自噬(mitophagy)是细胞清除损伤或衰老的线粒体,并循环利用其组成元素的过程。线粒体自噬过程中,受损伤线粒体选择性形成自噬线粒体,而后与周围的溶酶体融合,产生自噬溶酶体(包被线粒体的自吞噬泡),随后线粒体成分被分解消化。线粒体自噬与衰老、神经退行性疾病和癌症等诸多生理病理过程密切相关,因此线粒体自噬的研究具有重要意义。目前,对线粒体自噬的研究主要采用抗体或荧光蛋白标记法,或线粒体荧光探针和溶酶体荧光探针组合使用共同检测。但前者操作复杂,在活细胞中应用受到限制;而后者特异性较低。探针HQO和HQO示踪活细胞线粒体自噬过程原理图而对pH敏感的探针分子HQO无需与其它探针分子组合使用,其进入活细胞后选择性富集于线粒体;当线粒体发生自噬形成自噬溶酶体后其微环境pH下降,导致HQO质子化;质子化后HQO的荧光激发和发射波长均发生红移(斯托克斯位移大于100 nm)。由于微环境pH值得不同,使得HQO在线粒体和自噬溶酶体中呈现不同颜色荧光,因而可以很好地区分正常线粒体和包被损伤线粒体的自噬溶酶体。HQO分子可精确定位线粒体,准确示踪线粒体自噬过程;该探针分子将为线粒体代谢过程提供新的研究方法,也为筛选线粒体自噬抑制剂或促进剂提供有效的工具。HQO监测饥饿条件下细胞发生线粒体自噬过程相关结果发表在J. Am. Chem. Soc.(2016, 138, 12368–12374),上官棣华研究员为为本文唯一通讯作者。柳影、周进和王林林为共同第一作者。该论文作者:Ying Liu, Jin Zhou, Linlin Wang, Xiaoxiao Hu, Xiangjun Liu, Meirong Liu, Zehui Cao, Dihua Shangguan, and Weihong Tan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 Cyanine Dye to Probe Mitophagy: Simultaneous Detection of Mitochondria and Autolysosomes in Live CellsJ. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 12368-12374, DOI: 10.1021/jacs.6b04048导师介绍上官棣华http://www.x-mol.com/university/faculty/15548X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

顺磁核磁共振成功测定瞬态酶催化中间体的三维结构

生命体系中的化学反应大多借助于酶的催化来实现,参与这类反应的酶大多是蛋白质。从原子分辨率水平上阐述酶催化反应的动态学对不但对了解酶的具体催化机制有重要的意义,并且在此基础上设计有效的小分子抑制剂有极大帮助。但是非平衡态下的酶催化反应中间体的三维构象测定对于当前的生物物理技术具有较大的挑战,这主要在于中间体的含量通常较低(<15%)并且寿命短,结构性限制条件很难在短时间内获得。最近南开大学的苏循成(点击查看介绍)团队通过顺磁核磁共振的方法建立了一套测定这类瞬态酶催化中间体的方法。金黄色葡萄球菌Sortase A具有特殊的催化功能,而被广泛应用于蛋白质生物共价修饰中,并且还是设计抗生素的一个重要靶标。南开大学团队以金黄色葡萄球菌Sortase A为目标蛋白,通过该团队多年来积累的蛋白质顺磁标记技术并利用高分辨核磁共振解决测定了Sortase A与QALPETG底物形成的硫酯中间体的三维结构。该团队首先利用高分辨的核磁共振技术在溶液中通过改变反应条件发现Sortase A与QALPETG反应过程中可以观察到微量的核磁信号,并且这些新产生的信号在短时间内(<3小时)逐渐消失并且是主要信号的20%以内。通过质谱发现这类新的信号就是Sortase A与多肽形成的硫酯中间体。由于硫酯中间体的寿命短并且含量低,生物核磁研究中通常的结构性约束条件很难在短时间内定量采集,因此测定该类中间体的三维结构具有较高的挑战。借助该团队多年顺磁核磁共振研究中的积累,尝试通过利用赝接触位移(pseudocontact shift, PCS)为结构限制性条件. PCS在传统有机化学分析中发挥了重要作用特别是镧系位移试剂,由于高场核磁谱仪的普及,人们不在借助镧系位移试剂来分析重叠的核磁信号。但是PCS在结构生物学中的作用虽然经过Ivano Bertini教授(作者博后导师)为代表的推动和发展,人们逐渐开始在生物核磁研究中利用PCS。根据该团队多年的研究经验,PCS的优点不仅包含了生物大分子中的结构和距离信息,还有一个重要的优势在于可以定量测定,并且可以在短时间内测定,这尤其适合于不稳定的反应体系。Sortase A含有一个催化活性中心Cys184,在不改变酶催化活性的基础上对蛋白质进行定点修饰需要设计刚性的顺磁探针,另外Sortase A还需要钙离子的参与来提高其催化活性。因此对Sortase A的定点顺磁标记不仅要避免影响Cys184的活性并且还需要克服顺磁探针对钙离子的影响。为实现这一目标,该团队发展了一类在多巯基存在下选择性定点修饰蛋白质的方法,并通过顺磁探针选择性结合镧系离子从而避免了与钙离子的竞争。通过短时间内测定的PCS,利用PCS成功测定了Sortase A与QALPETG形成中间体的三维结构。该类中间体的三维构象与通常的二硫键类似物在酶催化活性中心有显著不同。利用该类顺磁核磁共振技术测定蛋白质结构的前提是中间体与酶在核磁共振谱中处于慢交换。由于发生在毫秒尺度的蛋白质动态学与大多数蛋白酶的催化过程有关,在非平衡态真实反应体系中测定这类酶的催化中间体无疑会对催化反应机制有更深刻的理解。这一成果近期发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上,文章的第一作者是南开大学博士研究生陈家良。该论文作者为:Jia-Liang Chen, Xiao Wang, Feng Yang, Chan Cao, Gottfried Otting, Xun-Cheng Su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):3D Structure determination of an unstable transient enzyme intermediate by paramagnetic NMR spectroscopyAngew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 13744-13748, DOI: 10.1002/anie.201606223苏循成博士简介苏循成,南开大学元素有机化学国家重点实验室研究员。2001年于南开大学取得博士学位,2001-2004年和2004-2010年分别在意大利佛罗伦萨大学欧盟磁共振中心和澳大利亚国立大学工作,2010年9月起就职于南开大学。研究领域是化学生物学和生物核磁共振。在相关领域发表SCI论文50余篇,包括以通讯作者发表的Angew. Chem., J. Biomol. NMR, PCCP, Chem. Commun. 和Chem. Eur. J. 等。http://www.x-mol.com/university/faculty/11898http://skleoc.nankai.edu.cn/professors/sxc/sxc.htmlX-MOL催化领域学术讨论QQ群(210645329)

聚合物@纳米金的液滴微流控制备及其鼠血铜离子代谢研究

近年来,采用液滴微流控技术实现有机化学反应、聚合反应及纳米颗粒制备等的研究引起了人们的广泛关注。由于化学反应在微纳尺度的液滴内进行时,具有更好的传质及传热效率,可加速化学反应、提高反应效率,因此,基于液滴微流控技术的各类反应及纳米颗粒的制备方法研究具有重要的应用意义。目前此类方法已被用于化学反应研究中,但在纳米颗粒的制备及其应用研究方面尚待开发。中国科学院化学研究所的齐莉研究员(点击查看介绍)等科研人员针对常规方法制备聚合物@纳米金出现的耗时长、稳定性差及操作复杂等诸多问题,创新性地提出了发展基于液滴微流控技术的聚合物@纳米金的制备新方法并进行活体铜离子代谢研究的新策略。所构建的液滴微流控装置采用双T型反应通道,以油相作为连续相,以水相作为反应相来制备聚合物@纳米金。相较于传统方法(24 h),采用液滴微流控合成技术可在8 min内制备得到分散性及稳定性良好的聚合物@纳米金。基于聚集诱导的紫外吸收增强机理,采用所制备的纳米金传感探针可高选择性检测铜离子;还实现了对大鼠血清中铜离子的代谢过程监测。这个制备方法不但简单、普适性强,而且具有较高的铜离子检测选择性和灵敏度,为制备新型聚合物@纳米金探针及其活体金属离子的分析应用提供了新思路。聚合物@纳米金的液滴微流控制备示意图及其鼠血铜离子传感分析这一研究成果发表于《Analytical Chemistry》(Anal. Chem., 2017, 89, 2080-2085)。该文章的第一作者为副研究员乔娟,项目得到了国家自然科学基金委的支持。该论文作者为:Juan Qiao, Hong Ding, Qianrong Liu, Rongyue Zhang, Li Qi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):Preparation of Polymer@AuNPs with Droplets Approach for Sensing Serum Copper IonsAnal. Chem., 2017, 89, 2080-2085, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b04722导师介绍齐莉http://acl.iccas.ac.cn/ktz/qili/lwzz/201305/t20130506_111137.htmlX-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

相位域采样在扫描光学近场散射显微技术(s-SNOM)中的应用

注:文末有研究团队简介及本文科研思路分析扫描光学近场散射显微技术(s-SNOM,scattering-type scanning nearfield optical microscopy),是一种在纳米级别探测物质与光的近场反应(light-matter nearfield interaction)中应用广泛的表面表征技术。s-SNOM突破了在光学显微技术中的衍射极限(diffraction limit)的限制,在表征物质复杂的近场光学特性和产生的光学现象中有着很重要的应用。在s-SNOM技术中,一束特定波长的光被聚焦在原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)的探针上,金属或带有金属涂层的AFM探针被用来加强和散射样品表面附近的近场光场,因此,散射光包含了丰富的探针-物质近场反应(tip-sample nearfield interaction)的信息。在被远场(far-field)的光检测器检测到后,经过一定的信号处理过程,散射光可以被用来表征在AFM探针下的样品的光学特性,例如样品在一定波长的光激发下可以产生的表面等离子共振(surface plasmon resonance), 声子极化激元(surface polariton)等。在通常的s-SNOM技术中(图1),AFM会采用敲击模式(tapping mode),探针在扫描的过程中不断地进行竖直方向的简谐振动(Harmonic oscillation)。通常情况下,探针越接近样品,散射光的强度越强,因此,由探针散射的散射光也就具有了周期性,频率与AFM探针的震动频率Ω(通常是几百个kHz)相同。由光检测器导出的周期性信号会被送往一个锁相放大器(lock-in amplifier)进行信号处理。如果以AFM探针原本的震动频率作为参考频率(reference frequency), 由锁相放大器通过傅里叶转换解调(demodulate)出的信号不再只有单一的基频项Ω,而是会出现许多的非简谐项(anharmonicity),例如2Ω,3Ω,4Ω等等。散射光中的非简谐项正是来源于探针-样品的近场光学反应,所以2Ω,3Ω,4Ω等高频项的强度之一就被用来当作近场光学反应的信号强度。Figure 1 通常的s-SNOM工作原理在信号采集与处理领域中,有一项奈奎斯特-香农采样定理(Nyquist-Shannon sampling theorem)。该定理表明,在检测一个连续的随时间周期性变换的信号时,采样频率必须大于一个临界频率,即原信号频率的二倍,原信号才能够被完整无误地重现出来。如果我们将该项定理运用到s-SNOM当中就会发现,如果我们想将2 Ω当作近场反应的信号,那么采样频率必须超过4 Ω,如果我们想将3 Ω当作近场反应的信号(越高频率的非简谐项通常含有越少的背景散射),采样频率必须超过6 Ω。这种成倍增长的采样频率使得人们必须采用高频(MHz级)或者连续的光源来激发近场反应。这就带来了一个问题:低频率的脉冲激光(low-repetition-rate pulsed laser)很难被运用到s-SNOM技术中去。但是低频率的脉冲激光却有着高频或者连续光源所不具有的优势:低频率的固态飞秒放大器(solid-state femtosecond amplifier)具有很强的激光脉冲能量(high peak power),很适合用来激发一些非线性光学过程(nonlinear processes)。但是,在平均能量(average power)相同的情况下,高频光源由于脉冲能量过小,并不能激发非线性光学过程。利用差频效应产生中红外辐射(difference frequency generation of mid-infrared radiation)这项技术就是一个很好的例子,40或80 Mhz的高频固态蓝宝石振荡器(solid-state Ti:sapphire oscillator)和掺铒光纤激光器(Erbium fibre laser)仅能产生能量为1 mW的中红外辐射[1-4],而即使在20年以前,由低频的250 kHz的掺钛蓝宝石再生放大激光器(Ti:sapphire regenerative amplifier system)激发的中红外辐射能量就已经超过了10mV[5]。在s-SNOM中,低频率高脉冲能量的飞秒激光器很适合用来激发较强的光-物质反应(strong light-matter interaction)和一些非线性过程,而且,该领域是一项全新的领域,亟待人们的探索与发现。位于里海大学(Lehigh University)的许晓汲(点击查看介绍)团队发明了一种新的s-SNOM的采样方式,即相位域采样(Phase-domain sampling),跳出了前述奈奎斯特-香农采样定理的限制,从而使得低频脉冲光源能够被运用到s-SNOM当中。与一般的时间域采样(Time-domain sampling,即得到光信号强度-时间的关系曲线)相比,相位域采样(得到光信号强度-相位的关系曲线)更为简洁直接。每一个激光脉冲所激发的近场散射光的强度都对应于一个0到2π之间的特定的相位,而该相位可以直接通过读取同一时间AFM探针进行的竖直方向简谐振动的相位得到,因为散射光的周期和相位完全由简谐振动的AFM探针所决定。以这个原理的为基础,如果在s-SNOM中对样品进行持续的脉冲激发,而且脉冲频率不可被AFM探针振动频率整除,每一个脉冲都对应一个特定的相位,那么在采集到足够多的光强-相位的关系之后,我们就可以重现一个周期内(0到2π)的近场散射光强-相位曲线。然后,我们可以将一个周期的光强-相位曲线展开到无数个周期进行傅里叶变换,同样可以得到基频简谐项Ω和高频非简谐项2 Ω,3 Ω,4 Ω等等。经由这种相位域采样的方法得到的近场光学信号,与锁相放大器解调出的近场光学信号是等价的。许晓汲团队利用量子级联激光器(QCL,quantum cascade laser)产生的频率为10 kHz,时长为20 ns的远红外低频脉冲激光为光源,成功地在硼氮纳米管(Boron Nitride Nanotube,BNNT)和多层石墨烯(graphene)上实现了s-SNOM的测量(图2)。测量结果保持了s-SNOM一贯有的高空间分辨率,与传统s-SNOM的时间域采样结果相吻合,证明了相位域采样是一种能够有效地在s-SNOM中引入低频脉冲激光的技术。Figure 2 相位域采样与传统s-SNOM结果的对比。(a) BNNT的AFM图像;(b) BNNT的传统s-SNOM图像;(c) BNNT上(沿图b白色虚线)传统时间域采样(实线)与相位域采样(蓝点)的结果对比;(d)石墨烯的AFM图像;(e)多层graphene的传统s-SNOM图像;(f)石墨烯上(沿图e白色虚线)传统时间域采样(实线)与相位域采样(蓝点)的结果对比。这一成果于近期发表在《Nature Communications》上,文章的第一、二作者分别是里海大学博士研究生王浩民、王乐。该论文作者为:Haomin Wang, Le Wang, Xiaoji G. Xu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):Scattering-type scanning near-field optical microscopy with low-repetition-rate pulsed light source through phase-domain samplingNat. Commun., 2016, 7, 13212, DOI: 10.1038/ncomms13212参考文献:1. Keilmann, F. & Amarie, S. Mid-infrared frequency comb spanning an octave based on an Er fiber laser and difference-frequency generation. J. Infrared Millim. Terahertz Waves 33, 479–484 (2012). 2. Cerullo, G. & De Silvestri, S. Ultrafast optical parametric amplifiers. Rev. Sci. Instrum. 74, 1–18 (2003). 3. Ehret, S. & Schneider, H. Generation of subpicosecond infrared pulses tunable between 5.2 mm and 18 mm at a repetition rate of 76 MHz. Appl. Phys. B-Lasers Opt. 66, 27–30 (1998). 4. Ichimura, T., Hayazawa, N., Hashimoto, M., Inouye, Y. & Kawata, S. Tip-enhanced coherent anti-stokes raman scattering for vibrational nanoimaging. Phys. Rev. Lett. 92, 220801 (2004). 5. Reed, M. K. & Shepard, M. K. S. Tunable infrared generation using a femtosecond 250 kHz Ti: Sapphire regenerative amplifier. IEEE J. Quantum Electron. 32, 1273–1277 (1996).许晓汲博士简介许晓汲本科毕业于北京大学化学系,在加拿大不列颠哥伦比亚大学获得博士学位。专业是超快激光光谱。博士后期间在多伦多大学从事近场光学光谱的研究,他2014年底在里海大学(Lehigh University) 化学系担任助理教授开始独立研究 。研究领域为高空间分辨率红外显微技术和激光光谱。http://www.x-mol.com/university/faculty/5324科研思路分析这个想法是在对近场光学和锁相放大器原理的理解的基础上产生的。应用主要在于将超高空间分辨率的散射近场显微技术和超快光谱相结合,这样可以在极小的空间尺度(<10纳米)上探索很快(<100飞秒)物理和化学过程。可用于纳米材料的表征。

使用“胶原杂和肽”评估去细胞组织的基质结构

去细胞组织支架是一种已在临床推广的新兴再生医学材料。包括心脏瓣膜、皮肤在内的多种去细胞组织材料已经广泛的在人体外科手术中使用于组织修复。近年来我国医生也在这一材料的临床使用上取得了突破[1,2]。这些材料获取自动物组织,经过去细胞去抗原处理,保留其天然组织的三维立体结构,降低其免疫原性,以防止产生免疫排斥反应,使得移植的去细胞材料可以逐渐与患者自己原有的组织整合。除组织以外,科学家们正在研究如何把来自患者的细胞添加到去细胞的动物器官中,并开发了一系列的具有生命功能的“人造活体器官”[3]。这一些列的再生医学和组织工程的突破为急需器官移植的病人带来了曙光。在制作去细胞组织的过程中,去除原有的动物细胞是关键,这一步骤可以防止患者产生免疫排斥反应。但用何种方法既能有效的出去原有细胞,又能尽量保留天然组织的细胞外基质的纤维结构一直是一个难点。现有的基于显微技术的方法既不能定量的测量基质受到的损坏,也无法检测到组织支架中结构变性的蛋白分子。因此,虽然已经有上百种不同的去细胞方法被开发出来,但是对于同一种组织,哪一种方法更安全有效,更能保持去细胞后的组织的天然结构,学术文献中充满了争议,工业界也没有具体的标准。对于组织去细胞的方法的优化还只能停留在半经验的状态。近期,来自美国犹他大学生物工程系的李旸博士带领的研究小组与美国匹兹堡大学的Stephen Badylak教授的课题组合作,开发了一种有效的检测去细胞组织中变性的胶原蛋白的荧光染色方法,能够实现对去细胞过程所造成的组织结构破坏进行定量检测。为了检测结构受损的胶原蛋白分子——这一细胞外基质中最基本的蛋白质的结构单元,研究团队设计了一个新颖的合成蛋白分子,胶原杂合肽(Collagen Hybridizing Peptide, CHP)。这个合成的肽链能够特异性地绑定到结构变性而打开的胶原蛋白链上,形成稳定的三螺旋蛋白结构,但无法绑定到结构完好的胶原蛋白分子上。在实验过程中,使用荧光标记的胶原杂合肽分子,课题组定量的测量了用四种常用的洗涤剂(SDS、Triton X-100、CHAPS、SD)完成了去细胞处理的组织中的变性的胶原蛋白。结果显示,只有SDS和Triton X-100会使得胶原分子发生变性,而且SDS的破坏程度更高。课题组在猪的膀胱和内侧副韧带这两种组织基质上观察到了一致的实验结果。(SDS: 十二烷基硫酸钠;SD: 脱氧胆酸钠)CHP染色是一种简单直接的方法。它不仅可以验证比较不同去细胞方法对组织基质的损伤,也可以用于研究移植的去细胞支架的结构对组织再生的影响。它有望成为进一步优化、标准化组织去细胞工艺的重要工具。这一成果近期发表在《Acta Biomaterialia》(DOI: 10.1016/j.actbio.2017.01.079)上,文章的通讯作者是美国犹他大学的研究员李旸博士,第一作者是犹他大学硕士研究生Jeongmin Hwang。李旸博士还是美国3Helix公司的创始人之一,致力于CHP技术的转化推广。该论文作者为:Jeongmin Hwang, Boi Hoa San, Neill J. Turner, Lisa J. White, Denver M. Faulk, Stephen F. Badylak, Yang Li, S. Michael Yu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):Molecular Assessment of Collagen Denaturation in Decellularized Tissues using a Collagen Hybridizing PeptideActa Biomater., 2017, DOI: 10.1016/j.actbio.2017.01.079参考报道:1. http://www.x-mol.com/news/4782 2. http://news.xinhuanet.com/tech/2016-03/12/c_1118311983.htm 3. http://www.bbc.com/news/science-environment-22150038    X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

基于酪氨酸酶调控的酪氨酸蛋白激酶活性分析方法

蛋白激酶催化诱导的蛋白质磷酸化是非常重要的蛋白翻译后修饰机制,在与细胞增殖、分化、发育和凋亡等密切相关的信号转导通路中发挥着重要的调控作用。其中,酪氨酸蛋白激酶(PTK)在细胞癌变过程中起着至关重要的作用。因此,建立简单实用的酪氨酸蛋白激酶活性分析方法对于疾病早期诊断及靶向药物开发都具有重要的意义。近日,陕西师范大学刘成辉教授课题组基于酪氨酸酶的氧化调控机制设计了一种简单、灵敏且通用性强的荧光增强型酪氨酸蛋白激酶的活性分析方法。该方法的检测原理如下:首先针对靶标PTK设计合成其荧光标记的多肽底物。当体系在没有PTK存在的情况下,酪氨酸酶能够将多肽底物的酪氨酸残基氧化成邻二苯醌,进而通过电子转移机制(ET)猝灭多肽上标记的荧光基团,体系的荧光减弱。随着PTK的引入,酪氨酸残基的酚羟基被磷酸基团保护起来,从而使其不再能够被酪氨酸酶氧化,使得多肽底物保持较强的荧光信号,体系的荧光强度随PTK活性增大而增强。因此,通过测定体系的荧光信号强弱即可直观地检测PTK活性。图1. 酪氨酸酶辅助的酪氨酸蛋白激酶检测方法的原理示意图该设计巧妙地将酪氨酸酶对酚羟基的特异性催化氧化能力用于磷酸化和未磷酸化的酪氨酸残基的识别,同时结合氧化产物邻二苯醌可以对荧光基团产生猝灭这一现象,成功实现了简单、灵敏的荧光增强型PTK活性检测。该方法操作简单,只需要将酪氨酸酶与PTK反应体系混合后测量体系的荧光即可,大大简化了操作流程。此外,针对不同靶标PTK,合理设计相应的特异性多肽底物,可使其普遍适于不同种类PTK的活性分析。同时,该方法不仅可以用于酪氨酸蛋白激酶活性的检测,而且在药物筛选等方面也具有很好的应用前景。这一研究成果发表在Chemical Communications 杂志,并被选为期刊封面,该论文第一作者为14级硕士生蒋超,通讯作者为刘成辉教授。该论文作者为:Chao Jiang, Ya Li, Chenghui Liu,* Liying Qiu, Zhengping Li原文(扫描二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):A general and versatile fluorescence turn-onassay for detecting the activity of proteintyrosinekinases based on phosphorylation-inhibitedtyrosyl oxidationChem. Commun., 2016, 52, 12570-12573, DOI: 10.1039/c6cc07035cX-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

外消旋法则:准确测量近手性纯体系ee值光谱新方法

因为不对称合成方法的发展,往往需要从数以千计的平行反应中筛选非对映体纯度最高的反应条件,这种高通量分析的需求对快速且精准的产物对映体纯度分析手段提出了更高的要求。近年来,多种借助于NMR、荧光、紫外-可见吸收以及圆二色光谱的方法分析产物的对映体过量(ee)值备受关注。这些方法可大致分为两大类:(1) 依据手性传感分子与手性分析物作用形成的非对映体的稳定性或光谱性质的不同进行ee值测定;(2) 非手性/动态外消旋的传感分子与某一构型的对映异构体作用后选择性地形成单一手性的结合物。这些光谱方法较之于传统的HPLC法不仅分析时间大为缩短,而且降低了溶剂成本,适于高通量分析,但不足之处是误差较高。HPLC法误差一般小于1%,而光谱方法的则在5%左右。因此,这些光谱方法对于高ee值(95-100%)体系显得无能为力,而高对映体纯度恰又是不对称合成工作者努力的追求。发展可资准确测定高ee值的光谱方法因此具有重要意义。厦门大学江云宝教授(点击查看介绍)课题组多年致力于发展基于非手性分子的手性传感研究,尤其是基于超分子聚合物的手性传感。手性客体分析物与非手性生色团结合后诱导超分子体系产生CD信号,其中诸多体系的CD信号与ee值线性关联,可资手性和ee值分析。在超分子聚合物体系中也曾观察到手性放大效应,此时CD-ee曲线呈S-型(即“多数性法则”),曲线在ee 为0%处斜率最大。通过向样品中外加等量的占少数的对映异构体,成功地将高ee值样品移动到ee接近0%的检测点,CD-ee曲线斜率大、ee测定误差小。最近江云宝教授课题组与美国德克萨斯大学奥斯汀分校Eric Anslyn教授合作研发了新的可用于高ee值测量的途径。于非手性多环芳烃苝分子骨架上修饰以硼酸基团,后者与α-羟基酸发生动态共价作用,诱发超分子聚集,给出源于非手性苝基生色团的CD信号。观察到苹果酸(Mal)诱导的超分子聚合物体系的CD-ee曲线呈现“反”S-型,即高ee区域之斜率高,有利于ee测定。推测超分子聚集体中苝基硼酸分子结合一种对映异构体后,聚集体中分子间协同效应使其优先结合的下一个手性客体分子为具有相反构型的对映异构体。这一现象被命名为“外消旋法则”。为直观比较,选取CD-ee曲线分别为线性、“多数性法则”和“外消旋法则”的三个α-羟基酸客体分子即乳酸(Lac)、酒石酸(Tar)和苹果酸(Mal),比较其高端ee的测定误差,发现具有“外消旋法则”的苹果酸的ee测定误差仅0.2%,甚至小于HPLC的测定误差(1%)。虽然该“外消旋法则”体系目前只适用于苹果酸的ee测定, 但为降低光谱法测定高端ee的误差提供了一种全新的途径。未来可进一步寻求构筑该类呈现“外消旋法则”的体系的途径,为高通量测定ee值注入新的活力。这一成果近期发表于Chemical Communications,论文第一作者为厦门大学博士研究生陈萱萱,研究工作在江云宝教授和Eric V. Anslyn教授指导下完成。该论文作者为:Xuan-Xuan Chen, Yun-Bao Jiang*, Eric V. Anslyn*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 racemate-rules effect supramolecular polymer for ee determination of malic acid in the high ee regionChem. Commun., 2016, 52, 12669-12671, DOI: 10.1039/c6cc06716f江云宝教授http://www.x-mol.com/university/faculty/14054 课题组介绍http://www.jianggroup.cn/cn/ Eric Anslyn教授课题组:http://anslyn.cm.utexas.edu/research/Home.htmlX-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

基于空间组装的无酶核酸分子放大线路用于普适性差量信号输出

近年来,精准医疗引起了越来越多的关注,现场即时检测也随之成为科学研究的热点。便携式检测手段是科技进步的产物,同时也将是社会高度便携化向诊断和分析领域延伸而产生的必然需求。然而对于疾病检测来说,假阳性结果一直是困扰众多科学家的一大难题。那么,有无一种简单的方法可以避免或是及时排除检测中的假阳性结果,解决假阳性误诊的问题呢?近日,中科院长春应化所的李冰凌(点击查看介绍)团队通过基于空间组装的方法来实现核酸分子线路的开关调控,利用差量法,提出了一种更加准确可靠的信号采集和处理方式。近年来,分子计算领域的进步带动产生了一系列基于链置换反应的新型无酶核酸扩增反应。其中热门之一的双发卡核酸催化组装技术(CHA)以线性寡聚核酸为催化剂和输入,可在几小时内将核酸分子放大102-106倍,被作为新一代的信号放大器和传导器广泛应用于多种分析检测平台。李冰凌团队在前期工作中证明除了线性寡聚核酸,两个因组装行为而无限靠近的基因片段,也可以作为催化剂,引发CHA反应。在最新进展中,她们将这个新发现与另外一个链置换反应(OSD)进行偶联,可用同一套设计精良的CHA输出线路检测出不同的待测输入,不再需要根据不同的待测序列重新设计和优化CHA线路,极大地降低了实验成本和设计难度。这种新方法还具有尤为灵活的拓展性,可根据实际需要添加另一套“辅助CHA反应”,进而改良为一增一减的“差量信号(deviation-metric signal)”:既针对一种靶标两套CHA反应可分别提供一增一减两种“互为镜像”的信号输出。具体操作也较为灵活,可采用一种荧光探针,在两个试管中分别读取增信号和减信号;或者将两套CHA分别标记不同发射波段的荧光探针,在同一反应体系即可同时读取增信号和减信号。这样的“增-和-减”信号设计被简称为“SORS-CHA”,能有效规避频繁出现的“荧光强度向单方向(增或减)漂移所引起的非特异性假像信号”,从而大幅度增加信号的可信度。如果采用增-减信号的差值(即绝对值加和)为定量指标,还能进一步增强信号的分辨率。“SORS-CHA”方法还可与等温扩增反应LAMP联合使用,实现对现实环境中痕量基因的序列检测。研究中主要以埃博拉病毒序列为例。通过核酸扩增反应与信号放大方法连用可实现对单个目标基因的1010-1012倍的放大。再加上一增一减的荧光信号输出方式,解决了在信号采集过程中读数误差以及仪器自身的光漂白现象引起的数据不准,同时也能够避免出现假阳性结果。该方法目前可达到的检测限为20个埃博拉基因分子。鉴于该方法的通用性和准确性,能够有效的优化以核酸为基础的疾病检测手段,同时结合核酸扩增方法有望应用于现实的疾病监测中,从而服务于精准医疗的发展。这一成果近期发表在《Chemical Communications》上,文章的第一作者是中国科学院长春应用化学研究所博士研究生唐艺丹和祝振童。该论文作者为:Yidan Tang, Zhentong Zhu, Baiyang Lu, Bingling 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):Spatial organization based reciprocal switching of enzyme-free nucleic acid circuitsChem.Commun., 2016, 52, 13043-13046, DOI: 10.1039/c6cc07153h李冰凌研究员简介李冰凌,中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室研究员,博士生导师,2016年入选第十二批年国家青年千人计划(已公示)。李冰凌研究员2010年毕业于中国科学院长春应用化学研究所董绍俊院士课题,同年加入美国德州大学奥斯汀分校Andrew D. Ellington教授课题组进行博士后研究。2015年加入中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室。李冰凌研究员主要从事功能化核酸分子的热、动力学基础研究和便携化分析应用研究,并取得一些原创性成果,近五年尤具代表性的是创新性设计“零背景”“双发卡自组装催化组装技术”,并证明其可作为“万能无酶”信号放大传导元件,应用到单点变异绝对识别和超灵敏基因诊断等多项实际生物分析。至今,在国际知名专业期刊共发表SCI论文48篇,例如:Nucleic Acid Res.、J. Am. Chem. Soc.、Acc. Chem. Res.总引超过2200次;H-Index 27,并申请专利1项。2015年“与现有便携POCT产品结合的普适性生物(含病原体)基因诊断试剂盒”项目获得长春“中科创客”创业创新大赛银奖。2015年获批国家自然科学基金青年项目和吉林省自然科学基金各一项。2016入选第十二批年国家青年千人计划。http://www.x-mol.com/university/faculty/35080 X-MOL分析领域学术讨论QQ群(292125992)

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