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基于氧化石墨烯的核酸适配体荧光传感器用于人肝癌细胞SMMC-7721的高灵敏检测

基于氧化石墨烯的核酸适配体荧光传感器用于人肝癌细胞SMMC-7721...

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中国化学会第29届学术年会

作者：谢琴谭誉宇郭秋平王柯敏何春梅袁宝银万俊赵下雨化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学生物学院湖南大学化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室

本文选用本实验室基于细胞筛选技术筛选出来核酸适配体zy1为模式,巧妙地利用了氧化石墨烯可以吸附ssDNA的特性及其对荧光染料的超淬灭能力,成功地构建了一种基于氧化石墨烯的简单快速灵敏的核酸适配体荧光传感器用于人源肝癌细胞株SMMC-... 详细信息

本文选用本实验室基于细胞筛选技术筛选出来核酸适配体zy1为模式,巧妙地利用了氧化石墨烯可以吸附ssDNA的特性及其对荧光染料的超淬灭能力,成功地构建了一种基于氧化石墨烯的简单快速灵敏的核酸适配体荧光传感器用于人源肝癌细胞株SMMC-7721肿瘤细胞的检测。当样品中存在靶细胞时,荧光基团标记的核酸适配体与细胞结合,导致可检测到较强的荧光强度;当无靶细胞存在时,荧光基团标记的核酸适配体缠绕在氧化石墨烯表面,使得荧光强度大大地降低。最后,在200μL检测体系中,特异地有效地直接检测低至200个SMMC-7721细胞数的样品,此过程无需洗涤和分离。更重要的是,只需更换其他肿瘤细胞的相应的核酸适配体作为识别元件,就可以实现其他肿瘤细胞的检测。更让人兴奋的是,流式细胞术结果表明此方法还可以实现复杂体系的混合细胞检测,不仅进一步说明该方法具有良好的选择性,而且表明了此核酸适配体荧光传感器在生物分析和医疗诊断中的潜在应用。

关键词：核酸适配体氧化石墨烯细胞检测生物传感器荧光

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基于双链DNA稳定荧光铜纳米颗粒和PCR技术的DNA放大检测

基于双链DNA稳定荧光铜纳米颗粒和PCR技术的DNA放大检测

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中国化学会第29届学术年会

作者：卿太平卿志和何晓晓王柯敏何定庚石慧毛珍贵化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学生物学院湖南大学化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室

聚合酶链式反应(PCR)作为一项常用的指数扩增微量目标DNA技术,不仅在分子生物学领域带来一次重大变革,也为分析检测领域带来一次新的突破,因而被广泛用于分析诊断、法医取证以及生命科学研究。传统的PCR产物分析方法往往依赖有机嵌入试... 详细信息

聚合酶链式反应(PCR)作为一项常用的指数扩增微量目标DNA技术,不仅在分子生物学领域带来一次重大变革,也为分析检测领域带来一次新的突破,因而被广泛用于分析诊断、法医取证以及生命科学研究。传统的PCR产物分析方法往往依赖有机嵌入试剂或者染料标记的核酸探针作为信号输出单元,然而大部分的嵌入试剂对人体有害或者易污染环境,而染料标记的核酸探针通常设计复杂和合成昂贵。近年来,重金属纳米材料由于其优良的荧光性能而被广泛发展和应用。特别是寡核酸稳定的荧光纳米颗粒由于其制备简单、光稳定性好、发射可调等优点而被广泛关注。这里,我们利用双链DNA特异性的铜纳米颗粒作为一种"纳米染料",结合PCR的技术,发展了一种免标记、低成本、环保的核酸放大检测新方法。当目标DNA不存在时,体系中的单链引物不能介导铜纳米颗粒的形成,从而观察不到荧光。然而,目标DNA的引入能触发模板-引物复合物的引物延伸,通过PCR扩增,能产生指数放大的双链DNA,从而介导荧光铜纳米颗粒的形成。

关键词：荧光铜纳米颗粒 PCR DNA 放大检测

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细胞和活体层面信息获取的生物纳米探针研究进展

细胞和活体层面信息获取的生物纳米探针研究进展

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中国化学会第29届学术年会

作者：王柯敏化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学化学化工学院湖南大学生物学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室

近年来,生物纳米探针由于具有在检测空间、时间和灵敏度方面的优势,为细胞和活体层面信息获取提供了新的思路和方法,并在一定程度上取得了实际性的应用进展。与此同时,针对生物纳米探针的细胞和活体层面复杂生命活动的动态、实时、原位... 详细信息

近年来,生物纳米探针由于具有在检测空间、时间和灵敏度方面的优势,为细胞和活体层面信息获取提供了新的思路和方法,并在一定程度上取得了实际性的应用进展。与此同时,针对生物纳米探针的细胞和活体层面复杂生命活动的动态、实时、原位过程研究中不断反馈来的应用效果以及不足,也进一步对生物纳米探针的设计和研究提出新的要求和挑战。我们课题组近几年在已开展的细胞、亚细胞层面生命活动纳米表征的工作基础上,围绕细胞和活体层面信息获取的功能化纳米材料探针和分子探针设计、制备和应用问题开展了深入、系统的研究,取得如下研究进展:（1）为解决生物纳米探针信息获取的特异性问题,利用cell-SELEX技术、芯片SELEX技术等,设计并筛选了包括肌红蛋白、血红蛋白、C反应蛋白、谷丙转氨酶等重要生物分子和肝癌、胆管癌、鼻咽癌等肿瘤细胞在内的核酸适配体探针,并在此基础上通过进一步构建锁核酸和反转T碱基修饰的近红外荧光标记核酸适配体探针,极大改善了其用于血清中靶肿瘤细胞的特异性检测稳定性并拓宽了活体肿瘤成像窗口;（2）为实现生物纳米探针信息获取的靶点信号放大输出,发展了银纳米簇邻近荧光增强、基于铜纳米簇荧光强度随单链poly T长度变化的原理构建检测平台、配体诱导量子点组装的激子能量转移型纳米探针等一系列基于功能纳米材料的信号放大策略以及杂交链式反应、基于邻近效应和酶辅助信号放大、核酶催化分子信标切割等一系列基于分子探针技术的信号放大方法;（3）针对活体肿瘤组织的微酸性环境和肿瘤特异性高表达的生物分子等,构建了基于介孔二氧化硅纳米颗粒、金纳米材料、上转换纳米材料等的靶点刺激响应性生物纳米探针,包括pH、光、ATP、谷胱甘肽和金属基质蛋白酶等的响应体系,系统开展了细胞和活体层面的可控药物释放和诊疗一体化研究。

关键词：生物纳米探针细胞活体

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基于裂开型激活式Aptamer探针的肿瘤细胞高灵敏检测研究

基于裂开型激活式Aptamer探针的肿瘤细胞高灵敏检测研究

引用

中国化学会第29届学术年会

作者：雷艳丽何晓晓石慧王柯敏何定庚徐凤州化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学生物学院湖南大学化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室

Aptamer因具有分子量小、化学稳定性好、合成简单、修饰灵活等优点,近年来被认可为"化学抗体"在肿瘤分型、诊断和治疗等领域得到了广泛应用。基于Aptamer的肿瘤细胞检测技术目前主要依赖于"always on"分析模式。由... 详细信息

Aptamer因具有分子量小、化学稳定性好、合成简单、修饰灵活等优点,近年来被认可为"化学抗体"在肿瘤分型、诊断和治疗等领域得到了广泛应用。基于Aptamer的肿瘤细胞检测技术目前主要依赖于"always on"分析模式。由于该模式探针信号始终存在,应用中往往表现出背景信号高、灵敏度有限、需借助洗脱程序、操作复杂等缺点。与之相比,激活式分析策略由于只有在特定靶标刺激下才能产生信号输出,有望极大改善检测灵敏度并简化分析过程。但现阶段激活式Aptamer探针的发展尚处于起步阶段,仅局限于利用分子内链置换原理设计的发夹型探针[1,2],仍然在序列优化、普遍适用性等方面存在不足。基于此,本工作即以裂开型Aptamer探针的两条分裂片段作为识别臂,中间以Cy5修饰的短核苷酸链相连并进一步通过与BHQ3修饰的互补链杂交形成信号输出区域,提出了一种新型的裂开型激活式Aptamer探针设计策略。该探针在游离状态下,中间双链区域稳定杂交而两条Aptamer分裂片段相互远离,荧光信号处于淬灭状态;而当与靶细胞作用后,裂开型Aptamer在靶标诱导下可形成特定的识别构型并迫使中间双链区域解链,从而使Cy5和BHQ3相互远离,荧光信号处于激活状态。以本实验室自行构建的裂开型Sgc8c探针为模型,成功构建了一种特异而灵敏的CCRF-CEM人白血病细胞激活式检测探针。结合流式细胞术,该探针用于靶肿瘤细胞的检测信噪比高达0.7,显著提高至"always on"模式的.8倍,可有效分析低至46个靶肿瘤细胞。该探针设计简单灵活,对于其他肿瘤细胞的裂开型Aptamer具有普遍适用性。

关键词：肿瘤检测激活式 Aptamer 裂开型探针

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肿瘤细胞靶向性裂开型Aptamer探针的构建与应用研究

肿瘤细胞靶向性裂开型Aptamer探针的构建与应用研究

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中国化学会第29届学术年会

作者：汤进录何晓晓石慧王柯敏颜律安雷艳丽化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学化学化工学院湖南大学生物学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室

近年来,Aptamer作为一种高亲和力、高特异性的靶向识别分子在生物传感、分子医学等领域受到了广泛关注。特别是由于序列设计灵活、构型变化多样等优点,Aptamer已被成功用于构建一系列高灵敏生化分析新方法和新技术。目前,基于Aptamer的... 详细信息

近年来,Aptamer作为一种高亲和力、高特异性的靶向识别分子在生物传感、分子医学等领域受到了广泛关注。特别是由于序列设计灵活、构型变化多样等优点,Aptamer已被成功用于构建一系列高灵敏生化分析新方法和新技术。目前,基于Aptamer的靶标响应机制主要有"结合-洗脱"模式、链置换竞争激活模式和裂开型探针重组装模式等[1]。其中,裂开型Aptamer探针的设计思路为将原序列分裂成两个或多个核酸片段后再利用靶标诱导分裂片段重新组装成完整识别构型。这一策略不仅具有设计简单、适用性强等优点,且由于只有靶标的存在才能诱使Aptamer分裂体形成特殊构型并转换为信号输出,从而有望大大降低非靶刺激的干扰。然而,现已开发的裂开型Aptamer探针种类十分有限,其靶标仍局限于ATP、可卡因、凝血酶等少数生物分子[2],尤其是具有肿瘤细胞靶向识别功能的裂开型Aptamer探针尚未见报道。基于此,本工作即瞄准这一研究空白,选择基于cell-SELEX技术针对CCRF-CEM人白血病细胞筛选的Aptamer Sgc8c为模型,系统开展了裂开型Sgc8c探针的构建和应用研究。首先通过在Sgc8c环部区域的非结合位点设计不同的裂开方式,获得了九组Sgc8c分裂片段。随后采用流式细胞术以识别亲和力为指标进行筛选,成功构建了对CCRF-CEM细胞具有特异性识别能力的裂开型Sgc8c探针。在此基础上,通过采用Cy3-Cy5荧光供受体对分别修饰两条分裂片段,建立了一种基于荧光共振能量转移效应的CCRF-CEM细胞免洗检测方法。同时,利用裂开型Sgc8c探针的识别温敏性特点,发展了一种肿瘤细胞温控捕获与释放方法,有效实现了CCRF-CEM细胞的循环捕获与释放以及混合细胞体系中靶细胞的分离和回收。

关键词： Aptamer 裂开型探针肿瘤细胞激活式检测细胞捕获与释放

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DNA稳定的荧光铜纳米颗粒及其在生化传感中的应用

DNA稳定的荧光铜纳米颗粒及其在生化传感中的应用

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中国化学会第29届学术年会

作者：卿志和何晓晓卿太平毛珍贵徐凤州王柯敏湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学化学化工学院湖南大学生物学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室

荧光金属纳米颗粒的制备与应用已成为化学领域的一个研究热点。由于它们良好的光学性质,在一定程度上,荧光金属纳米颗粒已替代传统的荧光染料用于生化分析,包括离子、分子检测,生物大分子检测,生物成像等。在已被发展的的荧光金属纳米... 详细信息

荧光金属纳米颗粒的制备与应用已成为化学领域的一个研究热点。由于它们良好的光学性质,在一定程度上,荧光金属纳米颗粒已替代传统的荧光染料用于生化分析,包括离子、分子检测,生物大分子检测,生物成像等。在已被发展的的荧光金属纳米颗粒制备方法中,由于DNA具有独特的纳米线性尺寸,优良的分子组装识别能力,以及对金属离子的较强吸附力,DNA已被作为模板用于荧光金属纳米颗粒的合成制备。DNA稳定的荧光金属纳米颗粒具有突出的特点,例如容易合成、光稳定性好、光谱可调等优点,因此已被广泛研究和应用。近年来,在DNA稳定的荧光铜纳米颗粒的制备与应用方面,我们开展了一些研究工作,包括荧光铜纳米颗粒的制备,荧光铜纳米颗粒用于离子检测、DNA检测、酶蛋白检测等。在该报告中,将结合自己的工作介绍DNA稳定的荧光铜纳米颗粒及其在生化传感方面的应用。

关键词： DNA 荧光铜纳米颗粒,传感

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超级"三明治"增强的表面等离子体共振传感器用于microRNAs的检测研究

超级"三明治"增强的表面等离子体共振传感器用于microRNAs的检测...

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第十二届全国化学传感器学术会议

作者：刘荣娟王青羊小海王柯敏朱进清湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室湖南省长沙410082

MicroRNAs(miRNAs，小分子核糖核酸)在调控基因表达过程中起着重要的作用,是肿瘤诊断的重要标志物.本文发展了一种基于金纳米颗粒和DNA超级"三明治"增强的表面等离子体共振(SPR)传感器用于miRNA-21的检测.该传感器利用金纳米... 详细信息

MicroRNAs(miRNAs，小分子核糖核酸)在调控基因表达过程中起着重要的作用,是肿瘤诊断的重要标志物.本文发展了一种基于金纳米颗粒和DNA超级"三明治"增强的表面等离子体共振(SPR)传感器用于miRNA-21的检测.该传感器利用金纳米颗粒与金膜之间的电场耦合效应以及超级"三明治"结构对SPR信号实现了双重放大,可以检测低至100 fM的目标物,并且该传感器具有较好的选择性,可以识别单个碱基错配.该工作为miRNAs的定量检测提供了一种新的高灵敏的传感方法.

关键词：表面等离子体共振传感器超级三明治增强法金纳米颗粒小分子核糖核酸医学检测

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纳米二氧化锰/荧光碳点非共价组装体用于生物巯基分子的高灵敏检测

纳米二氧化锰/荧光碳点非共价组装体用于生物巯基分子的高灵敏检测

引用

第十二届全国化学传感器学术会议

作者：杨晓晓何定庚何晓晓杨雪王柯敏邹振李学财湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学化学化工学院湖南大学生物学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室长沙410082

生物巯基分子,如谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)在生物体内氧化还原反应中起着重要的作用,它们的含量不仅反映了许多重要的生理指标,而且也是许多疾病的诊断依据.因此,发展高灵敏、简便、快速的生物巯基分子检测体系在生化分析中具有极... 详细信息

生物巯基分子,如谷胱甘肽(GSH)、半胱氨酸(Cys)在生物体内氧化还原反应中起着重要的作用,它们的含量不仅反映了许多重要的生理指标,而且也是许多疾病的诊断依据.因此,发展高灵敏、简便、快速的生物巯基分子检测体系在生化分析中具有极其重要的意义.目前,用于检测生物巯基分子的方法已得到了迅速的发展,如比色法、荧光探针法等.然而,这些检测方法大多是利用生物巯基分子中的巯基切割二硫键所产生的化学传感信号变化来进行的检测,其中二硫键的合成往往既复杂又费时,从而大大限制了这些方法在生化分析中的应用.因此,发展一种简单,快速,易建立的新型生物巯基分子检测方法仍具有很大的挑战性.结合Mn02的特性和荧光碳点的优势，本文发展了一种基于纳米二氧化锰/荧光碳点非共价组装体的生物疏基分子高灵敏检测平台。在该检测平台中，荧光碳点通过非共价组装作用吸附到单分散性的二氧化锰纳米颗粒表面，从而形成了一种新型的纳米复合材料。利用该生物琉基分子检测平台，有望进一步推进生物琉基分子检测在生化分析中的发展。

关键词：二氧化锰纳米颗粒荧光碳点医学诊断生物巯基分子

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神经递质多巴胺响应型介孔二氧化硅纳米颗粒可控释放研究

神经递质多巴胺响应型介孔二氧化硅纳米颗粒可控释放研究

引用

第十二届全国化学传感器学术会议

作者：杨雪何定庚何晓晓王珂敏邹振李学财杨晓晓湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室湖南大学生物学院湖南大学化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室长沙410082

近年来,介孔二氧化硅纳米颗粒因其具有良好的生物相容性、较大的比表面积、易于修饰的表面等优点,而在催化、分离、传感器等方面具有广泛的应用前景,特别是在药物控制释放领域.本文利用生物分子多巴胺的生物学及化学特性，结合介孔二氧... 详细信息

近年来,介孔二氧化硅纳米颗粒因其具有良好的生物相容性、较大的比表面积、易于修饰的表面等优点,而在催化、分离、传感器等方面具有广泛的应用前景,特别是在药物控制释放领域.本文利用生物分子多巴胺的生物学及化学特性，结合介孔二氧化硅纳米颗粒的优势，建立了一种新型的基于富胞嘧啶DNA( C-richDNA)功能化介孔二氧化硅纳米颗粒的多巴胺束刺激响应控制释放系统。实验结果表明，该纳米载体对多巴胺具有良好的响应性和选择性。因此，利用该多巴胺响应型介孔二氧化硅控制释放体系，有望进一步推进纳米口服药物的制备研究等领域的发展。

关键词：医用材料药物载体介孔二氧化硅纳米颗粒多巴胺刺激响应

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催化发夹组装导致金纳米颗粒团聚:一种免酶及比色的方法用于放大检测腺苷

催化发夹组装导致金纳米颗粒团聚:一种免酶及比色的方法用于放大...

引用

第十二届全国化学传感器学术会议

作者：全珂黄晋羊小海何咏杨艳婧王柯敏湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室化学化工学院生物纳米与分子工程湖南省重点实验室湖南省长沙市410082

腺苷是一种遍布人体细胞的内源性核苷,可直接进入心肌经磷酸化生成腺苷酸,参与心肌能量代谢.催化发夹组装(CHA)指的是由一条短链DNA作为催化剂引发DNA发夹通过链置换反应轮流被打开并相互杂交.本文发展了一种结合CHA和金颗粒(AuNPs)的... 详细信息

腺苷是一种遍布人体细胞的内源性核苷,可直接进入心肌经磷酸化生成腺苷酸,参与心肌能量代谢.催化发夹组装(CHA)指的是由一条短链DNA作为催化剂引发DNA发夹通过链置换反应轮流被打开并相互杂交.本文发展了一种结合CHA和金颗粒(AuNPs)的免酶标的信号放大检测腺苷的方法。该方法具有简单，通用，灵敏度高等优点，并且具有很好的选择性,检测下限为300nM腺苷。

关键词：腺苷检测方法生物传感器金纳米颗粒

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