一步法制备荧光开启传感器检测BRCA2

筛查乳腺癌易感基因2(BRCA2)基因突变对于乳腺癌患病风险评估、发病检测、早期诊断及基因治疗均具有重要临床意义。现有乳腺癌基因传感检测方法大多需要复杂的处理过程,成本较高且对单碱基突变识别能力较弱。为简化基因传感器制备过程,提高其应用可能性,文章通过DNA分子发夹结构设计,一步实现了BRCA2的检测。其中分子发夹茎部含BRCA2互补序列,茎与环连接处标记四甲基罗丹明荧光基团(TAMRA),环部5个G碱基通过光诱导电子转移猝灭部分荧光信号,降低背景荧光信号;待测BRCA2序列与发夹茎部序列竞争结合,发夹结构被打开,荧光信号上升,测量上升的荧光信号强度即可实现一步法定量检测靶基因。优化实验结果表明,分子发夹浓度不同时,传感器检测范围不同。当分子发夹浓度为150 nmol·L^(-1)时,对BRCA2的线性检测区间为1~50 nmol·L^(-1);浓度为300和600 nmol·L^(-1)时,线性检测区间分别为1~100和1~200 nmol·L^(-1)。三种浓度传感器检出限分别为0.54、0.72和1.81 nmol·L^(-1)。此外,传感器对BRCA2的特异性检测较为突出,尤其对单碱基突变的识别能力较强。该方法制备与检测过程简单且特异性突出,不仅可用于乳腺癌高危人群的早期筛查,还可拓展应用于其他种类的基因检测,为基因传感器的推广应用提供一种制备简单、操作便捷的新方法。

MEMS微热板结构设计与仿真

微热板作为很多微机电系统(MEMS)传感器和执行器的基础结构,对器件性能影响极大,在气体传感器、燃料电池等领域都有着重要的应用。本文提出了几种悬浮式结构的微热板设计,并利用有限元分析方法(FEA),在气体传感器常用的工作温度400℃下,从热稳定性、机械稳定性、功耗和效率多方面对微热板进行了仿真,结果表明:螺旋形微热板的综合性能更好。进一步对可能影响微热板性能的多个因素,如电极电压、支撑层厚度、微加热器线宽间距比等进行了优化,获得了综合性能最优的微热板图形及参数设计。

中红外波长超构透镜最优焦距的研究

本文拟设计一种工作在中红外波长偏振不敏感的透射式超构透镜。该设计使用二氧化硅作为衬底,硅作为介质材料,超构透镜半径为100μm,最优焦距为302μm,聚焦效率为70.72%,其仿真焦距与理论计算仅有0.0013%的误差。同时以焦距误差最小值为参考,设计了多个不同半径的超构透镜,并得到了最优焦距、数值孔径、聚焦效率等数据,提高了后续基于相同结构设计超构透镜的效率。其设计方法为计算中红外超构透镜最优焦距提供了思路,为提高中红外超构透镜效率提供了技术支持。

纳米铂颗粒修饰薄膜金电极的新型葡萄糖传感器研究

在没有引入电子媒介体条件下,为了提高传感器的响应灵敏度,降低工作电位,利用电化学沉积法在薄膜金电极表面修饰纳米铂颗粒,并通过戊二醛固定酶的方法制备了一种新型生物传感器。研究了在薄膜金电极上修饰纳米铂颗粒前后传感器对低浓度葡萄糖的响应影响。结果表明,纳米铂颗粒修饰后所制备的葡萄糖传感器工作电位下降为0.4 V,测定葡萄糖的检出限从100μmol/L下降到10μmol/L。传感器对10-1300μmol/L低浓度葡萄糖的响应灵敏度为50.8 nA/（cm2μmol/L）;响应时间30 s;r为0.9974;传感器精密度为2.1%,并具有较好的稳定性。

基于氧化石墨烯荧光适体传感器的胰岛素检测

采用荧光基团(FAM)标记的核酸适体作为识别元件,氧化石墨烯为淬灭剂,建立了一种高选择性、高灵敏度的核酸适体传感器。核酸适体与氧化石墨烯结合后,荧光淬灭,此时溶液无荧光;加入胰岛素后,溶液中荧光得到恢复。利用荧光分析法检测加入胰岛素前后,溶液中荧光强度的变化,获取了荧光适体传感器的线性度和灵敏度,实现对胰岛素浓度的测定。结果表明,在5×10^(-8)~1×10^(-5)mol/L范围内,胰岛素的浓度与溶液中荧光强度有良好的线性关系,检出限为10 nmol/L。采用此方法检测胰岛素,操作简便,检测速度快,准确性高,选择性好,检出限低。

基于氧化石墨烯荧光适体传感器的多巴胺检测

以修饰有荧光基团（FAM）的多巴胺核酸适体作为识别元件,氧化石墨烯为猝灭剂,构建了光学适体传感器用于检测多巴胺。通过π-π堆积作用力,氧化石墨烯以共振方式把核酸适体上FAM能量转移到其表面,荧光信号消失;加入多巴胺后荧光恢复,荧光强度恢复的大小与多巴胺浓度呈正相关关系。实验优化结果表明,在反应时间5 min和10μg/mL氧化石墨烯条件下,氧化石墨烯可以达到对FAM的最高猝灭效率;25min孵育后,多巴胺恢复荧光强度达到稳定;传感器线性检测范围为1-500μmol/L,检测限达到1μmol/L。所制备传感器具有检测范围宽、检测速度快、特异性强以及检测成本低等优点。

纳米材料在生物传感器中的应用

将纳米材料应用于新型生物传感器的开发已成为研究热点。纳米材料的引入,拓宽了线性检测范围,缩短了响应时间,提高了稳定性,并降低了检测限等,实现了改善传感器性能的目的。概述了纳米颗粒、纳米纤维、纳米超薄膜等在酶、免疫、DNA等生物传感器中的应用,并对其发展前景作了展望。

基于MSP430单片机的电化学传感检测系统设计

介绍了一种基于单片机的小型电化学传感检测系统,详述了检测系统的整体设计框架和各模块设计。检测系统内部设计有绝对值电路和峰值电流检测电路,大大提高了检测系统的性能。通过对葡萄糖传感器和乳酸传感器进行实验,结果表明:检测系统性能可靠,操作简单,与传统电化学工作站有很好的线性相关性。

用于无创检测皮下葡萄糖的新型生物传感器研究

以无创检测人体血糖为应用需求，采用高灵敏度饿氧化还原聚合物修饰在薄膜电极上，并通过戊二醛交联法固定酶分子制备成新型生物传感器。实验结果表明：在0—700μmol／L的葡萄糖标准浓度范围内，传感器灵敏度为23．955nA／（μmol·L^-1），最低检测限为0．3μmol／L，相关系数为0．999；在标准皮下葡萄糖浓度0—19mmol／L浓度范围内，被抽取出的葡萄糖电流响应值与皮下葡萄糖的浓度成线性关系，线性相关系数为0．994，灵敏度为4．03nA／（mmol·L^-1）；单只传感器对100μmol／L葡萄糖检测的精度为4．07％（n=10），不同传感器之间对100μmol／L葡萄糖测量的精度为3．22％（n=10），在4℃条件下，传感器的寿命可达450d。

铂黑/二茂铁修饰MEMS电极的葡萄糖传感器

利用MEMS技术小批量加工了薄膜金电极。采用电化学沉积法在金电极表面修饰纳米铂黑颗粒,以有机功能性材料二茂铁作为电子媒介体,通过戊二醛-牛血清白蛋白共价交联固定葡萄糖氧化酶制得葡萄糖生物传感器。考察了不同修饰电极的电化学行为以及酶固定量和戊二醛浓度对传感器响应特性的影响。实验结果表明:该传感器响应时间仅为5s,在0.29V的低工作电压下,线性测量范围可达到0.5～22mmol/L,灵敏度为50.35μA/(cm2.mmol.L-1),相关系数为0.9925,差异系数为4.28%。

人体唾液葡萄糖生物传感器

通过戊二醛交联法将葡萄糖氧化酶（GOD）固定在二茂铁（Fc）修饰的薄膜金电极上,制备了一种可用于检测人体唾液中葡萄糖含量的生物传感器。研究了不同扫描速度下二茂铁的电化学行为,以及工作电压、戊二醛浓度和酶固定量对传感器响应特性的影响。结果表明,利用戊二醛交联法制备的传感器检出限低、检测范围宽。在0~2 200μmol/L的葡萄糖标准浓度范围内,传感器灵敏度为21.45nA.μmol-1.cm-2（相关系数r=0.991 2）,检出限为1μmol/L,响应时间5s。该结果可实现对唾液葡萄糖的检测,进而有望实现对血糖的检测。

基于共面薄膜金电极的三磷酸腺苷适体传感器

为了检测三磷酸腺苷（ ATP）的浓度,利用微系统（ MEMS）技术小批量加工薄膜金电极,采用自组装法将巯基修饰的三磷酸腺苷适体固定到金电极表面,以三磷酸腺苷适体作为识别元件,构建了一种基于共面薄膜金电极的三磷酸腺苷适体传感器。依据核酸磷酸骨架荷负电特性静电排斥[Fe（CN）6]3-/4-所引起的阻抗变化实现对ATP浓度的检测。首先采用电化学阻抗谱法研究了裸金电极及ATP加入前后、6-巯基己醇封闭电极前后以及不同自组装时间（3,8,15,24和30 h）条件下,电极在电化学阻抗溶液中阻抗值变化。然后研究了不同浓度ATP适体传感器的电化学阻抗谱以及适体传感器的线性度和重复性。结果表明,在自组装时间为24 h,使用6-巯基己醇封闭金电极的条件下,此传感器线性测量范围可达到1~500 nmol/L,检出限为1 nmol/L,线性相关系数为0.9842。此传感器制作简单,检出限低且重复性好。

用于检测低浓度葡萄糖的生物传感器研究

通过在薄膜金电极上修饰具有较高电子转移效率的氧化还原聚合物,并固定相应的酶,制备了一种可用于检测低浓度葡萄糖的生物传感器。研究了利用戊二醛交联和光聚合两种酶固定化方法制备出的传感器对检测低浓度葡萄糖的动态响应特性影响。结果表明;利用戊二醛交联方法制备的传感器灵敏度更高,且具有更好的稳定性。在0～500μM浓度范围内,传感器对葡萄糖干法电流响应灵敏度为35.4 nAμM^-1cm^-2,检测限为0.5μM,响应时间30 s,对50μM葡萄糖的精密度为4.4%。

动物性食品中喹诺酮类药物残留检测方法的研究进展

对微生物检测法、色谱法、免疫分析法和电化学分析法等目前主要喹诺酮类药物残留的分析方法作了综述,指出色谱法、色/质谱联用法是国际上公认的确认食品中喹诺酮类药物残留的方法,生物传感技术和肢体金免疫法将是今后研究和开发喹诺酮类残留物检测方法的重要方向.

42例高血压患者牙周炎患病情况分析

目的收集临床上单纯原发性高血压的资料,探讨牙周炎与高血压的关系。方法采用病例对照研究的方法,选取内科门诊确诊的单纯原发性高血压患者42例与随机抽取的健康体检人员42例,对他们的年龄、性别、体质量、吸烟、饮酒、牙周情况等进行分析对照和总结。结果单纯高血压患者的牙周炎患病率为80.95%,健康体检人员的牙周炎患病率为47.62%,两组比较差异有统计学意义(χ2=10.16,P<0.05,or=4.68),单纯高血压患者的牙周炎患病率明显高于对照组。结论牙周炎可能是单纯高血压的危险因素,应加强牙周炎的预防与治疗,减少高血压的患病率。

基于核酸适体ATP测试的电化学测试系统设计

利用虚拟仪器构筑了一套用于ATP检测的电化学测试系统。设计过程简单、操作方便,成本低廉。硬件部分设计重点为恒电位模块及信号调理模块;软件部分由LabVIEW设计实现,包括激励信号的产生,数据的采集、处理、保存和显示,可实现循环伏安法和电化学交流阻抗谱法2种基本电化学测试方法。

基于TI低功耗MSP430的便携式血糖仪设计

设计了一种基于TI低功耗MSP430单片机的便携式血糖仪.通过恒电位检测电路,获取微电流信号,采用业界功耗最低的MSP430单片机作为主控制器,完成模拟数据采集和数据处理功能.本设计具有低功耗、高效率、高精度的特点,仪器小巧,适合个人、家庭使用.

一种改进型微弱电流低噪声放大应用电路

针对微弱电流信号检测技术存在的背景噪声、电路噪声、元器件噪声等的干扰往往大于信号本身,从而影响测量结果准确性的问题,设计了一种微弱电流低噪声信号放大应用电路.该设计采用高精度、小阻值的反馈电阻和高性能运算放大器AD795对T型I/V转换电路进行改进,选用高性能分立元件搭建前置放大电路,进而基于调制-解调原理设计锁相放大电路.软件仿真结果表明,电路具有较强的噪声抑制能力和稳定性,可以满足各种传感器微弱信号的测量要求.

用于检测小分子靶标的电流型识体传感器研究进展

综述了电流型识体传感器在检测小分子靶标方面的研究进展:通过目标分子与电极上固定的核酸识体结合引起电流或电阻的变化和通过改变电活性物质与电极之间的距离2种方法均可检测目标靶分子.指出提高电流型识体传感器的灵敏度和适用性将是未来的发展方向.

基于核酸适体生物传感器检测多巴胺研究进展

基于核酸适体生物传感器检测多巴胺的不同原理,分别概述了电化学核酸适体传感器和光学核酸适体传感器检测多巴胺。这两种多巴胺的检测方法与传统方法相比具有明显的优势,如检测时间短、更易操作及检测范围更广等。采用这两种传感器检测多巴胺的浓度都已达到皮摩尔级的水平,响应时间小于1 s,且由于多巴胺适体的存在传感器表现出对多巴胺高度的特异性。未来将会把纳米技术和核酸适体传感器检测多巴胺紧密结合,从而大幅提高传感器的检测性能,同时核酸适体传感器检测多巴胺会向着集成化和便携式方向发展,以期能够得到更好的实际应用。