疾病力诊断学中的生物分子热-光-电传感理论和技术方法

目的近年来,生物分子传感理论和技术方法在即时检测和个体医疗中发挥着越来越重要的作用,揭示生物分子在各种反应基质中的传热传质理论和反应动力学规律,探索并优化新型光电生物传感技术与平台至关重要。方法针对全集成产品中整机与各个功能部件之间协调困难,交叉污染与提取速度及灵敏度相互制约等技术挑战,围绕生物分子传输及扩散的影响规律不清的科学问题,通过建立生物分子体外诊断的热力操控理论和研究纸基多孔结构流动传质机理,开发了纸基光电检测平台开发、便携式光电化学检测平台、超快数字PCR检测平台。结果和结论突破了重大疾病相关分子动态信息难以高通量、高灵敏度识别等限制,实现分子动态信息精准、快速检测目标。

高分辨淌度质谱仪器和生物分子结构分析研究

过去几十年,离子淌度技术,特别是其与质谱的联用,已经发展为生物分子结构解析的一种主要手段。质谱可以获得生物分子的质量信息,淌度则可以进一步区分质谱无法区分的异构体或同重素。清华大学精密仪器系欧阳证教授和周晓煜副教授团队提出了一种离子云扫描技术进行离子淌度质谱分析,并于一台改造的小型质谱仪器系统上开展原理验证,实现了对糖、脂质、多肽、蛋白等多种生物分子的超高场离子淌度质谱分析,且测量非对映异构类型的淌度分辨率超过10000,比现有技术水平提升近2个数量级[1]。

自组装生物分子软物质材料及其物理特性

自组装生物分子软物质材料是以生物分子或生物分子基元为构建单元,通过自组织过程形成的一类新型软物质材料.因其组成单元的生物特性和其中弱相互作用驱动组装的特征,这类材料通常具有高度生物相容性、可逆组装、动态响应和微结构可控性等优势,在生物医学、组织工程和柔性传感等领域中被广泛关注并得到了相关研发和应用.本文简要介绍自组装生物分子软物质材料的基本构建原理和物理特性,并以氨基酸、多肽分子等组装单元为例,对三类自组装生物分子软物质材料(纳米材料、凝胶材料和复合材料)的自组装分子机制、材料构建思路、力学特性和功能应用场景做了具体阐述.我们认为自组装生物分子软物质材料的研究,将从结构单元的发掘和相关特性的表征,向多功能性质定制与前端应用集成方向发展,从而研发出崭新的复合智能生物软物质材料,进一步促进其在生物医学、有机半导体和软体机器人等新兴领域中的应用.

基于纳米电极的单细胞内生物分子电化学分析

单细胞分析能够更加精准地获取生物学信息,避免因平均化分析而丢失单细胞异质性特征,这对于研究阐明细胞代谢和信号通路至关重要.基于纳米电极的电化学分析技术因其高选择性、高灵敏度和高时空分辨率的优点而被广泛用于单细胞分析.本文综合评述了利用纳米电极对单细胞内部生物分子进行定量分析的最新研究进展,介绍了其在生物学研究中的应用,并对该领域面临的问题和未来发展进行了总结与展望.

用RoseTTAFold All⁃Atom进行广义的生物分子建模与设计

深度学习方法已经彻底改变了蛋白质结构预测和设计,但目前仅限于蛋白质系统。研究人员描述了RoseT‐TAFold All Atom(RFAA),它可以将氨基酸和DNA碱基的基于残基的表示符号与所有其他基团的原子表示符号相结合,从而对给定序列和化学结构的包含蛋白质、核酸、小分子、金属和共价修饰的组件进行建模。通过对去噪任务进行微调,科学家们获得了RFdiffusionAA,它能围绕小分子构建蛋白质结构。从围绕目标小分子的氨基酸残基的随机分布开始,研究人员通过晶体学和结合测量学,设计并实验验证了与心脏病治疗药物地高辛、酶促辅因子血红素和光捕获分子bilin结合的蛋白质。

生物分子凝聚体调节细胞的电化学平衡

据戴一凡(Cell,2024 September 10. Online now.)报道,美国杜克大学生物医学工程系研究人员研究发现,生物分子凝聚体的形成不仅调节了细菌细胞的电化学环境,还放大了细胞间电化学性质的变异。这种调节不仅影响了细胞与环境的相互作用,还直接影响了细菌在抗生素压力下的生存,并驱动了基因表达谱的整体变化。该研究揭示了凝聚体通过选择性分配或排除离子来调节细胞质的p H值和离子分布,从而影响细胞膜电位和基因表达。该研究发现,某些无序蛋白的凝聚体,如树脂样多肽(RLP)能够在稀相和密相之间产生电位梯度,并驱动氧化还原反应。

生物分子功能化纳米酶的模拟酶性质及可视化生物传感应用

对生物分子功能化纳米酶的研究背景、意义以及模拟酶的概念和应用进行概述,详细介绍了生物分子功能化纳米酶的设计和制备方法,分析了模拟酶的催化机理、反应动力学、催化效率和稳定性等性质,讨论了生物分子功能化纳米酶在生物传感器、医药和环境监测等领域的应用,讨论了纳米酶在生物体内的分布、代谢途径及其形态和结构表征技术,探讨了生物分子功能化纳米酶的发展趋势。通过对生物分子功能化纳米酶的全面介绍,有助于深入了解和探究该领域的研究进展和应用前景。

生物分子标记物诊断早期卵巢癌的研究现状

卵巢癌是临床中一类对女性健康危害性较高的常见疾病,且由于该疾病早期临床表现缺乏特异性,多数患者无法得到及时、有效的治疗,随着病情逐渐加重,治疗难度也随之增大。为提高卵巢癌患者的生存率,改善其病情预后,早期诊断、治疗有重要意义。随着生物技术的不断发展,生物分子标记物在卵巢癌患者中的诊断价值已逐渐得到重视,临床认为,生物分子标记物相较于传统肿瘤标志物的应用前景更为广阔。本文主要从外泌体、长链非编码RNA(lncRNA)、微小RNA(miRNA)、环状RNA(circRNA)、循环肿瘤细胞(CTCs)、循环肿瘤DNA(ctDNA)在卵巢癌中的诊断价值方面进行综述,从而对早期卵巢癌患者在临床中的诊疗提供指导。

微生物分子生态学技术在传统发酵食品行业中的应用研究进展

微生物分子生态学作为分子生物学与微生物生态学交叉而形成的学科,在传统发酵食品行业中的应用还处于起步阶段。本文从分子生态学实验技术角度,综述了目前一些传统发酵食品行业生产过程中微生物群落结构、多样性及其功能相关性的研究进展,并探讨了分子微生态学技术在传统发酵行业的应用前景。

离子注入生物分子的电荷交换效应

以酪氨酸（Ｔｙｒ）分子晶体和腺嘌呤核苷（ＡＲ）分子晶体为对象，用毛细管电泳法研究荷能离子注入对其表面电荷的影响。实验发现，分子的泳动情况与注入离子的剂量有关。当３０ｋｅＶＮ＋以１５×１０１９ｉｏｎｓ／ｍ２剂量注入后，Ｔｙｒ和ＡＲ分子晶体的电泳图象出现三种情况向正极运动；静止悬浮；向负极泳动，这说明注入Ｎ＋与靶分子之间发生了电荷交换作用，并对电荷交换量进行了估算。

微生物分子生态学技术及其在石油污染土壤修复中的应用现状与展望

概述了微生物分子生态学技术的原理及在土壤生物修复中的应用。该技术可以提供土壤微生物群落多样性信息,跟踪降解菌株(群)的定植及发挥作用的过程,展现投加菌株与土著菌群相互作用的信息,为生物修复中降解菌的筛选、修复过程的强化及修复结果的评估提供生物学信息。展望了该技术在土壤生物修复中应用的前景。

金纳米颗粒可视化传感器在生物分子分析中的研究进展

基于金纳米颗粒的可视化传感器具有灵敏度高、选择性好、肉眼可见、无需大型仪器等优点,是一种具有应用潜力的分析检测方法。生物分子分析检测与人体健康息息相关。本文综述了近几年基于金纳米颗粒的可视化传感器在生物分子分析中的应用研究。

藻酸双酯钠治疗急性脑梗死的疗效和4种血浆生物分子治疗前后比较

目的 :研究藻酸双酯钠 (PSS)治疗急性脑梗死 (ACI)的临床疗效和血浆生物分子的变化。方法 :随机选择临床确诊的ACI 98例 ,分成 3组 ,分别给予PSS ,胰岛素和三七总皂苷治疗。观察临床疗效和检测治疗前后病人的血脂、血糖 (Glu)、内皮素(ET 1)、P 选择素 (P selec)、血管内皮生长因子(VEGF)和血小板活化因子 (PAF)的变化。结果 :3组总有效率分别为 94 % ,96 % ,96 % ,经Ridit分析 ,疗效比较差异无显著意义 (P >0 .0 5 )。治疗后PSS组TG ,TC ,Glu ,ET 1,P selec和PAF值分别为(1.1± 0 .4 )mmol·L- 1,(4.2± 0 .7)mmol·L- 1,(7.2± 2 .3)mmol·L- 1,(33± 4 )ng·L- 1,(2 9± 4 )μg·L- 1和 (6 0± 14 ) μg·L- 1较治疗前明显降低 ,差异有显著和非常显著意义 (P <0 .0 5和 0 .0 1) ;PSS组与RI组或三七总皂苷组血糖组间比较 ,差异有非常显著意义 (P <0 .0 1)。结论 :PSS治疗ACI的临床疗效与胰岛素 ,三七总皂苷相似 ,但对血浆生物分子学的改变则有显著差别。

聚集诱导发光材料在生物分子检测中的应用

通过总结聚集诱导发光(AIE)材料的机理,由分子内振动受阻(RIR)和分子内旋转受阻(RIV)统一为分子内运动受阻(RIM),阐述了AIE的发光机制;综述了基于AIEgen材料在生物分子检测中的最新进展,总体分为两个部分:生物小分子和生物大分子检测。

一种新的压电免疫传感器中生物分子固定化方法的研究

生物分子固定化或传感界面设计技术是研制压电免疫传感器的关键之一 .本文结合自组装单分子膜 (SAMs)和聚电解质静电吸附组装技术 ,提出了一种新的压电免疫传感器中生物分子固定化方法 ,研制成一种检测补体C3的压电免疫传感器 .先在石英晶振的金电极表面组装一层胱胺SAMs,再在膜上组装带相反电荷的聚苯磺酸钠 (PSS)单层膜 ,通过静电吸附作用固定抗体 (抗原 ) ,实现对相应抗原 (抗体 )的检测 .利用扫描电镜技术 ,从形态上考察了晶振组装胱氨SAMs与PSS及固定补体C3 抗体后的表面形貌 .研究了抗体的固定化条件 ,探讨了传感器采用这种固定化方法的响应与再生性能 ,并与戊二醛键合固定法进行比较 .结果表明 ,这种固定化方法不仅对蛋白质类生物分子的固定化具有普适性 ,而且对所固定的生物分子的活性影响小 ,传感器响应的频移值大 ,灵敏度高 。

DGGE/TGGE技术及其在微生物分子生态学中的应用

变性梯度凝胶电泳 (DGGE)和温度梯度凝胶电泳 (TGGE)是近些年微生物分子生态学研究中的热点技术之一。由于DGGE TGGE技术具有可靠性强、重现性高、方便快捷等优点 ,被广泛地应用于微生物群落多样性和动态性分析。文章对DGGE TGGE技术原理与关键环节。

藏北可可西里地区中新世湖相油页岩的生物分子标识及碳同位素异常

对采自藏北可可西里地区中新世湖相油页岩样品进行了有机岩石学和分子地球化学实验分析 ,目的是通过生物分子生态学方法重建古湖泊系统的演化。两个层位油页岩抽提沥青的 GC-MS和 GC-IRMS分析表明 ,剖面下部的油页岩和泥质岩富含β胡萝卜烷和伽马蜡烷 ,沉积环境是一个水体分层的咸水古湖泊系统。色谱 -质谱分析中检出的短链正构烷烃来自于水生生物 ,而以奇数碳 C2 9为主峰且奇偶优势明显的长链 ( C2 3 ～ C3 1 )正烷烃是 C3 型陆生高等植物输入的。植烷和姥鲛烷被解释为来自生活在透光带上部的藻类和蓝细菌 ,β胡萝卜烷可能与栖居于透光带下部的喜盐性古细菌及光合细菌有关 ,藿烷和莫烷代表生活在氧跃面或缺氧底层水中的甲烷菌和化学自养细菌群落。作者发现上部层位油页岩比下部油页岩明显富集 1 3 C,干酪根 δ1 3 C高达 -1 7.76‰ ,正烷烃单体碳同位素 δ1 3 C平均值为 -2 1 .97‰ ,主峰 n C2 3 的 δ1 3 C值可达 -1 5 .0 1‰。经对比证实 ,这种罕见的 1 3 C异常是 C4型植被或绿藻 Botryococcus突然繁盛引起的 ,这预示着中新世末青藏高原隆升可能达到临界高度 ,古湖泊生态系统随着气候变化发生了转型和更新。

利用生物分子诱变培育小麦突变新类型

利用花粉管通道法将γ射线照射过的供体宁7840的DNA导入受体91B569,经温室加代和系谱法种植,在后代中获得6种类型的突变系:生育延迟型、高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)组成改变型、抗病型、矮秆型、丰产型和品质改善型。与供体和受体相比,每个突变系可具有2个以上的变异。突变系的醇溶蛋白电泳图谱具有丰富的变异,与受体的电泳图谱差异较小,而与供体的电泳图谱差异较大。表明在导入经γ射线照射外源DNA后,后代显示的分子诱变效应大于基因转移效应。

联用技术应用于生物分子中金属和类金属的形态分析

本文依据最近有关联用技术应用于生物样品中痕量金属和类金属形态分析的报道 ,扼要介绍高效液相色谱 (HPLC)和毛细管电泳 (CE)与电感耦合等离子体质谱 (ICP MS)和电喷雾离子化质谱 (ESI MS)联用技术在砷、硒和镉等元素的形态分析中的应用。体积排阻色谱 (SEC)与ICP MS在线联用是最常用的初步筛选未知试样中大分子化合物的方法。但由于SEC的分辨率差 ,需要应用另一种色谱法 ,如离子交换色谱法(IEC)或反相色谱法 (RP HPLC)分离以保证分离信号的纯度。在无标准可利用的情况下 ,电喷雾串联质谱(ES MS MS)是用以表征化合物的最佳手段。毛细管区带电泳 (CZE)与ICP MS联用是形态分析的有用工具。分析中需要注意的问题是避免沾污和防止在分离过程中蛋白质的分解。目前 ,由于缺少标准和参考物质 ,联用技术主要应用于寻找新的金属物种 ,而并非测定已知化合物。需要解决的难题是检测器的信号是否属于某一特定的化合物以及该化合物的表征。

DGGE/TGGE技术在土壤微生物分子生态学研究中的应用

传统的微生物生态学研究方法只限于环境样品中极少部分(0.1%￣1%)可培养的微生物类群,极大程度地限制了对土壤微生物群落结构的研究。综述了以16S rDNA为主要研究对象的DGGE/TGGE(Denaturing gradientgel electrophoresis,DGGE/Temperature gradient gel electrophoresis,TGGE)技术原理,以其为主要手段结合PCR扩增、克隆建库、序列测定以及种系分析对土壤微生物的群落结构和多样性研究的最新动态。DGGE/TGGE技术极大地推动了土壤微生物分子生态学的发展,同时也为实际问题的诊断、作物生长跟踪监测等提供了技术支撑,在土壤微生物分子生态学研究和生产实践中起着越来越重要的作用。