基于四甲基联苯胺和吖啶橙间荧光共振能量转移的比率型荧光测定左氧氟沙星

基于3,3’,5,5’(四甲基联苯胺(3,3’,5,5’-tetramethylbenzidine,TMB)和吖啶橙(AO)之间荧光共振能量转移(FRET),建立了一种快速、低背景干扰、高灵敏度测定盐酸左氧氟沙星(LVF)的新型比率型荧光探针。在pH 5.0 NaAc-HCl缓冲溶液中,在310 nm的光激发下,TMB在350~500 nm处的荧光光谱和AO的吸收光谱重叠。以TMB作为能量供体,AO作为能量受体,构建了FRET体系。根据能量转移理论,该体系的荧光共振能量转移效率为62.5%,供体-受体间距离为2.17 nm,进一步说明TMB和AO之间发生了FRET。当在体系中加入LVF后,TMB将荧光能量转移给LVF,LVF又作为供体将能量转移给AO。LVF在TMB和AO之间起到桥梁作用,LVF将吸收的TMB荧光能量转移给AO,使得TMB荧光强度明显降低,AO的荧光强度则显著增加,从而提高了体系的FRET效率。在最优实验条件下,F546 nm与F402 nm之比与LVF浓度(2~80μmol·L^(-1))之间存在良好的线性关系,线性回归方程为F_(546 nm)/F_(402 nm)=87.916c+3.108,线性相关系数为0.9993,检出限(LOD)为15.7 nmol·L^(-1)。一些常见的阳离子(K^(+),Mg^(2+),Ca^(2+),Cu^(2+),Mn^(2+),Zn^(2+),Co^(2+),Ni^(2+),Cr^(3+)等)、阴离子(F^(-),Br^(-),NO_(3)^(-),IO_(3)^(-),CO_(3)^(2-),SO_(4)^(2-)等)、糖类(葡萄糖,蔗糖和淀粉)、药物(谷胱甘肽,抗坏血酸和异烟肼)和几种氨基酸(甘氨酸,亮氨酸,半胱氨酸等)均不干扰LVF的测定,表明该比率型荧光探针对LVF具有高选择性。该方法用于商用药物制剂中LVF含量的测定,加标回收率在93%~97%之间。该比率型荧光探针在临床研究中对LVF的检测具有较大的应用潜力,为开发一种简便、选择性和灵敏的检测药物制剂中LVF含量的传感器提供了较好的理论依据,同时为提高LVF临床用药的安全性与合理性水平提供了一定的方法。

荧光共振能量转移上转换适配体探针法检测牛奶中的痕量氯霉素

本研究合成了亲水性稀土掺杂的上转换荧光纳米颗粒(UCNPs)作为荧光能量的供体,金纳米颗粒(AuNPs)作为荧光能量的受体,基于荧光共振能量转移(FRET)体系,建立了检测痕量氯霉素(CAP)的适配体探针方法。UCNPs在波长980 nm激发下,在波长547 nm处有特征发射光。柠檬酸钠还原法制备的AuNPs在波长519 nm处有吸收峰。UCNPs通过链霉亲和素-生物素放大系统连接CAP适配体,形成荧光供体探针(UCNPs-apt),AuNPs与修饰巯基的CAP互补链连接,形成荧光受体探针(AuNPs-cDNA)。由于适配体和cDNA的碱基互补配对,发生FRET导致UCNPs荧光猝灭,加入CAP后部分荧光恢复。在最优的检测条件下,CAP浓度与荧光恢复值具有良好的线性关系,线性范围为0.01~10 ng/mL,检测限为5 pg/mL。采用本方法对牛奶样品进行加标回收实验,回收率在93.5%~99.4%之间,相对标准偏差为1.18%~2.84%。该方法具有简单、特异性强、灵敏度高、抗荧光背景干扰能力强等特点。

基于荧光共振能量转移效应的荧光传感器在真菌毒素检测中的应用

真菌毒素对人和动物具有剧毒和致癌性,且预防和控制其对食品造成的污染较为困难,因此人们对真菌毒素的关注度越来越高。检测食品中的真菌毒素十分必要,传统检测方法的检测结果准确、可靠,但所需设备昂贵、检测时间长,不符合快速检测真菌毒素的要求。因此,需要开发出快速、灵敏、准确且经济的真菌毒素检测方法。基于荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)效应的荧光传感器由于操作简单、反应速度快、结果可靠且成本低而广泛应用于检测行业。本文主要介绍了基于FRET效应荧光传感器的检测机制,综述了该传感器在真菌毒素检测中的应用情况,提出了目前荧光传感器仍存在的问题并对其未来的发展趋势进行了展望,以期为新型荧光传感器的设计及真菌毒素检测时灵敏度的优化提供参考。

基于共振能量转移策略的电化学发光免疫传感器及肌红蛋白灵敏检测

基于硫化镉纳米线(CdS NWs)与金纳米粒子(Au NPs)之间的共振能量转移(RET)效应,构建了一种简单、高效的夹心型电化学发光(ECL)免疫传感器,用于肌红蛋白(Myo)的灵敏检测。由于CdS NWs的ECL发射光谱与Au NPs的紫外-可见吸收光谱可产生完美重叠,二者可发生高效的RET,从而猝灭CdS NWs的ECL信号,实现Myo含量的灵敏检测。在优化条件下,测得Myo的线性范围为1.0×10^(-12)~1.0×10^(-7)g/mL,检出限为8.8×10^(-13)g/mL。将该传感器用于人血清样品中Myo含量的测定,检测结果与医院提供的参考值相吻合,相对误差不超过7.5%,具有潜在的实际应用能力。

新型冠状病毒木瓜样蛋白酶抑制剂荧光共振能量转移高通量筛选模型的建立与应用

目的:以新型冠状病毒木瓜样蛋白酶(PLpro)为靶点,利用荧光共振能量转移(FRET)技术,建立用来筛选PLpro抑制剂的高通量筛选(HTS)模型。方法:通过大肠杆菌原核表达系统进行质粒构建、原核表达、分离纯化,获得高活性PLpro(以FRET检测PLpro生物活性),用的底物为两端被荧光基团Edans与淬灭基团Dabcyl修饰的多肽。通过优化实验条件,建立并评价PLpro抑制剂FRET高通量筛选模型,筛选苗头化合物。结果:利用大肠杆菌原核表达系统成功表达并分离出PLpro,其比活力>3000 U/mg。经过优化实验,确定模型筛选条件:设定HEPES缓冲液(pH 7.0)中NaCl浓度为50 mmol/L,孵育温度为25℃,孵育时间为30 min,PLpro浓度为18μmol/L,底物浓度为2μmol/L。测得Z′因子值为0.74,说明所建模型可用于高通量筛选。通过对天然产物化合物库进行筛选,发现十七烷一烯银杏酸(GA17∶1)对PLpro具有混合型抑制作用且IC50值为15.5μmol/L。结论:成功建立PLpro小分子抑制剂高通量筛选模型,初步确定GA17∶1是一种新型抗PLpro的苗头化合物,该筛选方法对于快速筛选新型冠状病毒PLpro的靶向抑制剂具有十分重要的意义。

锰掺杂二维钙钛矿(PMA)_(2)PbBr_(4)中的发光性质及能量转移机制

通过锰掺杂,可以调节钙钛矿的发光波长,提高其发光量子产率。在二维钙钛矿(PMA)_(2)PbBr_(4)中引入Mn^(2+)掺杂,研究了(PMA)_(2)PbBr_(4)中Mn^(2+)掺杂的发光性质以及能量转移机制。研究表明,锰掺杂后,原来二维钙钛矿的激子复合发光峰(419 nm)变成了Mn^(2+)轨道^(4)T_(1)→^(6)A_(1)之间的跃迁发光(608 nm),其中发生了有效的能量转移。Mn^(2+)的引入导致晶格一定程度的畸变,进而激子寿命显著降低(从6.51 ns到0.30 ns);同时,由Mn^(2+)带来的发光寿命却对掺杂浓度并不敏感(0.23 ms),这源于此时发光对应于Mn^(2+)对应于4 T1→6 A1之间的跃迁。Mn^(2+)掺杂后,其光稳定性有了明显改善。因此,锰掺杂对于调节二维钙钛矿的发光波长或带宽,提高发光效率是一个有效手段,为二维钙钛矿在白光照明方面的应用提供可能性。

基于能量转移的光响应型生物探针在分子医学方面的应用

在各种生物传感和成像探针中,光响应型探针由于具有高特异性和高灵敏度等优点而被广泛应用。其中,基于能量转移的光学生物传感和生物成像技术具有较优异的高信噪比,可以实现更灵敏、更广泛和更精准的传感与测量。该文基于Förster共振能量转移(FRET)、纳米金属表面能转移(NSET)和等离子体共振能量转移(PRET)3种能量转移过程,介绍了光学生物传感和生物成像技术在疾病研究与治疗领域中的应用范例,可为基于能量转移的光学生物探针的开发和实际应用提供参考。此外,探讨了现有检测方法存在的问题,展望了基于能量转移的光学生物传感器和生物成像技术的前景与未来发展趋势。

基于能量转移理论的工程安全事故风险演化模型

为有效理解工程安全事故中风险因素复杂耦合及其演化特征,运用能量转移理论模型深入分析工程事故的风险能量演化过程,揭示安全事故的发生机制。首先,系统分析建设工程领域易发事故危害能量类型及特征;然后,基于事故过程构建安全事故风险因素与危害能量耦合模型,揭示工程事故中危害能量转移路径及风险积聚与释放过程规律等演化机制。研究结果表明:危害能量转移致险过程复杂,工程安全风险因素与危害能量相互耦合强化,工程行为、机械、环境等风险因素带来工程本体危害能量产生与积聚,呈现产生、释放、转移与耗散等变化;由于管理约束失效,危害能量通过能量载体路径无序释放作用于工程体,进而导致风险事故;基于耦合解耦思想提出的工程危害能量隔离体系方法,能有效支持危险能量动态隔离控制。研究结果可为工程安全事故分析与预防提供有益思路和决策支持。

基于碳量子点共振能量转移荧光猝灭法检测苦味酸

苦味酸(PA)作为一种高爆物和环境污染物,近年来引起了广泛的关注.本研究提出了一种新型荧光碳量子点(C-dots)探针,可用于快速、高选择性和高灵敏度的PA检测.探针采用中药材川木香为碳源,通过水热法一步合成.在荧光碳量子点溶液中加入PA,通过荧光共振能量转移机理,碳量子点的荧光被有效猝灭.结果表明,碳量子点最大激发波长为360 nm,最大荧光发射波长为415 nm,荧光量子产率为28.4%.方法检测PA响应时间2 min,线性范围0.2—800μmol·L^(-1),检测限(LOD)63 nmol·L^(-1),实际水样中加标回收实验,回收率为98.8%—101.7%,相对标准偏差(RSD)为1.2%—2.7%.

共振能量转移分子显像在生物医学中的应用

共振能量转移分子显像(RETI)能显著改善光信号强度和组织穿透性,可用于活体深度组织光学显像。共振能量转移(RET)是指发生在近距离的供体与受体之间的能量转移,包括非放射共振能量转移和放射共振能量转移。RETI是基于共振能量转移的光学成像技术,主要包括荧光共振能量转移显像(FRETI)、生物发光共振能量转移显像(BRETI)、化学发光共振能量转移显像(CRETI)和放射共振能量转移显像(RRETI)。目前,RETI是分子显像研究的热门领域,已用于生物医药学研究各领域。本文对RETI技术原理及其在生物医学中的应用进行综述。

通过荧光共振能量转移观测血小板衍生生长因子对气道平滑肌细胞中RhoA活性的下调作用

Ras同源家族成员A(ras homologous family member A,RhoA)被认为是治疗哮喘的新靶点之一,为探究RhoA在哮喘中的生理机制,本研究利用荧光共振能量转移探针技术实时监测细胞内RhoA活性,发现在血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)的刺激下,气道平滑肌(airway smooth muscle,ASM)细胞中的RhoA信号呈下降趋势。考虑到Rac和RhoA活性存在拮抗效应,本研究进一步抑制细胞中的Rac信号,以及通过转染Vav2激活Rac后,RhoA的下降趋势未受到明显影响;抑制或激活细胞中Cdc42也呈现出类似结果。研究结果表明,PDGF可促进RhoA活性的下调,其不直接受Rac或Cdc42的影响,具体的分子机制仍有待进一步探索。

荧光共振能量转移技术在食品分析中的研究进展

介绍荧光共振能量转移技术的基本原理及其发生条件,总结近年来基于荧光共振能量转移技术在真菌毒素残留、抗生素类药物残留、重金属离子残留和病原微生物残留等检测方面的应用研究进展,并对该技术的未来发展方向和应用前景进行展望。

基于共振能量转移的生物传感器用于环境检测的研究进展

共振能量转移(RET)是从受激或自发光供体到邻近基态受体(生色团猝灭剂或荧光团)的非辐射能量转移.利用该原理构建的生物传感器具有高灵敏度、高选择性、自动校正的特点,在环境检测领域具有巨大的应用潜力.本文综述了目前RET生物传感器在环境检测领域(包括重金属、阴离子、有机污染物、生物毒素和病原微生物的检测)的研究进展,并针对不同环境污染物分析了RET传感体系的构建特点,最后探讨了基于RET的生物传感器在环境领域应用所面临的挑战,并对其未来发展前景进行了展望.

基于共振能量转移的生物传感器在食品安全检测中的应用研究进展

共振能量转移(Resonance energy transfer,RET)是一种发生在供体和受体之间的非辐射能量转移过程。RET的能量转移效率对供体和受体间的距离变化非常敏感,可被用于开发新型的光学生物传感器。与传统光学生物传感器相比,基于RET的生物传感器无需洗涤及分离过量标记物等步骤,可大幅简化检测流程。因RET具有灵敏度高、操作简便及速度快等优点,近年来,在医学诊断、生命科学研究、环境监控以及食品安全检测等领域备受关注。该文根据能量供体的不同,将RET分为3种类型:荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)、生物发光共振能量转移(Bioluminescence resonance energy transfer,BRET)和化学发光共振能量转移(Chemiluminescence resonance energy transfer,CRET)。并分别对基于上述3种RET类型的生物传感器在食品安全检测中的应用研究进展进行了综述,同时对其应用前景和发展趋势进行了展望。

双锥对撞点火实验中的交叉束能量转移与背向受激布里渊散射

在直接驱动激光聚变研究中,激光辐照靶丸会激励起受激布里渊散射(SBS)和交叉束能量传递(CBET)等过程,降低激光与靶丸的能量耦合效率以及激光辐照均匀性,导致靶丸内爆品质下降.本文使用一套基于光纤收集信号的背向散射诊断系统,诊断了双锥对撞点火(DCI)实验中波长在351 nm附近的时间分辨背向散射光谱.通过对比不同激光辐照条件下散射光谱的特征,结合光谱强度与入射激光能量以及激光偏振态的相关性分析,确认背向散射信号中包含了分别来自CBET和背向SBS过程的散射成分,确认镜像激光束之间的偏振夹角对CBET的影响.实验结果表明,在当前DCI实验中,在351 nm附近的背向反射率不高于3%,显著低于球对称辐照直接驱动中心点火方案的实验结果.

基于疏水性碳点荧光共振能量转移体系检测食品中姜黄素

姜黄素(curcumin,Cur)作为重要的食用色素,其每日摄入量有严格限量标准。因此,开发简单、快速、灵敏的食品中Cur分析新方法具有重要意义。以亚麻籽油为单一碳源,通过一步水热反应制备疏水性碳点(hydrophobic carbon dots,HB-CDs),以HB-CDs为能量供体,Cur为能量受体,构建了基于荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer,FRET)的荧光传感分析Cur新方法。所制备的HB-CDs呈球形,平均粒径为3.3 nm,主要含有C、O元素;HB-CDs最佳激发和发射波长分别为350 nm和425 nm。当Cur加入HB-CDs溶液中,随着Cur浓度的逐渐增大,HB-CDs的荧光(425 nm)出现明显的降低,而Cur的荧光(525 nm)逐渐增大。且HB-CDs与Cur作用后,荧光寿命出现了明显降低,表明HB-CDs与Cur之间作用机理为荧光共振能量转移。通过HB-CDs的荧光变化可以实现对Cur的定量分析。在最佳的试验条件下,该方法检出限为20 nmol/L,线性范围为0.2~200μmol/L。该方法已成功地应用于糖果、奶粉、调味品样品中Cur测定,加标回收率为83.3%~112.0%。所制备的荧光分析方法能够成为食品样品中Cur检测的有效手段。

二维对六苯分子团簇中相干激发能量转移过程研究

激发能量转移是影响对六苯相关器件应用的重要因素之一,研究对六苯团簇在不同外场激发作用下的激子动力学过程及激子相干效应,这对于提高由对六苯及其相关衍生物所组成的分子器件的应用性能具有重要意义.本文基于密度矩阵理论,采用算符的数学平均值近似,应用不同脉冲场激发盘状对六苯分子团簇,对其激子动力学过程及激子相干行为进行了分析.研究发现,当处于强场短脉冲激发时,团簇内产生多激子效应,激子能级出现新的杂化态.在短脉冲激发下,在不同能量区域激发态分布不同,但均表现出明显对称性.由于H型团簇最高能级的激子态被优先激发,发现随脉冲场增大,激子相干增强,当脉冲场较大时,在脉冲激发过程中,激子振荡协同性消失,极短时间内大量分子产生激子相干,出现瞬态离域现象.

基于荧光共振能量转移的荧光适配体传感器检测食品中Cd^(2+)

重金属镉离子(Cd^(2+))因其剧毒性和分布广泛等特征而成为人类健康和环境安全的重大风险之一,因此,建立灵敏、快速、可靠的检测方法极为重要。利用羧基荧光素(FAM)和黑洞猝灭剂(BHQ1)作为荧光能量供体和受体,设计了一种基于荧光共振能量转移的适配体传感器以实现Cd^(2+)的检测。当体系中不存在Cd^(2+)时,适配体与其互补链杂交形成双链,双链末端修饰的FAM与BHQ1距离缩短,发生荧光共振能量转移效应,FAM荧光被猝灭,传感器的荧光强度降低;当三者同时存在时,Cd^(2+)会优先与适配体特异性结合,形成具有特殊结构的Cd^(2+)-适配体复合物,阻止双链的形成,保护FAM的荧光不被猝灭,传感器的荧光强度恢复。通过FAM荧光强度的变化可以实现对Cd^(2+)的定量分析。在最佳的试验条件下,该传感器对5~5000 nmol/L的Cd^(2+)具有线性响应,检出限为0.94 nmol/L。此外,该方法已成功地应用于自来水、绿茶和麦片样品中Cd^(2+)的检测,回收率为90.3%~110.7%。所制备的荧光适配体传感器能够成为食品样品中Cd^(2+)检测的有效工具。

基于上转换荧光共振能量转移的纸芯片检测银离子

上转换纳米粒子(UCPs)近红外光激发的特性不仅可有效避免复杂生物样本的背景干扰,还可以克服散射光和纸张添加剂的干扰。本文尝试将UCPs用于纸基分析装置,构建了以UCPs作为能量供体,以氧化碳球(CNPs)为能量受体基于荧光共振能量转移(FRET)的纸芯片,利用核酸适配体与目标物的特异性识别作用,实现了Ag^(+)的纸上检测。向纸芯片检测区加入CNPs后,CNPs与UCNPs表面的Ag^(+)适配体通过π-π堆积作用组装在一起,发生FRET过程,使UCNPs荧光猝灭;加入Ag^(+)后,Ag^(+)与适配体特异性结合,FRET消失,UC-NPs荧光恢复,荧光恢复程度随着Ag^(+)浓度的增大而增大。该纸芯片对Ag^(+)表现出良好的特异性,检测线性范围为0.05~50 ng·mL^(-1),线性相关系数为0.9901,检测限为0.01 ng·mL^(-1)。

NaLu(WO_(4))_(2):xEu^(3+)荧光粉中Tb^(3+)高掺杂诱导的能量转移及LED应用

采用水热法制备了掺杂浓度不同的NaLu_(1-x-y)Tb_(y)(WO_(4))_(2):xEu^(3+)系列荧光粉.利用XRD、SEM、激发光谱、发射光谱、时域光谱等手段研究了荧光粉的晶体结构、颗粒形貌和光谱学属性.结果表明,与未掺杂Tb^(3+)的最优荧光粉相比,NaLu_(0.50_Tb_(0.41)(WO_(4))_(2):0.09Eu^(3+)荧光粉实现了一个量级以上的荧光增强,该增强主要归因于先Eu^(3+)→Tb^(3+)后Tb^(3+)→Eu^(3+)的两步能量转移.利用395 nm紫外芯片和发光最强荧光粉封装的红光LED在植物补光领域具备较好的应用前景.