运动转化医学:从分子生物力学管窥主动健康

运动在促进健康和预防疾病中一直发挥着积极的作用,大量研究已从多个维度提供了运动有益健康的科学证据,然而人们对其分子和细胞机制却知之甚少。不断深化运动的分子和细胞机制研究,破译特定类型的运动与人体特定组织之间的联系,并将相关知识转化到医学和健康实践中来,仍是目前生命科学面临的巨大挑战。在这方面,新兴的系统生物学从信号网络系统层面提供了新的视角,为建立个性化的生活方式和干预方案奠定了基础。而一些全新的分子生物学概念及生物技术(如力敏感蛋白PIEZOs、自噬和微生物组学等)正在全面改变人类对运动(力信号刺激)影响人体系统的认知。研究分析了当前运动研究领域所面临的机遇与挑战,建议从生物力学以及运动科学跨维度交互作用的视角重新认知运动,研究健康敏感指标与运动即刻响应和适应性的相互关系与可信度,促进运动转化医学的发展。

精确自组装纳米标记分析方法在前列腺癌早期检测与预后中的应用研究

前列腺癌是男性生殖系统最常见的恶性肿瘤,在欧美国家已成为男性第一高发的肿瘤[1]。数据显示,中国随着老龄化社会的到来,近20年前列腺癌发病率增长超过10倍,年新发病例达330万人,已处于＂爆发性增长＂阶段。由于前列腺癌早期患者的5年生存率可达95%,提高前列腺癌早期检测水平的意义尤为重大。现有的早期检测技术主要是基于前列腺特异抗原（PSA）的检测。然而PSA筛查的假阳性高，而且难以区分良性前列腺病变与恶性肿瘤，其广泛应用随之带来了伦理学问题和巨大的争议。

酶标记的电化学DNA传感器

对特异DNA序列的检测，在基因相关疾病的诊断、军事反恐和环境监测等方面均具有非常重要的意义。DNA传感器的研究就是为了满足对特异DNA序列的快速、便捷、高灵敏度和高选择性检测的需要。近年来涌现出多种传感策略，根据其检测方法大致可以分为光学传感器、电化学传感器和声学传感器等。由于电化学检测方法本身所具有的灵敏、快速、低成本和低能耗等特点，电化学DNA传感器已成为一个非常活跃的研究领域并得到了快速发展。

基于金胶聚集体放大作用实现酶标记的DNA比色传感器

本文介绍一种基于金胶聚集体放大功能实现的DNA比色传感器。其设计原理如图l所示，首先制备多官能化的Au复合纳米粒子。在这种纳米粒子表面，通过静电作用吸附辣根过氧化物酶（HRP），然后在HRP之间的空隙中继续修饰巯基DNA探针，最后用牛血清白蛋白（BSA）包封该纳米粒子。

纳米生物传感器

生物传感器(biosensor)是利用生物特异性识别过程来实现检测的传感器件。生物敏感元件包括生物体、组织、细胞、细胞器、细胞膜、酶、抗体、核酸等,而生物传感器是利用这些从微观到宏观多个层次相关物质的特异性识别能力的器件总称。纳米生物传感器(nanobiosen-sor)是纳米科技与生物传感器的融合,其研究涉及到生物技术、信息技术、纳米科学、界面科学等多个重要领域,并综合应用光声电色等各种先进检测技术,因而成为国际上的研究前沿和热点。一方面,其设计与开发涉及到很多基本科学问题,为基础研究提供了许多源头创新思路。另一方面,纳米生物传感器可能对临床检测、遗传分析、环境检测、生物反恐和国家安全防御等多个领域产生革命性的影响。正因为这样,世界各国及很多国际性公司纷纷拨巨资支持纳米生物传感器的研究,并吸引着众多领域的研究人员。

针灸对帕金森小鼠模型运动机能调节的分子机制研究

针灸是一种中国传统的医疗手段,它通过将针插入人体特定的部位(穴位)进行刺激从而达到治疗疾病的目的,针灸的疗效已经得到了世界广泛认可。本文重点探讨针灸对帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)模型小鼠运动机能的影响及其分子机制,采用1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)制备小鼠PD模型,发现针灸阳陵泉穴(GB34)能够保护PD小鼠多巴胺神经元免受损伤,从而改善不协调的运动。对其分子机制的研究还发现了一系列有趣的现象,发现针灸可以促进溶酶体膜的修复和ɑ-synuclein毒性蛋白的降解,提示针灸有可能改善PD小鼠的自噬水平。为揭示针灸治疗的作用机理及分子机制提供了新的思路。

蛋白质直接电化学研究及其应用

蛋白质直接电化学研究在生物电化学中具有重要地位,对于蛋白质结构-功能研究、蛋白质电子传递过程的热力学和动力学研究都有着重要意义,而且是研制第三代电化学生物传感器的基础。本文对在裸电极、分子自组装修饰电极和模拟生物膜修饰电极上进行蛋白质直接电化学的研究及相关应用进行简要综述。

电化学DNA生物传感器

对特异DNA序列的检测在基因相关疾病的诊断、军事反恐和环境监测等方面均具有非常重要的意义。DNA传感器的研究就是为了满足对特异DNA序列的快速、便捷、高灵敏度和高选择性检测的需要。近年来涌现出多种传感策略,根据检测方法的不同大致可以分为光学传感器、电化学传感器和声学传感器等。由于电化学检测方法本身所具有的灵敏、快速、低成本和低能耗等特点,电化学DNA传感器已成为一个非常活跃的研究领域并在近几年中得到了快速发展。本文概括了近年来在DNA传感器的重要分支——电化学DNA传感器领域内的一些重要进展,主要包括DNA探针在传感界面上的固定方法和各种电化学DNA杂交信号的检测方法。

脱氧核糖核酸分子设计在电化学生物传感器中的应用

基于特殊DNA序列的构型变化的电化学生物传感器是一种高灵敏、高特异性的生物分析方法。固定在电极表面的特殊DNA探针(茎环、核酸适配体、四聚体等)因为目标物质的结合而发生构型变化,从而产生可检测的电化学信号,这种策略操作简便而且特异性强,引起了研究者的广泛关注。本文总结了目前基于基因构型变化的电化学生物传感器的发展历程。

基于共轭高分子材料的光学生物传感器

以聚芴、聚噻吩、聚乙炔为典型代表的共轭导电高分子材料,是作为传感元件进行光、电信号传导的优异材料,目前已成为生物传感器领域研究的热点。基于不同类型、不同性质的共轭高分子所设计的传感策略特色各异,功能也不尽相同,例如:利用共轭高分子可以与某些电子/能量受体之间发生电子/能量转移的特点,可以使传感器的检测信号得到数百万倍的放大,从而极大地提高检测的灵敏度;利用共轭高分子的光学性质随构象变化而变化的特点,则可以实现对靶介导的生物分子的构象或结构转变的检测。本文对各种基于不同传感策略的共轭高分子光学生物传感器研究进行了综述,并对该领域的发展前景进行了展望。

聚合酶链式反应(PCR)技术研究新进展

聚合酶链式反应(PCR)在生命科学的研究领域已经得到了广泛的应用．文中对PCR技术的一些最新进展进行了简要的综述,其中包括定量PCR、纳米PCR、PCR芯片、原位PCR和免疫PCR的原理和应用．

基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法

建立了一种基于阳离子型共轭聚合物与酶底物探针的磷酸酯酶检测新方法.阳离子型共轭聚合物通过静电吸引与荧光素修饰的带负电荷的三磷酸腺苷结合,并发生荧光能量共振转移;当加入磷酸酯酶时,它可以催化底物三磷酸腺苷上的磷酸酯基团逐渐水解,得到不带电荷的腺苷,从而使阳离子型共轭聚合物得以释放,能量转移效率下降.实验结果表明,能量转移效率下降的程度与酶的浓度相关.该方法操作简单、响应速度快、灵敏度高,易于扩展至其它能催化底物电荷密度变化的酶的检测,而且还有望应用于对酶具有抑制作用的药物分子的筛选.

基于DNA分子的逻辑门与计算机

本文对基于DNA分子的逻辑门与计算机研究进行了综述。DNA逻辑门与DNA计算机是目前非常活跃的研究领域,有可能解决电子计算机发展的瓶颈问题。本文从DNA逻辑门的分子基础、DNA逻辑门和DNA计算机等几个方面进行了介绍,并且对可能的发展方向作了一些预期。

基于氧化石墨烯淬灭效应的DNA传感器特异性检测三聚氰胺

三聚氰胺(Melamine)在食品中的违规添加造成了严重的社会后果,引起了人们对三聚氰胺及其衍生物的普遍关注。本文利用氧化石墨烯(GO)独特的淬灭效应,以及GO与DNA和三聚氰胺相互作用的差异,建立了一种简便快速、特异性好的三聚氰胺检测方法。GO吸附荧光标记寡核苷酸(Fam-DNA)并导致荧光淬灭,得到低荧光的复合物,加入三聚氰胺后,GO与三聚氰胺的强相互作用导致DNA从GO表面脱落下来,荧光得到恢复。加入对照样品葡萄糖、麦芽糖、果糖等,荧光值没有明显升高。相比于以往检测三聚氰胺的方法,该方法操作简便、成本低廉、特异性好,适用于大量样品的快速初步筛选。

基于石英晶体微天平的分子尺技术研究生物大分子

本研究基于石英晶体微天平（Quaru crystal microbalance，QCM）的分子尺技术，在我们提出的“固化水”模型的基础上，此项技术能够简便、有效地测量出固定在固液界面的生物大分子的纳米尺寸。通过两个例子来检验该纳米技术的可行性：首先，将测定抗原一抗体识别过程的高度变化；其次，选择了具有茎环结构的DNA分子作为模型研究。

基于DNA自组装过程的纳米结构研究

基于DNA自组装的纳米结构在近年来取得了巨大的发展。回顾了DNA纳米结构的原理和发展历程,介绍了DNA纳米结构的特点和优势,对DNA纳米结构在生物检测、纳米反应器、可控排布、纳米机器人和药物递送领域的新进展和应用进行了综述,并对DNA纳米技术的未来进行了展望。

基于催化聚合的同步辐射X射线成像标签

同步辐射X射线显微成像具有极高的空间分辨率、很好的穿透深度和优秀的能量分辨,因而在纳米分辨细胞成像领域具有巨大的应用潜力。然而,目前X射线显微技术多用于细胞结构成像,而和该技术相适合的特异性识别细胞内重要生物靶标的分子探针仍较缺乏。本工作利用同步辐射X射线良好的能量分辨特点,经体外化学催化反应成功制备了同步X射线可见的成像标签,成像分辨率达到30 nm。研究结果为进一步制备X射线敏感的分子探针,实现对细胞内生物分子的特异性识别和成像打下了良好的基础。

光化学制备用于链亲和素固定的胺基磁性纳米凝胶的研究

本工作提出制备胺基磁性纳米凝胶的一种改进方法。在含有烯丙基胺的Fe3O4水分散液中,运用紫外光辐照引发烯丙基胺原位聚合,一步法制备了聚烯丙基胺磁性纳米凝胶(Polyallylaminemagneticnanogels,PAA-MNGs)。透射电子显微镜(Transmissionelectronmicroscope,TEM)和光子相关光谱(Photocorrelationspectroscope,PCS)表征了PAA-MNG的形貌和粒径分布;热重分析(Thermogravimetricanalysis,TGA)确定了磁性成分的含量,振动样品磁强计(Vibratingsamplemagnetometer,VSM)测试表明其呈现超顺磁性。利用表面的伯胺基,PAA-MNGs可以方便地偶联蛋白等生物大分子。链亲和素(Streptavidin,SA)经1-乙基3-(3-二甲氨基)碳化二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺活化后可以共价固定在PAA-MNGs上,得到链亲和素包覆的纳米磁球(Streptavidin-coatedmagneticnanoparticles,SA-MNPs)。使用探针生物素对硝基苯酯(Biotinp-nitrophenylester,BNPE)通过光谱检测证实了SA-MNPs的生物素结合能力。表明PAA-MNGs适合于作为载体偶联蛋白等生物大分子,并可能用于生物技术领域的诸多方面。

基于水溶性共轭高分子构象效应的凝血酶检测

介绍了水溶性共轭高分子和核酸适体(aptamer)在生物传感检测中的应用。提出了一种基于aptamer和水溶性聚噻吩的构象效应进行凝血酶检测的比色方法。结果表明,该方法具有较高的选择性和灵敏度,肉眼目测最低可检测63nM凝血酶。