基于智能手机图像的移动反应界面电泳距离检测和分析

现有的电泳滴定(electrophoresis titration,ET)技术仍采用计算机进行数据处理和分析,其定量检测的即时性和便携性仍存在明显不足。针对这一问题,本文发展了一种基于智能手机的ET系统,实现了ET的即时性定量分析。该系统集成了三通道电泳滴定芯片与蓝牙通信功能,并设计了手机软件。通过该软件,不仅可以控制ET装置的电泳运行,还可以调用手机摄像头获取有色电泳界面,即时识别反应界面并显示定量检测结果。ET装置尺寸为10 cm×15 cm×2.5 cm,重300 g,可轻松手持,适用于现场检测。本文以人源血清总蛋白和尿酸(UA)为研究目标,分别使用基于聚丙烯酰胺凝胶的蛋白电泳酸碱滴定与基于琼脂糖凝胶的尿酸酶催化电泳滴定进行检测分析。用人血清白蛋白(HSA)标准品与尿酸标准品验证装置的性能,结果表明:HSA和UA的拟合优度(决定系数)分别为0.9959和0.9935,线性(或对数线性)范围分别为0.5~35.0 g/L和100~4000μmol/L,检出限分别为0.05 g/L和50μmol/L,相对标准偏差最大值分别为2.87%和3.21%,表明该系统具有较好的检测准确性和稳定性。选取了5位志愿者的血清样本,针对人源实际血样中的血清总蛋白含量和尿酸含量进行检测,并与医院临床检测所使用方法的检测结果进行对比,检测相对误差分别≤6.03%和6.21%,证明本文提出的检测系统是一种具有综合性检测潜力的通用平台,具有临床应用价值与现场检测潜力。

基于电泳滴定和电容耦合非接触电导检测测定人源血清总蛋白

血清总蛋白含量检测与人体健康监测和疾病诊断密切相关,本文基于电泳滴定(ET)技术结合电容耦合非接触电导检测(C4D)技术实时捕获ET过程中通道内物质的电导率变化,在不依赖指示剂和光学检测设备的情况下,定量检测人源血清总蛋白含量,ET-C4D检测总耗时约300 s。本文以人源血清白蛋白(HSA)标准品作为模式蛋白,与聚丙烯酰胺凝胶(PAG)母液、核黄素等混合后,在紫外灯光下照射10 min聚合形成凝胶,进行ET实验,耦合在ET管道外壁的非接触式电导检测电极捕捉通道内物质在电泳过程中的电导率信号,经检测模块和数据采集卡处理后送入计算机,由开发的分析测试软件根据电导率信号进行定量分析,结果表明:线性范围为0.25~3.00 g/L,线性拟合度(R2)在0.98以上,检出限(LOD)为0.01 g/L,相对标准偏差为1.90%,0.50 g/L的HSA标准品的测试值与实际值的相对误差低于7.20%,表明该检测系统具备较好的检测稳定性和灵敏度。最后,针对人源实际血样中的血清总蛋白含量进行检测,建立了相应的总蛋白标准曲线,然后选取4位志愿者的血清样本进行ET-C4D检测,并将ET-C4D检测结果与双缩脲法的检测结果进行了比对,两种方法检测结果的相对误差在4.43%以内,进一步证明了该检测系统的准确性与可用性,以及该检测系统在临床即时检测(POCT)领域的潜在应用价值和生化分析价值。

血清外泌体的蛋白质组分析及其在骨质疏松中的应用

外泌体是细胞分泌的微小具膜囊泡,作为重要媒介参与细胞间的信号传递,已在疾病的诊断和治疗中发挥独特作用。骨质疏松症是全身性骨代谢疾病,容易引起骨密度减少并导致骨折,在老年人群中发病率很高,目前急需发展特异性体液诊断技术。本论文采用超速离心的方法,对血清中的外泌体进行了分离富集和表征,并采用液相色谱-质谱进行了外泌体蛋白质组学分析,共鉴定到了179个外泌体蛋白质,主要参与防御响应和免疫应答等生物过程。针对来自正常对照组、骨量减少组和骨质疏松组的血清样本,分离富集其中的外泌体,通过免标记定量蛋白质组学分析,分别鉴定到188、224和185个蛋白质。定量分析显示17个蛋白质的表达量在骨质疏松组和骨量减少组有显著改变(p<0.05),包括Integrin β3、Integrin α2β1、Talin 1和Gelsolin等,说明人体骨质在衰变过程中发生了系统性变化,并体现在血清外泌体中。该研究可为骨质疏松研究提供潜在的分子标志物,有助于阐明其病变机制。

基于智能手机的便携式毛细管电泳装置检测消毒剂中2种季铵盐

现有的小型毛细管电泳(CE)装置仍采用平板或计算机进行数据处理和分析,其便携性仍存在明显不足。针对这一问题,发展了一种基于智能手机的CE装置,实现了真正的便携式定量分析。该装置集成了电容耦合式非接触式电导检测(C4D)和蓝牙通信功能,并提供了手机界面软件。通过手机界面软件,不仅可以控制CE装置的电泳运行,还可以实时接收C4D检测器发出的数据信息,显示电泳图谱和进行数据处理。该装置尺寸为20 cm×20 cm×15 cm,重量为2 kg。为了验证所设计装置的性能,采用季铵盐(QAs)消毒剂(十二烷基二甲基苄基溴化铵(DDBAB)和十二烷基三甲基溴化铵(DTAB))作为分析对象。实验数据表明,DDBAB和DTAB线性范围分别为20~1000和30~1000μmol/L,线性回归方程的相关系数(R2)分别为0.9995和0.9989,检出限(LOD)分别为10和13μmol/L,日内相对标准偏差(RSD,n=3)分别为1.9%和2.7%。另外实验对DDBAB和DTAB混合离子液进行了测试,在8 min内可实现基线分离。最后,对现场使用的新洁尔灭消毒液中QAs进行了加标回收试验,DDBAB和DTAB的回收率分别为100.5%~101.5%和96.2%~99.3%。研究结果表明,所开发CE装置具有线性好、LOD低、重复好、准确性高,尤其便携好等优点,可用于消毒液中QAs现场定量检测。

凝胶中荧光颗粒原位电泳洗脱过量异硫氰酸荧光素用于图像分析

去除荧光标记后残余荧光染料可以提高荧光颗粒检测的灵敏度、准确度和效率。该文发展了一种原位电泳洗脱(electrophoretic elution,EE)模型,用于在荧光标记后快速去除多余的荧光探针,实现荧光颗粒的灵敏检测。将牛血清蛋白(BSA)和磁珠(MBs)作为模式蛋白和微颗粒,混合孵育获得MBs-BSA,用异硫氰酸荧光素(FITC)对MBs-BSA标记,得到MBs-BSA_(FITC)复合物。将含有多余FITC的MBs-BSA_(FITC)溶液与低凝聚温度琼脂糖凝胶溶液按1∶5的体积比混合,并将混合物凝胶和纯琼脂糖凝胶分段填充到电泳通道中。电泳过程中,利用颗粒尺寸与凝胶孔径的差异来保留MBs-BSA_(FITC),同时将游离的FITC洗脱。经过30 min的电泳洗脱,通道内多余的FITC清除率达到97.6%,同时目标颗粒荧光信号保留了27.8%。成像系统曝光时间为1.35 s时,电泳洗脱将颗粒与背景的荧光信号比(P/B ratio,PBr)从1.08增加到12.2。CCD相机的曝光时间增加到2.35 s,可以将PBr提高到15.5,可进一步实现对微弱荧光亮点的高灵敏检测。该模型有以下优点:(1)能对颗粒表面非特异性吸附的FITC实现有效洗脱,提高了检测的特异性;(2)能够将97%以上的游离FITC清除;(3)30 min内能够使凝胶内的背景荧光大幅降低,提高了PBr和检测灵敏度。因此,该方法具有在凝胶中进行基于磁珠/荧光颗粒点的免疫检测、在免疫电泳或凝胶电泳中对蛋白质/核酸条带进行荧光染色等领域的应用潜力。

多通道非接触电导检测装置用于自由流电泳分离在线检测

现有自由流电泳(FFE)装置因不具备在线检测功能,其实用性仍然存在明显不足。针对这一问题,该工作发展了一种多通道电容耦合式非接触电导检测(MC-C^(4)D)装置并开发了自动测量软件。MC-C^(4)D装置采用了并行分时的非接触电导检测技术,即由多个同样的非接触电导检测模块并行排列,而单个电导检测模块又由多个非接触电导检测池组成,采用模拟开关切换这些检测池,能够分时检测流经相应检测池溶液的电导率。多个电导检测模块的检测池总数等于FFE的组分数,它们分别串行接入到FFE各流路中,这样MC-C^(4)D装置就可在线并行分时在线测量各组分溶液的电导率。为验证所设计MC-C^(4)D装置的检测性能,采用配制的氯化钾标准溶液作为检测对象对MC-C^(4)D装置进行了标定和测试。实验数据表明,MC-C^(4)D装置电导率检测范围为0.015~2.5 mS/cm,检出限(LOD)为0.002 mS/cm,日内相对标准偏差(RSD,n=3)为2.31%,测量相对误差(RE)为3.03%和通道间测量相对偏差为1.60%,这些参数表明该装置检测范围较大,LOD低,重复性好,准确性高,通道间测量相对偏差小。另外,将MC-C^(4)D装置应用于往复式自由流等电聚焦电泳(RFFIEF)在蛋白质聚焦过程中对各组分溶液电导率进行实时在线检测,结果表明,所开发的MC-C^(4)D装置不仅可实现对FFE各组分溶液电导率的实时在线检测,而且还可在RFFIEF实验中辅助掌握分离的实验进度,提高FFE装置的实用性。

毛细管电泳法基于Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的比值识别签字笔字迹的相对书写时间

可疑文件中墨水笔迹的相对时间鉴定对法庭科学、刑事案件的侦破和历史文献的整理都具有重要意义。该文建立了一种识别墨迹相对年代的毛细管电泳(CE)新方法。采用络合剂邻菲罗啉(1,10-phen)和反式-1,2-环己二胺四乙酸(CDTA)分别与Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)络合,然后用CE测定Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的峰面积,通过比较从可疑笔迹中提取的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的峰面积比与从整个文档中提取出的Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的峰面积比,判断整篇文字是否同时书写。实验首先对两种络合剂与两种价态铁离子的特异性络合进行了研究,结果表明1,10-phen与Fe(Ⅱ)、CDTA与Fe(Ⅲ)具有特异性络合。初步研究还表明:由于商用墨水pH值较低,墨水中的Fe(Ⅱ)在墨水瓶中比较稳定,因此Fe(Ⅱ)在墨水瓶中的氧化可以忽略不计;但当墨水书写在纸张上时,墨水中的硫酸会逐渐被纸张的纤维素所消耗,从而导致Fe(Ⅱ)在纸张中被逐渐氧化;在老化过程中Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的峰面积比发生了变化,书写的时间越长,Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的峰面积比就越小。该技术的成功应用依赖于找到一种合适的提取笔迹墨水的方法和CE分离测定Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的方法。样品前处理程序如下:剪取1 cm长的墨水迹线,剪碎后放入2 mL的EP管中,加入0.5 mL 5 mmol/L的1,10-phen萃取1 min,再加入0.5 mL 20 mmol/L的CDTA振荡10 min,10000 r/min离心15 min,取上清液进行CE分离检测。CE条件如下:熔融石英毛细管(40.2 cm(有效长度30 cm)×75μm i.d.),100 mmol/L硼酸-硼砂缓冲溶液(pH 9.2),压力上样(1.379 kPa,上样时间5 s),分离电压20 kV,检测波长254 nm,温度控制在25℃。最后,对两种不同的墨水进行了测定,以评价所建方法的适用性,结果表明所建方法对于鉴别可疑文件中真伪笔迹的相对年代具有重要的指导意义。

基于毛细管电泳和离子迁移率经验公式测定洛伐他汀的绝对淌度和解离常数

作为一种可以预防动脉粥样硬化和冠心病的潜在药物洛伐他汀,其绝对淌度m_(0)和解离常数pK_(a)值的测定有助于其性质与应用的研究。在前期相关研究基础上,该文提出了一种基于毛细管区带电泳(CZE)和离子淌度经验公式测定洛伐他汀m_(0)和pK_(a)的新方法。首先,根据经验公式由实际淌度(m_(act))、有效淌度(m_(eff))和m_(0)之间的关系推导出m_(0)的计算公式。对于一元酸HA,根据之前m_(0)的计算公式,以氢离子的浓度为自变量,m_(eff)的倒数为因变量可得到一条直线。根据这条直线的斜率计算得到pK_(a)。为了验证该方法的可行性和可靠性,应用该方法测定了巴比妥酸、苯甲酸、苄胺、苯酚、间甲酚等有机酸碱的m_(0)和pK_(a)值。同时,对于pH值低于6的缓冲体系,采用反向毛细管电泳技术,测定其pK_(a),并将测得的实验结果与理论参考值进行对比,发现两者具有较高的一致性,m_(0)的标准偏差小于6.0%,pK_(a)的标准偏差小于6.2%,且由线性回归方程的相关系数(R)可以看出测定pK_(a)时的线性回归直线拟合度较好,说明该文建立的新方法具有较高的可靠性。最后基于这种CZE与经验公式结合的新方法,采用二甲基亚砜(DMSO)作为电渗流标记物测定了洛伐他汀的m_(0)和pK_(a),得到的值分别为-1.70×10^(-8) m^(2)/(V·s)和9.00。该方法适用于酸性和碱性分析物m_(0)和pK_(a)等理化参数的测定,在药物分析尤其是新药理化特性研究中具有重要意义。

基于氧化还原反应界面可视化定量检测辣根过氧化物酶

该文建立了一种可视化的、基于氧化还原反应界面移动距离定量检测辣根过氧化物酶(HRP)的方法。比较了隐色结晶紫显色体系和3,3′,5,5′-四甲基联苯胺显色体系对HRP的显色效率,并构建了基于3,3′,5,5′-四甲基联苯胺显色体系的氧化还原反应电泳滴定模型。同时,文中还设计了适用于该模型的小型化、便携式滴定检测芯片,并对滴定通道凝胶中组分进行了优化。结果表明,界面移动距离与HRP浓度存在对数线性关系,检测灵敏度可达0.002 mg/L,且可在10 min内完成HRP的裸眼检测。该方法不需要配备信号读取装置,用户只需要读取有色界面移动的距离即可实现对待测物的可视化定量检测,对于即时检测具有潜在的应用价值。

低压铸造铝合金轮毂的研究现状

铝合金汽车轮毂由于质量轻、导热率高、成型性好以及产品外形美观已经逐渐取代了钢制轮毂,而低压铸造是当今铝合金轮毂的主要生产方式。简要介绍了低压铸造铝合金轮毂的发展概况和制备原理,着重介绍了成形工艺、铸造设备自动化与模具优化、轮毂铝合金化学成分与热处理工艺等方面的研究进展,对铝合金汽车轮毂生产工艺的发展趋势进行了展望。

Synthesis and characteristics of a novel artificial hapten using the copper mercaptide of penicillenic acid from penicillin G for immunoassay of heavy metal ions

In this paper, we describe the synthesis of a novel copper ion hapten using the copper mercaptide of penicillenic acid （CMPA） derived from penicillin. Results from tests with immune rabbits indicate that： （i） A new antigen synthesized with CMPA has good stability and is safe for immunizing animals with no toxic phenomena being found in animal experiments; （ii） the immunogenic antigen （CMPA-BSA） can stimulate the immune system to produce specific antibodies with high titrations, up to 150000; and （iii） antibodies in antisera showed higher affinity to OVA-GSH-CuC1 than OVA-GSH, which indicates that the antibodies have specific affinity towards copper ions. These results confirm that the novel hapten and relevant antigen for copper ion have been successfully synthesized, giving progress towards an immunoassay for copper ions in environmental and food samples.