激光单分子探测技术的研究

文中介绍利用激光激发分子荧光的方法探测液体中单个染料分子的新技术，以及作者自行设计和研制的激光单分子探测谱仪。通过探测“光子爆发”，把单个染料分子的荧光同很强的背景杂散光区别开来。进一步用８２ＭＨｚ高重复频率的锁模激光器和时间门符合技术，成功地消除了Ｒａｍａｎ散射光。目前该谱仪达到的检测限为灵敏区内仅有～７个Ｒ６Ｇ分子。

激光单分子探测的实验研究

单分子探测技术是一项超高灵敏度的探测技术，在生物、医学和环境等领域有着广泛的应用。在这里，本文简要介绍了基于激光诱发荧光方法的单分子探测谱仪的原理和装置，以及用Ｃ４４５染料分子在该探测谱仪上进行的若干实验研究结果，包括样品流速的影响、能量特性、浓度线性、检测限等方面，并讨论了光漂白现象对实验结果的影响。

扫描近场光学显微镜及其在单分子探测中的应用

扫描近场光学显微镜在光学显微镜中具有独特的性能,其突破衍射光限制,具有单分子探测灵敏度,且在研究时不损伤生物样品。文中简要介绍了扫描近场光学显微镜的原理,详述近年来扫描近场光学显微镜在单分子探测中的应用,介绍了扫描近场光学显微镜结合量子点对单分子探测的进展,并对单分子探测的前景做了展望。

近场光学显微术在生物大分子探测与功能研究中的应用

近场光学显微术是唯一一种具有单分子探测灵敏度,且在对生物样品研究时无损伤的一门新兴的高分辨光学显微术,它是根据近场光学理论在扫描探针显微术的基础上发展起来的。它突破了传统光学显微术衍射极限的限制,可在不损伤样品的情况下同时获得其形貌像和光学像,故在探测单个生物分子并研究其结构和功能以及分子间的相互作用等方面具有显著优势。本文主要介绍近几年来近场光学显微术在生物分子探测和功能研究,以及在分子生物学研究中的应用与进展。

单分子探测与操纵

单分子探测与操纵ＳｉｎｇｌｅＭｏｌｅｃｕｌａｒＤｅｔｅｃｔｉｎｇａｎｄＭａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ￥／／李民乾（中国科学院上海原子核研究所，研究员上海２０１８００）一、纳米科技的新热点美国《时代》周刊调查了对２１世纪最为重要的十大关键科技，纳米科技是其中...

用双光子激发荧光进行单分子探测的实验研究

介绍自行研制的基于飞秒激光双光子激发荧光的单分子探测谱仪，以及对水溶液中香豆素４４５（Ｃ４４５）分子的初步实验结果。

流动液体中单个分子探测技术的基本原理及实验方法

介绍用激光诱发分子荧光法探测流动液体中单个染料分子的基本原理和实验方法。并给出用自行设计和研制的单分子探测谱仪分析Ｒ６Ｇ水溶液样品的最新实验结果。

基于双光子激发荧光的单分子探测技术研究

介绍采用双光子激发荧光方法进行单分子探测的原理和自行研制的实验装置,激发光聚焦和荧光收集采用共焦方式。选择香豆素C445水溶液作为研究对象,从样品流速、浓度、激光功率、信噪比和检测限等方面探讨了双光子激发荧光的特性。该谱仪目前己达到探测灵敏区内C445的平均分子数为1.

二维层状材料的表面增强拉曼散射效应及高效分子探测性能

表面增强拉曼散射(SERS)因其无损检测、快速响应和高灵敏度等优点,已经发展成为一种高效的分子探测技术。但目前大多数关于SERS的研究仍然基于贵金属材料(如Au、Ag等),成本高、表面均匀性较低、生物相容性差等不足限制了其广泛应用。石墨烯具有原料来源丰富、二维原子级平面、大比表面积、高稳定性和独特的电学和光学性能等优势,研究表明其可作为一种有效的SERS基底材料,为相关研究开拓了新思路。近年来,过渡金属硫族化合物(TMDCs)、六方氮化硼、黑磷、二维碳氮化物等二维无机层状材料也开始受到研究者关注。本文综述了石墨烯、TMDCs等二维层状材料作为SERS基底的最新研究进展并阐述了SERS增强机理。在此基础上,提出了二维层状材料用于高性能SERS基底材料研究面临的一些挑战,并对该领域发展前景进行了展望。

表面等离子体受激辐射放大领结型纳米天线的SERS单分子探测(英文)

基于表面等离激子受激辐射放大原理,提出了一种应用于表面增强拉曼散射(SERS)单分子探测的领结型纳米天线结构。采用有限元方法(FEM)研究其局域表面等离子体共振(LSPR)和SERS特性。结果表明,该领结型纳米天线的局域表面等离子体共振强度和局域电场强度得到明显的增强,其散射截面为非表面等离激子受激辐射放大领结型纳米天线的1.1×104倍,局域电场强度为1×102倍。同时,该领结型纳米天线的表面增强拉曼散射增强因子最大达到1016,足以进行精确的单分子探测;整个纳米天线表面的增强因子也可达到1012,足以应用于单个生物分子的探测。

DNA单分子近场光学成像与荧光探测

介绍了扫描近场光学(SNOM -Scanning Near-FieldOpticalMicroscope)/原子力显微镜(AFM -AtomicForceMicroscope)系统 (SNO/AM)的工作原理。在AFM模式和SNOM模式下对DNA分子进行成像和荧光探测 ,得到了清晰的DNA单分子的形貌像和荧光像。由形貌图像得到的DNA分子尺寸横向为20nm ,高度为2nm ,其中包含了探针形貌的影响。实验中采用Tapping模式的AFM成像 ,样品经多次搜索扫描无明显损坏。AFM模式的分辨率优于1nm。SNOM模式下DNA分子形貌像和荧光像清晰 ,由近场荧光分布可以确定分子取向和浓度。用YOYO -1染料对λDNA分子进行染色和荧光探测。通过对DNA分子多个截面进行测量 ,分析染料与DNA结合状态。

液体中R6G和R110分子的高灵敏探测

本文介绍用单分子探测技术对液体中的染料分子Ｒ６Ｇ和Ｒ１１０进行高灵敏探测。以３σ为标准，达到的检测限分别为３．８×１０－１４ｍｏｌ／Ｌ（Ｒ６Ｇ）和１×１０－１３ｍｏｌ／Ｌ（Ｒ１１０），灵敏区内染料分子的平均数目＜１。

^(18)F-FDG分子符合探测成像在肿瘤诊断中的临床价值

目的 探讨18F FDG分子符合探测 (MCD)肿瘤代谢显像应用和评价其临床价值。方法 对经组织学证实的 44例原发性肿瘤、18例转移性肿瘤和 10例肺部良性病变进行氟化脱氧葡萄糖 (18F FDG)MCD显像 ,将显像与组织学结果进行比较分析。结果 62例肿瘤患者中 ,5 9例FDG影像示单个或多处呈不同程度异常FDG浓聚灶 ,3例未见异常FDG浓聚灶。 10例肺部良性病变FDG影像中 ,3例肺部可见异常摄取增高 ,7例未见异常FDG浓聚影。本组研究的敏感度95 .2 % ,特异性 70 % ,阳性预测值 95 .5 % ,阴性预测值 70 % ,诊断准确率 92 .1%。结论 FDGMCD/AC显像对肿瘤良恶性鉴别、分期和分级。

光学单分子方法探测蛋白质的功能(英文)

过去20年中,光学单分子探测的方法已经发展成为许多领域、特别是生物学领域研究的强有力工具.单分子探测不仅能够给出物理量的平均值,还可以给出有关分布的信息,也能对一个分子的轨迹进行追踪.这些独特的性质使单分子探测不仅仅在平衡体系,如蛋白折叠、酶反应动力学、膜表面动力学等研究中发挥作用,而且对非平衡体系的探测更具有其它方法无法比拟的优势,同时单分子探测在生物活体中追踪分子时也有关键作用.

一种高分子湿度探测器标定方法

本文介绍了一种高分子湿敏元件与LM555定时器组成的湿/频式湿度探测器的工作原理、探测电路的参数优化问题以及标定数据的处理方法,对湿度标定的标准进行了简单的概述;针对本装置应用特点,就饱和盐溶液相对湿度标定的方法、盐种类和测试辅助仪器的选择以及标定中应该注意事项进行了具体地叙述。此外,文章还分析了读取试验数据常用的两种方法：仿真器直接读取和能过串行接口读取。

分子符合探测成像

分子符合探测成像 (molecular coin-cidence detection imaging,MCD)是近两年各公司竞相推出的,能较廉价地采用单光子发射计算机断层仪(single photon emissioncomputed tomography,SPECT)实现正电子符合探测成像的一种高新技术。它具有单光子成像和部分正电子断层成像(positron emis-sion tomography,PET)的双重功能,对我国核医学事业的发展具有重要的实用价值。 MCD主要由可变角双探头SPECT系统、符合探测线路和衰减校正等组成。MCD不需要笨重的铅准直器,而是利用符合探测技术由成对的探测器装置接收湮没辐射产生的两个方向相反(成180°)、能量相等(511keV)的γ光子,经计算机处理,重建并获得各种参数和断层影像,从而对病变作出定性或定量诊断。MCD的临床应用价值和图像质量已得到肯定,并获得美国食品和药物管理局(FDA)批准。这无疑对我国正电子成像事业发展具有重大的推动作用。 与常规SPECT相比,MCD具有以下优点:①探测灵敏度高,探测效率高和图像质量好;②空间分辨率好,与病变深度无关;③可以进行正电子断层显像。MCD与PET相比价格便宜,但显像的质量略逊于PET。国外专家认为对探测直径小于1.5cm的肿瘤病灶和在脑功能、脑受体研究方面,MCD不能完全代替PET。

^(18)F-FDG分子符合探测成像联合增强CT对肺内病灶鉴别诊断的价值

目的:评价氟化脱氧葡萄糖(18F FDG)分子符合探测成像(简称FDG MCD)及胸部增强CT对肺内良恶性病灶的鉴别诊断价值。方法:胸部X线平片上疑为周围型肺癌的肺部球形病灶90例,比较胸部FDG MCD显像、增强CT扫描和经皮肺穿刺检查的诊断价值。结果:FDG MCD诊断肺恶性肿瘤的敏感性和特异性分别为96.83%(61/63)和74.07%(20/27),而增强CT分别为90.48%(57/63)和85.19%(23/27)。胸部FDG MCD和增强CT均阳性时,诊断敏感性为87.30%(55/63),特异性为92.59%(25/27)。结论:FDG MCD联合CT增强扫描对周围性肺部病灶性质具有重要的鉴别诊断意义。

AFM和SNOM等扫描探针显微镜对细胞膜表面及其分子的纳米表征

纳米技术应用到生物医学领域是目前研究的热点,特别是扫描探针显微镜的出现,给生物医学研究带来了新的发展。本文简单地总结了原子力显微镜(AFM)和扫描近场光学显微镜(SNOM)在细胞分子生物学方面的应用,重点介绍了AFM对细胞及其表面分子成像、细胞机械性能及分子力谱的测量等方面的研究,同时也阐述了SNOM在探测生物分子及其功能等方面的应用。

生物单分子研究的进展

大多数分子生物学实验都代表一种集体平均的测量 ,所记录的都是复杂系统中大量分子的行为。随着技术的发展 ,目前已能够对单分子观察、探测、操纵并研究其动态与构象变化。从单分子研究可得到新的信息 ,这些信息隐藏在集体测量之中 ,或已被平均掉。这一领域代表着本世纪结构生物学的一个新方向。

分子生物光子学的进展

随着分子生物学和标记技术的进步,光学成像和分析有了很快的发展,无论是从理论上还是应用上都有所突破,展现了良好的前景。本文综述了近年来在分子生物探测中光子学的情况,简介了几种突破光学衍射极限的探测方法,着重阐明了与生化技术密切相关的荧光共振能量转移和荧光相关光谱显微术及其在分子生物学中的应用。