生物荧光传感器检测环境水样中氨基甲酸酯类农药残留

建立了简便、灵敏的氨基甲酸酯类农药生物荧光传感器及其检测方法。通过构建氨基甲酸酯类农药降解菌H5基因组文库，筛选出氨基甲酸酯类农药特异性响应功能基因的调控序列，将其与增强型绿色荧光蛋白基因（EGFP）连接，构建了非细胞体系生物荧光传感器H12-E，非细胞体系蛋白浓度为1．0g/L。在室温条件下，对不同浓度呋喃丹标准液进行检测，30min即可检测出龟级氨基甲酸酯类农药总量，灵敏度高于国家标准，线性范围1×10^-9～1×10^-4g/L。采集吉林省松花江流域等水样，检测氨基甲酸酯类农药残留，并向伊通河水样中添加高中低3个水平呋喃丹标准液，方法回收率95％-110％，相对标准偏差（RSD）2．4％～4．9％。本方法可望用于环境水体中氨基甲酸酯类农药残留的快速检测。

快速检测细菌总数的便携式生物荧光传感器

细菌数与细菌中三磷酸腺苷(ATP)含量成比例,可通过生物荧光法检测细菌中ATP含量,间接获得细菌总数。研制了一种便携式生物荧光传感器,可依次进行细菌ATP的提取和检测,最终实现对细菌总数的快速检测。以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)作为细菌ATP提取剂,当CTMAB浓度为5mmol/L、提取时间2min、中和剂浓度为5mmol/L时,ATP提取效率最高。在优化的实验条件下,传感器响应光强与细菌总数线性相关,线性范围58～5.89×107cfu/mL,相关系数达0.979。传感器检测结果与传统方法吻合,线性相关系数为0.873,满足现场使用要求。从加样到ATP提取到最后获得检测结果所需总时间小于5min。所研制的传感器具有操作简单、易于携带、成本低,适用于食品卫生质量控制、环境检测等领域的细菌总数现场检测。

基于DNAzyme的荧光生物传感器快速检测金黄色葡萄球菌研究

【目的】为解决传统方法检测金黄色葡萄球菌耗时长、操作复杂等问题,研发一种基于脱氧核酶(DNAzyme)的荧光生物传感器,实现金黄色葡萄球菌的快速检测。【方法】将特异性DNAzyme和互补链Subatrate相结合制成荧光生物传感器,并对荧光生物传感器进行生物材料浓度和溶液pH优化,并对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、芽孢杆菌、无乳链球菌、变形杆菌等进行特异性检测;最后对牛奶样品进行基于DNAzyme的荧光生物传感器的试验验证。【结果】基于DNAzyme的荧光生物传感器在pH为6.8时,3 min内可以实现对金黄色葡萄球菌的检测,线性范围为1~1×10^(7) cfu·mL^(−1),最低检测限为1 cfu·mL^(−1)。【结论】基于DNAzyme的荧光生物传感器解决了传统检测方法耗时长、操作复杂等问题,实现了对金黄色葡萄球菌的快速检测,具有重要的应用价值。

基于上转换信标探针构建信号放大近红外激发荧光生物传感器用于microRNA检测

基于Na YF_(4):Yb^(3+),Tm^(3+)@Na YF_4上转换纳米颗粒(Upconversion nanoparticles,UCNPs)和DNA催化发夹组装(Catalytic hairpin reaction,CHA)技术构建近红外激发(Near-infrared,NIR)荧光生物传感器,用于micro RNA的高灵敏分析。靶标micro RNA-21(mi RNA-21)可与磁珠(Magnetic beads,MBs)表面修饰的发夹H1发生toehold区域介导的链取代反应,发夹H1暴露新的toehold区域与UCNPs表面修饰的发夹H2发生反应,形成H1/H2复合物,同时mi RNA-21被取代并与新的发夹H1反应,此过程将UCNPs固定于MBs表面,而且实现了信号的循环放大。接下来通过磁分离技术,将固定于MBs表面的UCNPs分离出来,在808 nm NIR的激发下产生上转换发光(Upconversion luminescence,UCL),对mi RNA-21的检测范围为0.1~100 nmol/L,检出限为11.3 pmol/L。此外,该荧光生物传感器成功应用于血清样本中mi RNA-21的分析,表明其具有良好的实用性。

基于碳点的荧光适配体传感器在食品安全检测中的应用研究进展

碳点(carbon dots,CDs)是一种新型的碳基纳米材料,具有出色的荧光特性和毒性低、碳前体来源丰富等优点。适配体(aptamer,Apt)可以特异性结合靶标,应用于传感器能大幅提高检测精度和灵敏度。以CDs作为信号转导元件,以Apt作为目标识别元件构建的荧光生物传感器引起了学者们的关注。本文综述了CDs的结构、分类、荧光特性和Apt的优点,重点介绍了基于CDs的荧光Apt传感器的构建策略及其在食品安全检测中的应用现状及进展,旨在为食品质量监管、食品安全现场快速检测技术等领域的研究提供参考。

基于HCR放大的无标记型荧光传感器的构建及H5N1 DNA检测

对于高致病性H5N1禽流感病毒,构建检测该病毒的高灵敏生物传感器,并与智能包装相结合用于实时监测,这对禽流感的防控具有重要意义。基于杂交链式反应(HCR)信号放大策略,以AgNCs作为荧光信号基团,构建了一种无标记“turn on”型荧光生物传感器用于检测代表H5N1病毒的H5N1基因序列。该传感器以H5N1 DNA作为触发剂引发HCR过程,使AgNCs产生强的荧光信号变化。研究表明,当H5N1 DNA浓度在0.2~800.0 nmol/L内,该传感器具有良好的响应信号,且在0.2~200.0 nmol/L之间的荧光强度与H5N1 DNA浓度呈线性相关,线性方程为y=10.982C+567.435(R^(2)=0.99273),检测限为176 pmol/L。核酸传感体系具有通用性,通过简单调整目标序列,可实现对不同目标物的特异性灵敏检测。该研究有望为高灵敏分析禽流感病毒标志物的通用传感平台设计提供思路。

G-四链体荧光生物传感器铅快速分析技术研究进展

铅是原子量最大的非放射性剧毒重金属,在环境中很难被其他物质降解消除,能长时间保持毒性,而产生持续性的健康危害。为了防范重金属铅污染,避免污染事件的屡次发生,做好环境中的重金属铅含量监测意义重大。核酸适配体构建的生物传感器作一种优良重金属铅离子检测方法成为研究的热点。本文介绍了G-四链体型核酸适配体概念及其与铅离子识别机制,综述了近10年来基于G-四链体荧光生物传感器分析技术在铅离子检测中的研究、创新和存在问题,并展望了其发展方向。

Goldview标记的DNA荧光毛细生物传感器的研究

对Goldview（GV）作为荧光标记物的DNA荧光毛细生物传感器进行了研究。以荧光毛细分析法（fluorescence capillary analysis,FCA）为基础,在毛细管内壁通过Poly-l-lysine将20-mer-ssDNA探针固定,制成DNA荧光毛细生物传感器（DNA fluorescence capillary biosensor,DNA-FCB）,DNA-FCB与互补靶DNA杂交,通过GV染色后,检测杂交产物的荧光强度,实现对靶DNA的定性和定量分析。样品用量12μL,靶DNA的浓度在0.4-4μmol·L^-1（2.4-24 mg·L^-1）范围内和荧光强度有良好的线性关系（y=65.911x＋3.994 4,r=0.998 9）;RSD〈3.5%,检出限0.39μmol·L^-1（2.2 mg·L^-1）,能达到定量检测靶DNA的目的。用DNA-FCB测定靶DNA操作简便,试样、试剂用量少,测定成本极低,能大大减少环境污染。

基于MoS_2纳米片的荧光生物传感器对饮用水中Hg^(2+)的检测

本文利用MoS)2纳米片优异的荧光淬灭能力以及其与DNA分子之间的相互作用,构建了一种检测Hg^(2+)的新型荧光生物传感器,并考察了其用于饮用水中微量Hg^(2+)测定的可行性.实验优化了MoS_2纳米片浓度、p H值、盐浓度及反应时间等参数对荧光生物传感器性能的影响.在此基础上建立了测定饮用水中微量Hg^(2+)的荧光新方法.在最佳条件下,Hg^(2+)浓度在10—900 nmol·L-1范围内与荧光强度的相对值具有良好的线性关系,检测限为6.3 nmol·L^(-1).该方法简单、灵敏、特异性强.该方法已成功用于饮用水中微量Hg^(2+)的测定,回收率为95.7%—103.3%.该研究工作将MoS_2纳米片的应用拓展到了环境监测领域,这对无机类石墨烯材料的深入研究具有重要意义.

非标记型p53抑癌基因的荧光DNA生物传感器

基于发夹型核酸探针的高特异性识别能力以及结晶紫与单、双链DNA结合后荧光强度的差异,以发夹型核酸作为探针,构建了一种非标记型检测p53抑癌基因的荧光DNA生物传感器.此传感器不但能够区分完全互补、单碱基突变和随机目标DNA序列,而且还能识别不同突变位点的单碱基突变序列.在0.05～5.00μmol/L范围内,完全互补目标DNA的浓度与体系的荧光增强效率呈线性关系,检出限为5×10-8mol/L.该方法已应用于检测正常和单碱基突变的p53基因.

乙醇荧光毛细生物传感器的研究

基于ADH和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化还原体系,开发了一种乙醇毛细生物传感器(ECB)。在激发波长350nm、发射波长459nm条件下,用ECB成功地对酒中的乙醇进行了测定;其线性范围为2.0～15g/L,r>0.9958,检出限为1.11g/L,RSD<2.3%。ECB重现性好、操作简便,样品用量仅为10!L,测定成本低;可实现乙醇的微量化、快速化测定;ECB可制成荧光毛细乙醇测试盒,用于含乙醇样品的测定。

黄连素标记的脱氧核糖核酸荧光毛细生物传感器的研制及应用

以黄连素作为荧光标记物，对脱氧核糖核酸荧光毛细生物传感器进行了研究。基于荧光毛细分析法，以毛细管作为脱氧核糖核酸探针的固定载体，制成脱氧核糖核酸荧光毛细生物传感器，荧光毛细生物传感器吸入互补靶脱氧核糖核酸并进行杂交，通过黄连素染色后，检测杂交产物的荧光强度，实现对靶脱氧核糖核酸的定性和定量分析。研究结果为样品用量12μL，靶脱氧核糖核酸浓度在2～10μmool·L^-1范围内与荧光强度呈线性关系，线性回归方程为y=9．52x＋9.22，相关系数为0．9912，检出限为1．16μmol·L^-1。用荧光毛细生物传感器测定靶脱氧核糖核酸操作简便，试样、试剂用量少；测定成本极低，能大大减少环境污染。

Cy5标记的DNA荧光毛细生物传感器的研究

探索了以Cy5（吲哚-5-菁）作为荧光标记物的DNA荧光毛细生物传感器的可行性。以荧光毛细分析法（fluorescencecapillary analysis,FCA）为基础,在毛细管内壁通过poly-l-lysine将20-mer-ss DNA探针固定,制成DNA荧光毛细生物传感器（DNA fluorescence capillary biosensor,DNA-FCB）,DNA-FCB吸入含Cy5标记的靶DNA液杂交,通过检测杂交产物的荧光强度,实现对靶DNA的定性和定量分析。结果显示,样品用量5μL,Cy5标记的靶DNA浓度在0.2~1.2μmol/L（2.4~24mg/L）范围内和荧光强度有良好的线性关系（Y=129.61X＋21.233,r=0.9970）;RSD〈3.5%;检出限为0.18μmol/L。结论：以Cy5作为荧光标记物的DNA荧光毛细生物传感器能达到定量检测靶DNA的目的。该方法操作简便,试样、试剂用量少,毛细管及DNA-FCB可循环使用,测定成本极低,能大大减少环境污染。

基于寡核苷酸链的汞离子荧光生物传感器

基于G-四链体结构和卟啉类化合物N-甲基卟啉二丙酸IX(NMM)结合产生强烈的荧光,利用T-Hg(Ⅱ)-T错配对汞离子(Hg^(2+))的特异性识别,建立了一种简单、灵敏、高效的Hg^(2+)检测新方法。在富含鸟嘌呤(G)寡核苷酸链中,引入了大量胸腺嘧啶(T)。在没有Hg^(2+)存在时,可以自发形成G-四链体结构,与NMM结合产生强烈的荧光;在Hg^(2+)存在时,可与另一条富含T序列的互补链通过T-Hg(Ⅱ)-T特异性结合,形成双链DNA分子,从而导致G-四链体结构不能产生。优化后最佳实验条件为:缓冲溶液的pH=6.7,20 mmol/L KCl,2.5μmol/L NMM,反应时间为2 h。在优化条件下,体系的荧光强度变化值与Hg^(2+)浓度呈现良好的线性关系,线性范围为50~1000 nmol/L,检出限为22.8 nmol/L(3σ)。此生物荧光传感器对Hg^(2+)具有良好的选择性。实际水样中Hg^(2+)的加标回收率为106.1%~107.8%,可以满足实际水样品中Hg^(2+)的检测要求。

基于核酶开关的哺乳细胞内硫胺素焦磷酸荧光生物传感器的建立

硫胺素焦磷酸(Thiamine pyrophosphate,TPP)是维生素B1在细胞内的主要活性形式,也是糖、脂肪酸和氨基酸氧化代谢中重要的辅助因子。在细胞内,利用TPP适配体与天然核酶组装成的人工核酶开关调节靶基因表达,目前仅局限于原核、真菌或植物细胞。本实验将原核生物中筛选的"Switch-on"与"Switchoff"的两种类型的TPP核酶开关,运用重叠延伸PCR的方法构建于增强绿色荧光蛋白(EGFP)报告基因的3'非翻译区(UTR),转染人胚肾上皮细胞(HEK293),通过荧光显微镜和流式细胞仪分析,观察了不同浓度TPP对EGFP表达能力的调控。结果表明,构建的两种"Switch-on"和一种"Switch-off"核酶开关均表现出明显的TPP浓度依赖性,且具有良好的特异性,在150μmol/L TPP时分别将EGFP的荧光强度提高3.1倍、1.9倍和降低2.3倍。这种构建通过TPP与核酶开关中其适配体的特异性作用直接将TPP浓度的变化转化为报告基因表达的改变,利于通过荧光检测方法实现对哺乳活细胞内代谢物或因子的无标记、无损伤、可视、高效的检测。

基于DNAzyme和杂交链式反应用于检测铅离子的荧光生物传感器研究

通过将GR-5 DNAzyme的序列设计进发生杂交链式反应的发夹DNA中,在引发DNA的触发下,发夹DNA H1与H2反应生成具有重复双螺旋结构的纳米线T-H1-H2-H1-H2…。在H1与H2结合部分存在碱基不配对区域,此处将形成GR-5 DNAzyme结构,在铅离子的存在下,该部分GR-5 DNAzyme的底物链被裂解,HCR产物即被裂解成许多DNA双链小分子从而实现信号扩增,以此构建了简便灵敏的荧光生物传感器。该生物传感器可在30min完成对Pb的检测,线性范围为0.1μM~7μM,检测限为23.2nM。对实际水样进行检测,加标回收率在96.7%~106.6%之间,相对标准偏差均小于2%。

基于碳点与适配体的荧光生物传感器制备与应用

近年来,基于碳点与适配体构建的荧光生物传感器引起了人们强烈的兴趣。与传统荧光染料、半导体量子点及稀土荧光材料相比,以碳点为荧光基元的生物传感器荧光稳定性更好,毒性更低,价格更便宜,在环境监测、生物成像及生物医疗方面有着广泛的应用前景。本文对基于碳点与适配体构建的荧光生物传感器发展现状进行了系统的总结,包括碳点与适配体介绍,近年来基于碳点与适配体的荧光生物传感器的构建方式、传感机理以及应用范围,最后对基于碳点与适配体构建的荧光生物传感器的发展方向进行了展望。

多指标荧光生物传感器系统设计

为了快速、准确地检测食品中多种病原菌的含量,设计了一种能够快速、定量、实时检测出食品中多种微生物含量的荧光生物传感器系统。采用LED灯作为激发光源,测量不同荧光量子点的微生物在不同发射波长的荧光强度,根据建立的定量检测模型,求得被测微生物含量;以STC89C52单片机为核心,包括键盘输入电路、光路模块控制电路、光电转换与放大电路、A/D转换电路、LCD显示及报警电路等;能定量检测出多种微生物含量,实现含量的LCD实时显示和超限报警。实验表明:系统操作简单,对福氏志贺氏菌检测误差在与荧光分光度计比较误差在5%以内,准确度高。

磁性适配体纳米荧光生物传感器信号增强检测腺苷(英文)

研制了一种简单的磁性适配体纳米荧光生物传感器用于信号增强检测腺苷.同另一条荧光标记的DNA(FAM-sDNA)部分互补的腺苷适配体首先被固定在金包磁纳米颗粒上,当加入腺苷时,由于腺苷与其适配体的亲和力大于双链互补力,FAM-sDNA从传感器上解离,磁性分离之后,再将增敏剂乙醇加入溶液中,当腺苷浓度在8.7×10-5～3.4×10-3 mol·L-1范围内,荧光信号与腺苷浓度呈较好的线性关系,检测限达到7.0×10-6 mol·L-1.该方法简单、快速、灵敏、且具有良好的选择性,在小分子检测和疾病诊断中具有应用潜力.

基于G-四链体/硫黄素T的荧光生物传感器检测Pb^(2+)

本研究利用Pb^(2+)与硫黄素T(ThT)对功能核酸G-四链体(G4)中心位点的竞争关系,构建了一种荧光生物传感器用于Pb^(2+)的简单灵敏检测。ThT可以特异性结合G4,且在结合后显示出明显的荧光信号。Pb^(2+)能与G4形成更稳定的结构,故而当溶液中存在Pb^(2+)时,ThT会从G4-ThT体系中被竞争释放出来,失去受G4束缚状态下的刚性结构,从而降低了其荧光强度。在最优条件下,该体系荧光信号与Pb^(2+)浓度在5~1000 nmol/L范围内呈现良好的线性关系,检测限为1.6 nmol/L,同时实现对中药材独活中Pb^(2+)含量的加标测定。方法具有操作简便、响应快速以及高选择性超灵敏的特点,在Pb^(2+)检测方面有良好的应用潜力。