用于血清胰岛素测定的荧光共振能量传递(FRET)免疫检测法的建立

目的研究探讨新型荧光染料Dylight(DL)和金纳米颗粒(AuNP)间荧光共振能量转移(FRET)效应,并将其与免疫竞争法结合构建一种新型胰岛素荧光免疫检测方法。方法分别将胰岛素抗原(Ag)和胰岛素抗体(Ab)与DL和AuNP进行偶联,形成DL-Ag偶联物和AuNP-Ab偶联物。利用它们间产生的FRET效应以及免疫竞争反应,建立针对胰岛素的新型荧光免疫检测方法。然后对该检测方法的检测性能进行评估和实际样品的应用研究。结果该荧光免疫检测方法不仅表现出较高的检测灵敏度(0.015 ng/mL),较快的检测时间(4 min)以及较好的检测特异性,而且成功地用于血清胰岛素的检测,回收率在96.9%~121.1%之间。结论新型荧光染料DL和AuNP间FRET效应可应用于血清胰岛素的荧光免疫检测。

估算供体-受体对荧光共振能量传递效率的研究

在有机白光LED的研究中,能量传递效率计算方法的研究是一项很有意义的工作。作者在总结前人工作的基础上,提出了一种利用有机分子发射谱和激发谱估算有机分子荧光共振能量传递(FRET)效率相对值的新方法,这种方法的优点是数据处理过程简单,对实验仪器设备要求不高,并且不需要通常计算方法所需的荧光量子产率等参数,缺点是只能计算能量传递的相对值。利用这种方法计算了甲萘酚、溴甲酚紫、萤光素钠盐三种能量受体和能量供体核黄素在不同浓度下能量传递效率的相对值,计算结果与实验结果基本符合,验证了此方法的合理性。

基于近红外上转换荧光共振能量传递体系的均相免疫分析

在上转换纳米晶(UCNPs)为供体的荧光共振能量传递(FRET)生物均相检测体系中,弱的供体光强度使FRET信号难于检测,同时还有来自生物基质的自发荧光干扰。这使得UCNPs不产生背景荧光和散射光的优点不能够充分地体现。针对这个问题,作者利用在800nm处有强近红外光的NaYF4:Yb3+,Tm3+UCNPs作为供体,在784nm处有表面等离子共振吸收带的金纳米粒子(GNPs)作为受体构建了新型的FRET体系。UCNPs偶联抗体(goat antihumanIgG)及GNPs偶联抗原(humanIgG),在抗原抗体免疫亲和作用下两者距离靠近;UCNPs荧光光谱和GNPs吸收光谱有效交叠,使FRET发生。当体系中加入单纯humanIgG,竞争性地争夺与goatantihumanIgG结合位点,破坏FRET构建,供体近红外光增强。根据此对应关系,确定humanIgG检测限为5μg·mL-1。这种方法可适用于更广泛的荧光分析。

上转换荧光响应性复合纳米凝胶的制备及荧光能量传递行为

采用水热法合成Na YF_4∶Yb^(3+),Er^(3+)稀土纳米晶,再经3-苄基三硫代碳酸酯基丙酸(BSPA)修饰,制得功能化纳米晶体;以罗丹明6G(R6G)为母体荧光染料,经一系列反应合成了乙烯基功能化单体罗丹明6G酰基邻羧基苯甲肼腙(R6GHA);将功能化纳米晶体与R6GHA构成荧光共振能量传递(FRET)的"给体/受体"对,通过可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合和"点击化学"反应,合成具有多重响应性复合荧光纳米凝胶NaYF_4∶Yb^(3+),Er^(3+)/PNIPAm-co-R6GHA.采用TEM,XRD,FTIR和DSC对产物的微观结构进行了表征;采用上转换荧光光谱(PL)研究了该复合纳米凝胶对p H值、环境温度和不同金属离子的荧光响应行为,并对相关机理进行了探讨.结果表明,环境温度变化对复合纳米凝胶的荧光发射具有显著影响,且该复合纳米凝胶对Hg^(2+)具有选择性荧光响应;在H+或Hg^(2+)作用下,复合纳米凝胶中纳米晶和R6GHA之间会发生荧光共振能量传递;通过纳米凝胶中纳米晶与R6GHA特征荧光发射峰比率的变化,实现对Hg^(2+)的检测.

NaYF_4:Er^(3+),Yb^(3+)UCNPs为供体的均相荧光分析

在基于荧光共振能量传递(FRET)的均相分析中,小尺寸的上转换发光纳米晶(UCNPs)用作供体被认为有很大的优势。通过配体交换的方式制备了大小约12nm、表面带有氨基的水溶性NaYF4∶Er3+,Yb3+UCNPs。傅里叶变换红外光谱证明配体交换成功;扫描电镜表明UCNPs的形貌和尺寸没有改变;圆二色光谱表征亲合素偶联UCNPs前后二级结构变化较小。以亲合素化的NaYF4∶Er3+,Yb3+UCNPs为供体;受体为生物素标记的藻红蛋白。通过亲合素—生物素系统拉近供体和受体,引发共振能量传递。当体系中加入自由的生物素分子,它们竞争地与UCNPs表面的亲合素结合,抑制能量传递过程,从而荧光光谱发生变化。根据这种光谱变化与加入生物素量之间的关系,对其进行定量检测,获得了纳摩尔级的检测限。

利用荧光寿命变化定量分子内和分子间相互作用的方法

荧光寿命是指荧光分子在回到基态前在激发态停留的平均时间.本文发展了基于荧光寿命测量来定量分子内和分子间相互作用的方法:通过G碱基猝灭对于荧光寿命的影响定量DNA二级结构的形成;通过荧光共振能量传递(FRET)中荧光寿命的变化来定量分子间的相互作用.第一种方法巧妙利用了G碱基会猝灭临近的染料分子的性质,结合荧光寿命的变化,可以判断DNA二级结构的形成以及形成的比率.FRET是用于研究生物分子相互作用的一个重要手段.传统的FRET方法主要是基于强度的变化,但这种变化容易受到荧光表达水平变动、样品中分子扩散以及荧光串色的影响,因此经常存在着实验比较复杂和重复性差的问题.而基于荧光寿命的FRET研究则可以很好地克服上述缺点.通过检测供体荧光寿命的变化,我们能够方便快捷地判断是否发生FRET,并通过建立系统的数据分析方法,得到FRET的效率以及分子之间相互作用的信息.

一种一氧化氮比率型时间分辨荧光探针的合成与应用

为了研制可用于一氧化氮(NO)比率型测定的时间分辨荧光探针,基于铽(III)配合物-罗丹明衍生物间的荧光共振能量传递(FRET)原理,设计、合成了1种对NO具有特异性识别的新型比率型时间分辨荧光分子探针TR-NO。在330nm光的激发下,该探针只发出铽(III)配合物的特征长寿命荧光,但当其与NO反应后,识别基团离去,导致从铽(III)配合物到罗丹明基团发生FRET过程,表现为铽(III)配合物在540nm处的荧光强度逐渐减弱,而罗丹明在580nm处荧光强度逐渐增强,反应前、后罗丹明与铽(III)配合物荧光强度的比值IRh/ITb增加了27.8倍,基于此建立了以TR-NO为探针的高灵敏度、高特异性NO比率型时间分辨荧光测定新方法。

上转换荧光材料的化学修饰及在免疫检测的应用

上转换纳米材料是近年来发展起来的新兴稀土荧光材料。在近红外光的激发下可将其转变成可见光这一光学特性,使其具有抗光漂白能力强、宽的反斯托克斯位移、低毒性以及无自体荧光干扰等优点,在免疫检测中可提高灵敏度和信噪比。上转换稀土纳米颗粒水溶性和分散性较差,因此要通过化学修饰成水溶性和分散性较好的上转换稀土颗粒,以进一步与生物分子偶联。本文主要在合成上转换纳米颗粒的基础上,对化学修饰的方法及荧光共振能量传递机制、基于磁分离富集的免疫检测技术、固相微孔板荧光标记技术、免疫传感技术和免疫层析技术的应用研究做一综述。上转换技术的成功应用解决了传统的纳米材料应用中低灵敏度的问题,在医学检测领域具有很大的应用潜力。

基于点击化学的铕配合物纳米颗粒对Cu(Ⅰ)离子的检测(英文)

制备了Eu(Ⅲ)配合物纳米颗粒并对其进行表面修饰以用于Cu(I)离子的检测。所采用的探测机制是源于Cu(I)离子催化的末端炔基和叠氮基团之间的1,3极性环加成。通过该反应,在Eu3+配合物纳米颗粒(给体)和一种荧光染料分子(受体)之间建立了共振能量传递关系。因为点击反应的速度正比于Cu(I)离子的浓度,因此通过监测染料分子荧光强度的变化即可检测出Cu(I)离子的浓度。基于共振能量传递机制和点击反应的敏感性,浓度为微摩尔量级的Cu(I)离子可以被探测到。

用于单分子动力学实验的微流控混合器(英文)

设计制作了用于单分子动力学实验的微流控混合器,该混合器用聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片和石英载玻片密封而成,具有低的荧光背景,广泛的生物相容性,结合激光共聚焦显微镜能够在非平衡态下进行单分子荧光探测.我们设计的压力控制系统和进样流路方便而稳定,保证了微流路中流形的长时间稳定,从而实现了样品流速和流量的精准控制.这些技术特点保证了单分子探测得到准确和高信噪比的结果.利用蛋白质的塌缩过程远快于混合过程的特点,采用荧光标记的金黄色葡萄球菌核酸酶作为指示物,分辨出蛋白质变性态的特征峰,并利用变性态的荧光共振能量传递效率随时间的变化表征出混合器在适合于单分子探测条件下的混合时间为150ms.

双光子激发的超分子聚合物纳米颗粒生物成像研究

将具有双-2-脲基-4[1H]-嘧啶酮(bisUPy)的β-二羰基氟硼类衍生物(BF_2-bisUPy)及卟啉衍生物(Por(Pt)-bisUPy)通过四重氢键作用组装成超分子聚合物,通过微乳液法制备成在水中均匀分散的超分子聚合物纳米颗粒(SPNP)。扫描电子显微镜形貌表征表明获得的纳米颗粒粒径约为60 nm。紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱及寿命衰减实验均证明纳米颗粒内BF_2-bisUPy与Por(Pt)-bisUPy可发生高效的能量传递。具有双光子吸收的BF_2-bisUPy作为能量供体,可通过荧光共振能量传递(FRET)增强双光子激发下Por(Pt)-bisUPy的发光。双光子激发荧光强度与激光功率测试表明所制备的超分子聚合物纳米颗粒具有强烈的双光子激发下的荧光及磷光双发射,这种纳米材料可进入细胞,具有优秀的生物相容性,并在双光子激发时表现出强烈的荧光和磷光双发射生物成像。

P(NIPAM-co-RhBHA)-NP的双重荧光响应行为与影响机制

以萘二甲酰亚胺与罗丹明B酰肼基硫脲两种有机荧光染料的光谱重叠特性,及罗丹明B酰肼基硫脲在p H诱导下的可逆"开-闭"环反应为基础,分别将其作为荧光共振能量转移(Fluorescence Resonance Energy Transfer,FRET)体系的供、受体,并与聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的温敏特性相结合,通过一系列化学反应,合成了一种具有双重荧光刺激-响应特性的大分子P(NIPAM-co-Rh BHA)-NP.采用1H NMR、FTIR、UV-vis和GPC对其结构进行了表征.采用荧光光谱(PL)研究了缓冲溶液中该聚合物对环境温度和p H值的双重荧光响应行为,并对其影响机制进行了探讨.结果表明,酸性条件下大分子中Rh BHA和NP-NH2之间会发生荧光共振能量传递;p H值和环境温度变化对大分子P(NIPAM-co-Rh BHA)-NP的荧光发射具有显著影响.

单分子荧光检测在生命科学中的应用

文章对单分子荧光检测在分子马达、离子通道、信号分子、蛋白折叠、蛋白构象变化动力学、酶活性反应、细胞过程实时观察等生命科学领域中的应用进行了介绍.这些研究结果表明,单分子荧光检测在研究生物大分子的活动规律与机制方面不但有着无法替代的优越性,而且有着广阔的发展空间.

稀土上转换发光材料/量子点复合材料的研究进展

稀土上转换发光材料是一种采用近红外光连续激发的光致发光材料,具有稳定性好、发射带窄、穿透性强、毒性低等显著特点,已成为当前很多领域乃至交叉学科的研究热点。近年来,随着对上转换发光材料研究的不断深入,为了优化上转换发光材料的性能及利用其特性开拓新的应用领域,国内外研究者已逐渐将研究重点从单一材料转向复合材料。结合本课题组在稀土上转换发光材料/量子点复合材料的研究工作,本文综述了近年来上转换发光材料与量子点复合材料的研究进展及应用,并对未来发展前景和面临挑战进行了展望。