纳米金光学探针的生物分析应用新进展

纳米金作为研究较早的一种纳米材料,在光分析检测尤其是用于生物分析方面日益受到人们的关注。本文结合本课题组在纳米金方面的研究,综述了近年来纳米金光学探针在生物分析方面的应用进展,并对其发展前景进行了展望。综述引用文献45篇。

荧光纳米探针用于细胞器pH检测的研究进展

pH稳态对于维持活细胞细胞器的正常功能具有重要作用.细胞器内pH稳态被打破会导致细胞器功能的紊乱,进而引发癌症、神经退行性疾病等相关疾病.因此,在活细胞水平上定量测定pH并对其波动进行实时监测对于理解相关疾病的发生机制非常重要.基于非侵入、高时空分辨率成像的优势,荧光探针非常适合用于活细胞内pH的检测.本综述总结了近些年利用不同种类荧光纳米探针对不同细胞器进行pH成像的研究工作,并对荧光纳米探针应用面临的机遇与挑战进行了展望.

硫醇类荧光探针研究进展

硫醇是生物体中许多蛋白质和小分子的重要组成部分,在细胞的抗氧化系统中具有重要的作用,定量检测硫醇在生物化学和临床化学中具有重要的意义。荧光法由于其具有灵敏度高、能够实现对活体甚至单个细胞的实时可视化示踪的优点,成为目前广泛采用检测细胞内硫醇类物质的一种重要手段。本文引用文献51篇,按荧光探针与巯基作用机理的不同分类,就近年来该领域的研究进展做了比较系统的评述,并展望了此类探针的发展趋势和应用前景。

荧光/化学发光探针成像检测超氧阴离子自由基的研究进展

超氧阴离子自由基(O_2^(·-))是细胞内氧气单电子还原后最先产生的一类含氧的高活性物种(活性氧,ROS),与生命过程息息相关。正常稳态浓度的O_2^(·-)起重要的信号调控作用,包括细胞的增殖、分化、自噬等。但O_2^(·-)浓度的异常,又与癌症、神经退行性疾病、糖尿病等多种疾病的发生发展密切相关。因此,监测O_2^(·-)浓度的变化对揭示相关疾病的机理具有至关重要作用。由于荧光成像检测方法具有诸多优势,发展高灵敏、高选择性检测O_2^(·-)的荧光探针成为揭示相关疾病发生发展分子机制的关键切入点。近年来,随着荧光显微技术的发展,研究者开发了多种荧光/化学发光探针,实现了对细胞及活体内O_2^(·-)水平的可视化监测。本文综述了近五年用于检测O_2^(·-)的分子探针、纳米探针、蛋白探针以及化学发光探针的研究进展,并对其发展前景进行了展望。

细胞与活体中小分子荧光成像研究进展

本文根据检测活性小分子的类别,概要介绍了近年来分子荧光探针针对还原性活性小分子、氧化性活性小分子、金属离子以及p H的细胞与活体荧光成像研究进展。最后对细胞、活体内活性小分子荧光成像研究领域提出展望。引用文献75篇。

基于3-羟基沙利度胺的比率型荧光探针对过氧化氢的检测

药物分子3-羟基沙利度胺作为分子胶水因其良好的生物相容性、明确的代谢途径以及与CRBN蛋白的特异性结合而备受关注,但其在分析化学领域的应用却鲜有报道.本文基于3-羟基沙利度胺的特殊荧光性能,研究了其在化学传感器领域的新应用.以3-羟基沙利度胺为荧光核,设计合成了显现荧光的过氧化氢探针沙利度胺基频哪醇硼酸酯.基于激发态分子内质子转移机理,该探针对过氧化氢显示出特异选择性和超高灵敏度,检出限为9.8 nmo/L,可应用于化学实验废水、污水及化妆品中过氧化氢的检测.此外,通过光谱技术和理论计算揭示了该荧光探针的识别机制.

碱式磷酸锌光学性质的理论计算及其实验验证

Zn_(2)(OH)PO_(4)(ZPOH)属于正交晶系,其空间群为P 21212,该结构没有对称中心。基于赝势平面波方法,计算了ZPOH的电子结构,线性折射率和倍频(SHG)系数,并拟合了色散方程。为了验证计算值,使用水热法合成了ZPOH微晶,实验测得其SHG效应与理论计算相符,同时测试了ZPOH的紫外(UV)吸收边及其热稳定性。

纳米CaO/CeO2复合粉体的紫外吸收及氧化催化性能研究

采用直接沉淀法制备纳米CaO/CeO2复合粉体,研究复合粉体的紫外屏蔽和氧化催化性能,并对其进行了表面改性,结果表明,适当比例CaO掺杂的纳米CaO/CeO2复合粉体在280-400nm区域内较纯CeO2有更强的紫外线吸收能力,氧化催化活性得到抑制。通过表面改性,粉体表面由原来的亲水疏油变为亲油疏水。

小鼠活体脑部生物活性分子的荧光成像研究进展

大脑在分子水平上具有独特的化学组成和反应活性。脑部的生物活性分子(包括金属离子,活性氧物种,神经递质及神经递质水解酶等)在脑功能的行使过程中,扮演着不同却又极其关键的角色。正常稳态浓度的生物活性分子对维持稳定的脑部和功能发挥了重要作用,而生物活性分子水平的异常变化又与帕金森病、阿尔兹海默症、抑郁症等多种脑部疾病的发生与发展密切相关。因此探究大脑中生物活性分子的浓度及调控作用,对揭示大脑的奥秘、理解脑部疾病的发生和发展具有重要作用。荧光成像方法具有高灵敏、高时空分辨、易操作等优势,是探究大脑中生物活性分子的真实浓度和功能的重要工具。近年来,随着荧光成像技术的发展,研究者构建了多种荧光探针用于检测鼠脑中生物活性分子。本文综述了近年来用于大脑中生物活性分子检测的分子探针、纳米探针及蛋白探针的发展概况,探讨了构建新型荧光探针、利用荧光成像方法进一步深入剖析生物活性分子调控大脑功能等方面的研究,对未来的发展进行了展望。

仲胺转化为甲酰胺的接力催化

甲酰胺是重要的化工原料,广泛应用于农药和医药生产中,其合成方法备受关注.目前,主要通过胺与不同甲酰化试剂(甲酸、甲酸盐、甲酰胺和CO_(2)等)的N-甲酰化反应合成甲酰胺.但由于转酰化反应生成的副产物不可避免,原子经济性100%的直接甲酰化成为更理想的合成路径.典型的甲酰胺代表是N,N-二甲基甲酰胺(DMF),工业上通过CH3OH-NaOCH3催化剂催化二甲胺和CO直接甲酰化生成DMF.近年研究者发展了多种直接甲酰化的催化体系,例如N-杂环卡宾、KOH、K2CO3和Co@N掺杂碳催化剂和PdCo双金属催化剂等.本课题组也报道了Ru修饰的氧化铈(Ru/CeO_(2))和羟基磷灰石(Ru-HAP)催化的胺直接甲酰化(Green Chem.,2017,19,88-92和ChemCatChem,2021,13,41594163).然而,相较于伯胺,仲胺的直接甲酰化合成甲酰胺更加困难.因此,开发一种新的仲胺转化策略进而合成高附加值的甲酰胺非常必要.本文发展了一种基于羟基磷灰石负载的钌基催化剂(Ru-HAP)的接力催化策略,以实现仲胺转化为甲酰胺.并以二甲胺为例,研究了仲胺比伯胺难活化的原因.测试了甲胺和二甲胺的直接甲酰化活化能,结果表明,二甲胺与CO甲酰化反应的活化能(67.2 kJ·mol^(-1))高于甲胺与CO反应的活化能(47.6 kJ·mol^(-1)).而甲基甲酰胺与二甲胺转酰化合成DMF的活化能仅为29.9 kJ·mol^(-1)因此该反应更很容易进行.设计接力催化策略,首先甲胺与CO的进行甲酰化反应,生成的甲基甲酰胺可以作为甲酰化试剂再参与二甲胺的转酰化过程生成DMF.为实现上述接力策略,要求催化剂具有双重功能,即在第一步作为甲酰化活性位点,在第二步促进转酰化过程,进而获得DMF.利用过渡金属催化剂对甲酰化反应进行研究,结果表明,酸碱催化剂可有效催化转酰化反应.Ru-HAP由表面的RuOx和具有酸碱性质的载体HAP组成,是实现接力催化二甲胺高效转化的良好候选材料.红外光谱结果表明,Ru-HAP的RuOx物种可以同时激活胺和CO,是甲酰化反应的活性位点.结合实验结果,推测载体HAP是转酰化的活性位点.基于以上结果,提出了Ru-HAP接力催化促进二甲胺转化为DMF的机理.由于甲胺的甲酰化反应活化能较低,可以优先在RuOx物种上反应,随后,生成的甲基甲酰胺(MF)作为甲酰化试剂参与HAP催化的与二甲胺的转酰化合成DMF.在接力催化路径下,DMF的产率高达82%,远高于二甲胺直接甲酰化的产率(32%).此外,环境影响因子分析表明,新的合成DMF的接力策略比直接甲酰化过程对环境更友好,产生更少的废弃物.本文提出了一种以甲胺为促进剂,通过羟基磷灰石负载的Ru基催化剂(Ru-HAP)进而降低二甲胺生成DMF活化能的接力催化策略.利用该接力催化策略实现了二甲胺高效转化为甲酰胺.相比于直接甲酰化,接力催化策略减少了DMF进一步转化生成的副产物,并为仲胺转化为甲酰胺提供了新思路.

基于蛋白质半胱氨酸的活性蛋白表达谱分析

蛋白质中的半胱氨酸对维持和调控细胞内的氧化还原平衡起着重要作用,同时它们也是多种蛋白质的功能活性位点,参与诸多生理过程。此外,蛋白质中的半胱氨酸上所发生的一系列翻译后修饰也扩展了蛋白质功能的多样性。随着化学蛋白质组学的发展,基于活性的蛋白表达谱(Activity-basedproteinprofiling,ABPP)分析技术在探究蛋白质半胱氨酸及其翻译后修饰方面取得了很多重要的研究成果。本文简要介绍了用于蛋白质半胱氨酸的活性蛋白表达谱分析方法,讨论了针对蛋白质半胱氨酸及其翻译后修饰的蛋白质组学领域的最新研究,并对该领域的未来发展趋势进行了展望。

有机分子荧光探针成像检测线粒体内ROS的研究进展

线粒体是细胞的"能量工厂",它利用氧气进行氧化磷酸化产生三磷酸腺苷(ATP),为细胞及生命体提供能量.同时,伴随着呼吸链中电子的泄漏,多种活性氧物种(ROS)在线粒体内快速产生.线粒体ROS在维持氧化还原平衡、参与调控细胞的增殖、分化、凋亡等行为方面发挥重要作用.当ROS水平超过机体抗氧化防御能力时,会导致疾病的发生.因此,发展准确检测线粒体ROS的方法,对深入探究ROS的细胞功能调控及相关疾病的发生发展意义重大.由于ROS存在浓度低、寿命短、反应活性高等特点,对其进行精准检测是化学、生物学及医学领域的一大挑战.荧光成像技术具有时空分辨率高、生物相容性好、灵敏度高等显著优势,成为实时检测细胞及活体内ROS的有力工具.近年来,相继发展了诸多荧光探针,实现了线粒体ROS的成像分析.本文着重总结与评述了近年来发展靶向线粒体、荧光可视化多种ROS有机分子探针工作的研究进展,并在构建新型线粒体荧光探针、进一步利用荧光成像方法深入剖析线粒体ROS的细胞学功能等方面进行了探讨与展望.

金属有机骨架和共价有机骨架及其衍生物用于超级电容器电极材料的研究进展

金属有机骨架(MOFs)和共价有机骨架(COFs)是一系列结晶多孔材料。由于其高度有序的结构、高的表面积、可调的孔径和拓扑结构、富含氧化还原活性位点的连续骨架,MOFs和COFs及其衍生物在储能领域引起了广泛关注。为了制造高性能超级电容器电极,MOFs和COFs及其衍生物具有结构稳定性好、氧化还原活性位点丰富和电子导电性高等特征。本文回顾了近年来MOFs和COFs材料、MOFs和COFs与导电材料(导电聚合物、石墨烯、碳纳米管)的复合材料、MOFs和COFs衍生炭材料的设计策略,以及所得材料的物化特性、电容性能的研究进展,并介绍了结构和性能之间的关系。最后,提出了基于MOFs和COFs电极材料的挑战和前景。

多孔硅-酶复合电极对葡萄糖溶液的电化学检测

多孔硅（PS）具有纳米级尺寸,高的表面积比和生物兼容性为固定生物分子提供了有利的条件。文章采用光电化学腐蚀的方法制备出多孔硅,并将3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTS）共价结合到多孔硅表面实现其生物功能化。通过戊二醛（Gluta）交联的方式将葡萄糖氧化酶（GOD）固定到生物功能化多孔硅上,形成GOD-Gluta-APTS-PS复合结构并用作电化学测量的工作电极。铂金和饱和甘汞电极分别作辅助电极和参比电极。通过测量还原电流对数与电极电势的关系以及计时电流曲线,对10×10^-6-55×10^-6mol dm^-3浓度范围的葡萄糖水溶液进行测量分析,发现还原电流与葡萄糖溶液在一定范围内有线性响应关系。制成的多孔硅酶复合电极间隔5天重复使用1次,20天内性能能保持基本不变。

电沉积羟基磷灰石修饰电极上的葡萄糖传感器的研制

在铂电极上电沉积羟基磷灰石（HAp）-聚乙烯醇（PVA）复合涂层,并将葡萄糖氧化酶（GOD）固定在羟基磷灰石HAp-PVA-Nafion复合膜,构建了高灵敏度、高选择性的葡萄糖传感器。固定在此电极上的GOD在pH 7.0的磷酸缓冲液（PBS）中展现出一对可逆性好的氧化还原峰,此电极对葡萄糖的氧化有良好的催化作用随葡萄糖浓度,在恒电位-0.92 V（相对于饱和甘汞电极）时测量溶解氧还原电流,结果显示,羟基磷灰石和Nafion良好的协同作用增强了GOD的电化学活性,促进了GOD与电极表面之间的电子转移,提高了传感器的穗定性与灵敏度,还原电流的衰减在浓度0.04-0.52 mmol

生命的神奇元素——硒

介绍硒元素的发现过程、存在形式,以及在生理过程中的重要作用。重点介绍硒元素在生物化学领域的研究现状与应用,包括含硒荧光探针应用于活性物种的检测,以及含硒化学探针应用于生物大分子的研究。

一氧化碳有机荧光探针和光控释放剂研究进展

一氧化碳(CO)是人体内重要的气体信号分子,在多种重要的生理病理代谢活动中起着关键性的调控作用,被认为是具有广泛医学应用前景的药物活性分子.CO生理学效应与其浓度、空间分布密切相关.因此,生物体内特异检测CO以及可控性供给CO对于充分理解并有效利用其生理病理功能具有十分重要的意义.荧光检测和光控释放因其无侵入性、时空可控等优势被广泛地运用于细胞、组织及活体内生物活性小分子的示踪和运输.鉴于此,本综述总结了近年来CO有机荧光探针和光控释放剂的研究进展,着重阐述了其识别机理、释放机制和生物应用,并展望了CO荧光探针和光控释放剂的发展趋势和应用前景.

细胞与活体内活性氧成像分析的有机荧光探针

活性氧(reactive oxygen species,ROS)是有氧代谢过程中形成的分子氧代谢物,参与细胞内多种生理和病理过程,与诸多疾病的发生发展密切相关.为研究ROS在相关生理病理事件中的作用,开发监测生物体内ROS的有效方法至关重要.基于探针的荧光成像技术因其高灵敏度和高时空分辨率而成为监测细胞和活体内生物活性分子的有力工具.本文从不同ROS有机荧光探针的构建出发,对近年来该类探针的研究进展进行了总结,重点对其设计思路、反应机理和生物应用进行了阐述.同时,也介绍了本课题组在该领域的研究成果.最后对未来挑战与发展方向进行了展望.

离子色谱法同时测定大气可吸入颗粒物PM10中14种水溶性离子

采用离子色谱法同时测定了大气可吸入颗粒物PM，。中的多种水溶性阴阳离子。样品采用超纯水超声萃取各种水溶性离子，优化的萃取溶液体积为40mL，萃取时间为15min，萃取液用0．45炉纤维滤膜过滤，阴、阳离子分别采用响应的离子色谱柱分离，流动相分别采用3．6nnnol／LNa2CO3溶液＋0．6mmol／LNaHCO，溶液，2mmol／LHNO，溶液，其中阳离子检测未使用抑制器，电导检测器检测。14种离子在-定浓度范围内线性关系良好，相关系数r都〉0．999，F-，Br03-，Cl-，NO2-，Br-，N03-，PO4^2,SO4^2-等8种阴离子的检出限分别为1．5，7．5，1．6，4．2，6．5，12．5，10．4，3．3μg/L，Li＋，NH4＋，Na＋，K＋，Mg2＋，Ca2＋等6种阳离子的检出限分别为4．6，12．3，8．5，19．8，12．4，17．9μg/L，平均回收率为92．3％-99．7％，标准偏差小于5％。方法适用于同时测定PM10中的多种水溶性离子。

钼酸铋光催化剂的结构缺陷调控

钼酸铋(Bi_(2)MoO_(6))作为一种新型层状光催化材料,具有成本低廉、清洁高效、带隙较窄和可见光响应等优点,在降解水体污染物、净化空气、抑菌、光解水、二氧化碳还原及固氮等领域具有广泛的应用前景,是一种极具发展潜力的Bi(Ⅲ)基半导体光催化剂。然而该材料在实际应用中还存在太阳光吸收效率较低、光生载流子复合速率较快等亟待解决的瓶颈问题。针对上述科学问题,对Bi_(2)MoO_(6)光催化剂进行结构缺陷调控已证明是行之有效的解决策略,本文系统阐述了近年来Bi_(2)MoO_(6)晶体结构缺陷工程的研究进展,主要包括各类元素掺杂、氧空位引入以及二者的伴生协同作用等,分别从制备方法和催化性能改善等角度对Bi_(2)MoO_(6)的缺陷研究和发展动态进行了归纳,并对其在相关应用领域的构-效关系及作用机制进行了深入探讨和总结。最后,分析了缺陷型Bi_(2)MoO_(6)光催化剂目前所存在的不足,并对未来的发展方向和前景进行了展望。