微流控芯片技术在生命科学研究中的应用

微流控芯片最初起源于分析化学领域,是一种采用精细加工技术,在数平方厘米的基片,制作出微通道网络结构及其它功能单元,以实现集微量样品制备、进样、反应、分离及检测于一体的快速、高效、低耗的微型分析实验装置。随着微电子及微机械制作技术的不断进步,近年来微流控芯片技术发展迅猛,并开始在化学、生命科学及医学器件等领域发挥重要作用。本文首先简单介绍了微流控芯片制作材料和工艺,然后主要阐述了其在蛋白质分离、免疫分析、DNA分析和测序、细胞培养及检测等方面的应用进展。

褐藻寡糖的生物活性与应用研究进展

褐藻寡糖是褐藻胶的寡聚物,是一种功能性寡糖。褐藻寡糖由β-D甘露糖醛酸(ManA)和其C-5差向异构体α-L古洛糖醛酸(GulA)通过1-4糖苷键连接而成。褐藻寡糖分子量低,不仅水溶性强,稳定性高,而且具有很多生物活性,如抗肿瘤、抗氧化、抑菌、促生长等,在药物研制、功能食品开发、绿色农业等领域具有广阔的开发前景。

乙肝病毒X蛋白结合蛋白(HBXIP)增强肝癌细胞NF-κB转录活性的实验研究

前期研究结果表明,乙型肝炎病毒X蛋白结合蛋白(hepatitis B virus X-interacting protein,HBXIP)具有促进细胞增殖的作用.为了进一步阐明其分子机制,观察了HBXIP对核因子κB(NF-κB)转录活性的影响.实验中通过基因共转染将NF-κB报告基因质粒pNF-κB-Luc和HBXIP真核表达载体pcDNA3-hbxip导入人肝癌H7402细胞系中,进行荧光素酶活性分析.结果显示:H7402细胞过表达HBXIP后NF-κB的转录活性明显增强;此外,基因转染后经免疫印迹检测显示,与NF-κB二聚体结合的抑制亚基IκBα的磷酸化水平明显增加;同时,提取H7402细胞的核蛋白,然后应用免疫印迹检测细胞核中p65/NF-κB的水平.结果显示,H7402细胞中HBXIP过表达后细胞核中p65/NF-κB的水平明显增加.当应用RNA干扰技术抑制了细胞内源性的HBXIP基因表达后,则出现与上述结果相反的效果.上述结果提示,HBXIP可增加核内p65/NF-κB蛋白水平,进而发挥NF-κB促转录调控的作用.因此,HBXIP可通过调控NF-κB信号途径而促进细胞增殖.

基于纳米材料、聚电解质制备高性能乙醇生物传感器

以明胶包埋法作为乙醇氧化酶（AOX）的酶固定化方法，在比较多壁纳米碳管（MWCNTs）、纳米金、纳米氧化铁3种纳米材料的基础上，选择加入增效最明显的多壁纳米碳管提高灵敏度，在电极表面自组装聚丙烯胺盐酸盐／聚磺化乙烯硫酸盐（PAA／PVS）膜提高抗干扰性，制备出一种高灵敏度抗干扰性电流型乙醇生物传感器（Pt/（PAA／PVS）2PAA-MWCNTs／AOX）。本传感器灵敏度为1．04μA／（mmol／L），在2．5×10^-5～2．5×10^-3mol／L浓度范围内呈良好线性关系，线性方程为：，I（μA）=0．2199＋1．0400C（乙醇，mmol／L），r=0．9939：检出限为2．5×10^-5mol／L；RSD〈5％，稳定性好、抗干扰能力强。

半导体传感器在生物分析科学中的应用(英文)

回顾了半导体生化传感器 (ISFET 和 LA PS)在医学监测、免疫检测、免疫分析、D N A 杂交以及细胞培养等方面应用的进展。为使半导体器件适用于生化检测,对其中所采用的检测手段和取得的研究结果进行了分析。展望了通过与微流体网络相结合,基于半导体传感器的实验室芯片化的可行性。

基于融合蛋白的生物材料及其在组织工程中的应用

模似生物体组织的结构与状态、研制细胞与支架材料三维复合体,将有望开发出用于修复受损组织和器官的生物替代品。细胞的正常生物活动需要来自细胞外微环境中的信号分子持续刺激。作为人工细胞外基质的重要组成部分,材料的物理及化学信号能够影响细胞基因及蛋白表达,但远不足以达到体外重建组织器官的长远目标。利用基因与蛋白质工程技术对天然蛋白结构进行融合改造,设计并生物合成具有多重结构与功能的融合蛋白生物材料,可用于改善天然或化学合成生物材料的生物活性。综述了国内外基于融合蛋白的生物材料发展动态,概括了融合蛋白的设计思路与制备技术,重点详述了与细胞生长因子以及细胞粘附因子相关的融合蛋白在组织工程领域的应用。

基于多壁碳纳米管-铂纳米颗粒纳米复合材料的乙醇生物传感器

采用超声法制备了多壁碳纳米管-铂纳米颗粒(MWCNTs-Pt NPs)纳米复合材料,并将其修饰于乙醇生物传感器,表现出良好的检测性能。实验结果表明:传感器最低检测限为0.02 mmol/L,线性范围为0.25 mmol/L^3.00 mmol/L,灵敏度为0.923 32μA/(mmol/L),并且具有高稳定性和良好的重现性。

纳米活性材料在间充质干细胞治疗中的应用

干细胞由于具有自我更新和定向分化潜能,在疾病治疗中取得了重要进展,然而其治疗效果还有待进一步提高。近年来,人们通过纳米材料本身或负载化学小分子药物、细胞因子、核酸药物、多肽等组成一类具有生物活性的纳米材料,以改善干细胞存活和归巢、调控干细胞的行为、诱导干细胞的分化、增强干细胞的旁分泌等,从而显著提高干细胞的治疗效果。另外,为了解干细胞如何发挥治疗效用、优化治疗方法等方面的信息,一些纳米探针被用于标记示踪干细胞注射或移植后在体内的命运。从介绍干细胞治疗入手,综合分析了细胞治疗目前存在的问题以及干细胞联合生物材料治疗的必要性,并对纳米材料在干细胞示踪成像方面的应用以及纳米材料负载化学药物、基因药物提高干细胞治疗效果的研究现状进行了综述。随着纳米技术的发展以及人们对干细胞研究的深入,相信在不远的将来,纳米材料联合干细胞将在疾病的治疗中发挥越来越重要的作用。

N钙黏蛋白融合蛋白改性表面增强细胞活性与细胞募集能力的研究

目的:探究N钙黏蛋白融合蛋白改性表面培养人脐带间充质干细胞(HUCMSCs)对细胞活性与细胞募集能力的影响。方法:对聚苯乙烯(TCP)培养皿表面分别行磷酸缓冲盐溶液(PBS)浸润、N钙黏蛋白融合蛋白改性处理,通过水接触角实验检测表面亲水性,将HUCMSCs分别接种于PBS浸润(对照组)和N钙黏蛋白融合蛋白改性(改性组)的培养皿,利用CCK-8评估细胞活性,通过划痕实验、迁移实验评估N钙黏蛋白融合蛋白改性表面培养HUCMSCs对细胞募集能力的影响,通过RT-qPCR和ELISA评估基质细胞衍生因子-1(SDF-1)的基因表达和旁分泌变化。结果:水接触角检测显示对照组培养皿表面水接触角高于改性组培养皿表面水接触角(t=41.99,P<0.01);CCK-8实验结果显示,培养1 d改性组细胞活性明显高于对照组(t=2.907,P<0.05);划痕实验结果显示体外培养12、24 h后,改性组划痕愈合面积均高于对照组(t=4.144、17.75,均P<0.05);迁移实验结果显示改性组募集到上室下层的细胞数量高于对照组(t=23.14,P<0.01);RT-qPCR结果显示,改性组SDF-1基因表达上调(t=29.01,P<0.01);ELISA结果显示,改性组SDF-1因子旁分泌高于对照组(t=4.681,P<0.01)。结论:利用N钙黏蛋白融合蛋白改性表面培养HUCMSCs,可增强细胞活性及细胞募集能力。

静电纺丝新技术及其在生物医药领域的应用

介绍几种静电纺丝法调控纤维形态和结构的新技术,包括制备芯-鞘、中空、多孔、串珠状纤维和取向结构纤维的技术。制备芯-鞘结构纤维的主要方法包括同轴共纺、乳液电纺和相分离。其中,同轴共纺和相分离的方法可以加以延伸,成为制备中空纤维的技术。将两种材料进行混纺,再除去其中一种成分,可以得到具有多孔结构的纤维。乳液电纺也可应用于串珠状纤维的制备。另外,通过对收集装置进行改进,可以得到具有良好取向性或微结构的纤维毡。这些电纺新技术在血管、骨、肌肉、神经、韧带和肝脏等组织的修复和重建中有广泛的应用前景,也可以应用在抗生素、抗癌药等药物以及蛋白质和DNA等生物制剂,乃至活细胞的包埋、传输和控制释放中,因此具有广阔的应用发展前景。

生物降解聚酯PLA/PBSA共混体系的制备与结构性能

采用熔融共混法制备了PLA/PBSA共混材料;采用DSC,TG,DMA和拉伸力学试验研究了该共混体系的热性能和力学行为;采用土壤悬浊拟环境降解实验法研究了共混材料的生物降解性;同时对该体系的生物降解机理及影响因素进行了初步探讨。结果表明,PLA/PBSA为非均相结晶/结晶高分子共混体系;PLA含量增加,有利于提高材料的模量和拉伸强度;增加PBSA的含量,可以提高PLA/PBSA共混体系的环境生物降解性。PLA/PBSA是力学性能和降解性能互补的生物降解材料。

间充质干细胞释放Dkk-1抑制乳腺癌细胞Wnt/β-catenin途径的实验研究

研究表明,间充质干细胞具有向肿瘤细胞定向迁移并且抑制肿瘤细胞的特性,然而其分子机理目前尚不清楚.为了探讨间充质干细胞抑制肿瘤细胞作用的分子机制,应用BMMS-03人间充质干细胞的条件培养液作用于MCF-7乳腺癌细胞,通过软琼脂克隆形成实验、MTT实验、免疫印迹和免疫荧光染色等技术观察细胞克隆形成、增殖和基因表达的变化.结果显示:在BMMS-03细胞条件培养液作用下,MCF-7细胞的克隆形成和增殖受到了明显的抑制,β-catenin及其下游靶蛋白c-Myc、Bcl-2、PCNA和survivin的表达被明显下调,MCF-7细胞浆和细胞核内β-catenin的表达被明显抑制.BMMS-03细胞中Dkk-1的表达水平与MCF-7细胞相比较高.利用抗Dkk-1的抗体中和BMMS-03细胞条件培养液中的Dkk-1后,可明显拮抗BMMS-03细胞条件培养液对MCF-7细胞中β-catenin及c-Myc表达的抑制作用,基因转染使MCF-7细胞过表达Dkk-1后,MCF-7细胞的β-catenin及c-Myc的表达明显下调.同样经基因转染使BMMS-03细胞过表达Dkk-1后,其条件培养液可进一步下调MCF-7细胞β-catenin及c-Myc的表达.上述结果表明,间充质干细胞BMMS-03对乳腺癌MCF-7细胞的恶性表型具有明显抑制作用,其分子机制与间充质干细胞释放Dkk-1抑制乳腺癌细胞Wnt/β-catenin信号途径有关.

土著PHA合成菌回注法提高活性污泥积累聚羟基脂肪酸酯能力

在活性污泥驯化之初加入少量土著聚羟基脂肪酸酯（PHA）合成菌（0.10-0.25g/L），通过10 d厌氧-好氧或好氧-沉淀方式进行污泥驯化后, 以葡萄糖或乙酸钠为碳源进行PHA发酵. 研究了驯化前后土著PHA合成菌回注组和对照组驯化过程中的总菌数，PHA合成菌数的变化，以及对PHA发酵产率的影响.结果表明：在回注组污泥中PHA合成菌的增长速率和增长量均高于对照组，各种污泥积累PHA占挥发性悬浮固体的比例提高了21.44%-43.18％.

层层自组装制备基于多壁碳纳米管的胆碱生物传感器

以经混酸处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)修饰铂(Pt)电极,在此基础上固定(PAA/PVS)3复合膜,采用层层自组装技术将高分子聚电解质PDDA与胆碱氧化酶交替组装在已修饰的电极上,构建了电流型胆碱生物传感器。实验结果表明,MWCNTs的引入使电极对H2O2的催化电流明显增大,制成的酶电极可以有效控制酶量的使用,酶膜组装层数为8时最优,对胆碱的线性响应范围为5×10-7～1×10-4mol/L;灵敏度为12.53μA/mmol;响应时间为7.60s;检出限为2×10-7mol/L(S/N=3)。传感器的抗干扰能力强,稳定性好,30d时的响应电流值仍保持最初的89.5%。3次平行实验的RSD为3.64%。

纳米氧化铜对大鼠海马神经元I_k电流和PC12细胞活性的影响

用全细胞膜片钳方法研究纳米氧化铜(nano CuO)颗粒对大鼠海马CA1区急性分离神经元延迟整流钾通道电流(Ik)的影响,并用MTT方法研究其对神经生长因子(NGF)诱导分化的PC12细胞活性的影响。结果显示5×10-5g/mLnanoCuO能够显著抑制海马CA1区神经元的Ik,使其失活曲线和对照组相比向左偏移,但对其激活过程无明显影响。MTT方法的实验结果显示不同浓度的nanoCuO(5×10-4、5×10-5、5×10-6g/mL)对NGF诱导分化的PC12细胞均有损伤作用,随着浓度的增加,损伤更加明显,呈量效和时效依赖关系。

白腐真菌的广谱生物降解性研究进展

白腐真菌由于能够降解木质素而在地球的碳循环中发挥着不可或缺的作用。由胞外的过氧化物酶类和其他次级代谢产物组成的木质素降解系统除了能够降解木质素外,对众多的异生物质也具有广谱的生物降解性,赋予了白腐真菌巨大的环境工业应用潜力。对白腐真菌的木质素降解系统和其广谱的生物降解性进行了介绍与展望。

PLGA与明胶膜支架材料对神经干细胞生长、分化影响的体外研究

目的:探讨PLGA作为中枢神经组织工程支架材料的可行性。方法:从胎龄14￣16d的Wistar大鼠分离培养获得神经干细胞,以108/L密度种植于PLGA膜、明胶膜和PLGA/明胶膜表面,置37℃、5%CO2培养箱中共培养,观察神经干细胞在PLGA膜、明胶膜和PLGA/明胶膜表面的生长、分化和PLGA的降解情况。结果:培养获得的神经干细胞表现具有自我更新和多相分化能力,能分化为神经元和胶质细胞。在观察期内PLGA膜无降解,神经干细胞在PLGA膜表面无贴附,但可在PLGA/明胶膜和明胶膜表面贴附、生长和分化。结论:PLGA可作为中枢神经组织工程支架材料。

Arthrobacter sp. AD30和Pseudomonas sp. AD39在阿特拉津工业废水生物处理及污染土壤生物修复中的应用

将分类地位和降解特性不同的两个高效降解除草剂阿特拉津的菌株Arthrobacter sp.AD30和Pseudo-monas sp.AD39,用于阿特拉津工业废水的生物处理和污染土壤的生物修复试验.填充聚氨酯泡沫的小型生物反应器阿特拉津降解实验表明,在进水的CODCr为1702mg.l-1、阿特拉津浓度为133mg.l-1和水力停留时间(HRT)为24h的条件下,出水的CODCr稳定在100mg.l-1以下,阿特拉津浓度在0.2mg.l-1以下,均达到国家工业水污染物排放标准(GB21523—2008).土壤的生物修复实验表明,含有200mg·kg-1阿特拉津的土壤接种上述两个菌株,在30℃处理20d以后,土壤中99.1%的阿特拉津被去除.这些结果表明,由AD30和AD39组成的混合菌株在工业废水的生物处理和污染土壤的生物修复中具有很好的应用潜力.

微生物合成ε-聚赖氨酸的研究进展

介绍了国内外ε-聚赖氨酸的研究和生产状况,介绍了ε-聚赖氨酸合成机理。特别是对于ε-聚赖氨酸合成酶结构以及决定ε-聚赖氨酸聚合度大小的催化合成模型进行了综述。另外,作者结合自己的研究展望了ε-聚赖氨酸研究的发展趋势。

壳聚糖作为中枢神经系统支架材料的可行性研究

目的探索壳聚糖作为中枢神经系统组织工程支架材料的可行性。方法选择孕14～16dWistar大鼠剖宫取胎鼠脑进行分离、培养,经巢蛋白、胶原纤维酸性蛋白、特异性烯醇化酶和半乳糖脑苷酯免疫细胞化学染色鉴定获得神经干细胞,种植于壳聚糖膜和明胶膜表面培养,然后行巢蛋白免疫细胞化学染色,观察神经干细胞在壳聚糖膜和明胶膜表面的贴附、生长和分化状态,以及壳聚糖、明胶的降解速度。结果从胎鼠大脑分离获得的神经干细胞,巢蛋白染色呈阳性反应,可分化形成神经元和胶质细胞,分化细胞分别呈胶原纤维酸性蛋白、特异性烯醇化酶和半乳糖脑苷酯染色阳性反应。神经干细胞接种后12h即贴附于壳聚糖膜表面,24h壳聚糖膜和明胶膜均贴附牢固;48h明胶膜表面神经球周围首先出现带突起的分化细胞,壳聚糖膜迟至生长第3天才出现。神经干细胞接种生长后第3天,壳聚糖膜部分降解,明胶膜完全降解;第4天膜表面长满分化细胞;第5、6天壳聚糖膜大部分降解,分化细胞部分死亡。结论壳聚糖与神经干细胞生物相容,具有促细胞贴附和分化作用,由于机械性能差,不宜作为中枢神经组织工程的结构性生物支架材料,但可以单独或者联合促贴附物明胶作为促神经干细胞贴附和分化的支架表面修饰剂。